安科瑞對(duì)預(yù)付費(fèi)電能表及電能管理系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘  要：本文闡述了傳統(tǒng)IC卡式預(yù)付費(fèi)電能表的主要功能，分析了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和存在的弊端；較為詳細(xì)地介紹了一種預(yù)付費(fèi)電能表，在融入了通訊技術(shù)和智能控制技術(shù)后的功能拓展及推廣實(shí)用價(jià)值，從而描述出預(yù)付費(fèi)電能表可能的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：預(yù)付費(fèi);電能表;應(yīng)用;分析

1 IC卡式預(yù)付費(fèi)電能表

1.1 優(yōu)點(diǎn)

1、提高抄表效率和準(zhǔn)確性。

2、解決欠費(fèi)難題。

3、減輕了交費(fèi)難的矛盾。

1.2 功能

1、計(jì)量功能：單相分時(shí)計(jì)量有功電能；保存歷史電量，并具有電量凍結(jié)功能。

2、復(fù)費(fèi)率功能：可編程設(shè)置時(shí)段，多種費(fèi)率。計(jì)時(shí)時(shí)鐘具有溫度補(bǔ)償功能。

3 、通訊功能：具有RS485接口和一個(gè)紅外通訊接口。

4、顯示功能：液晶顯示，按鍵可自動(dòng)循環(huán) 顯示剩余金額、總電量、當(dāng)前電價(jià)等信息。

5、信息回抄購電功能：一表一卡，即一只電表只能對(duì)應(yīng)一張購電卡。

6、電表充值提示功能：一般設(shè)有顯示報(bào)警和斷電報(bào)警，并增加了切斷負(fù)載功能。

7、過載控制功能：通過設(shè)定功率門限，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載過載斷電控制。

8、預(yù)付費(fèi)控制功能：電表實(shí)現(xiàn)先購電后用電的管理方式，電表中沒有電費(fèi)時(shí)，電表內(nèi)的負(fù)載開關(guān)將自動(dòng)切斷負(fù)載電源，當(dāng)向電表充值后，電表重新合閘恢復(fù)負(fù)載供電功能。

9、防囤積電量功能：由于電價(jià)政策的宏觀調(diào)控性，為了防止在電表中充入過多的電量（金額），通過設(shè)置電表中的囤積電量門限限制客戶一次充入過多電量（金額）。

10、保護(hù)功能：一般采用CPU卡技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。CPU卡電能表和CPU卡的認(rèn)證是通過電能表中的ESAM模塊完成的，CPU卡電能表的MCU在認(rèn)證過程中只起到數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，不參與數(shù)據(jù)加密、解密工作。

1.3 應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

1、抗攻擊能力差。IC卡的丟失、損壞，特別是其開放的IC卡讀寫端口易受外界攻擊。被攻擊造成表內(nèi)控制系統(tǒng)失效后難以取證認(rèn)定，很容易發(fā)生用電糾紛。

2 、管理困難。由于IC卡購電的突發(fā)性和隨機(jī)性，增加了供電部門的售電壓力。同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)密鑰認(rèn)證保證了數(shù)據(jù)的同時(shí)，也增加了用電管理部門的管理工作量。而且多環(huán)節(jié)論證增加非預(yù)期故障的發(fā)生。

3、電價(jià)政策性調(diào)整的適應(yīng)性不強(qiáng)。電價(jià)在購電時(shí)就已確定并且寫入預(yù)付費(fèi)電能表內(nèi)，由于IC卡預(yù)付費(fèi)電能表存貯的電價(jià)不能做到實(shí)時(shí)調(diào)整，每次調(diào)價(jià)都給供電企業(yè)增加了很多工作量，客戶也易提出異議。

4、數(shù)據(jù)采集不及時(shí)。無法實(shí)時(shí)反映客戶用電狀況，不能對(duì)竊電行為進(jìn)行監(jiān)控，不能滿足用電管理自動(dòng)化的實(shí)時(shí)管理需求。

5 、購電方式的功能擴(kuò)展性不高。以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，不容易與電話銀行、網(wǎng)上銀行等購電方式形成聯(lián)動(dòng)。往往是客戶持卡到售電營業(yè)點(diǎn)購電，降低電力營銷的服務(wù)質(zhì)量，增加了供電企業(yè)的工作量。為解決IC卡預(yù)付費(fèi)電能表在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和弊端，加之隨著采用開放式通信協(xié)議，等效采用IEC62056的GB/T19882、GB/ T19897“自動(dòng)抄表系統(tǒng)"系列標(biāo)準(zhǔn)；通訊系統(tǒng)的兼容性問題得以解決。核心關(guān)聯(lián)技術(shù)瓶頸的打破，為預(yù)付費(fèi)電能表的遠(yuǎn)程應(yīng)用提供了廣闊到可能難以想象的空間。

2 預(yù)付費(fèi)電能表與遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的結(jié)合

2.1特點(diǎn)

1、采用PLC（電力線載波）通訊方式：利用電網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu)，易施工。

2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)群：可對(duì)所有納入集抄系統(tǒng)的客戶進(jìn)行選擇抄收（點(diǎn)抄、全抄）、多點(diǎn)抄構(gòu)成 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)群，進(jìn)行各種分析（線損、復(fù)費(fèi)率、負(fù)荷等），滿足客戶各種智能管理的需求。

3、軟硬件結(jié)合：系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮使用者的需求和方便，在硬件固定的基礎(chǔ)上，所有系統(tǒng)功能的彌補(bǔ)、管理的修改、操作的添加（遠(yuǎn)程控電），都由后臺(tái)軟件完成。

4、具有安裝便利、可靠性高、可維護(hù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)工程造價(jià)低，系統(tǒng)維護(hù)簡單，營運(yùn)成本低。

2.2功能

  遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表與用電管理系統(tǒng)配合可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)、防竊電、負(fù)荷管理等功能。

2.3通訊方式

  主要有光纖通信、電話線通信、RS485總線、有線電視電纜、互聯(lián)網(wǎng)、電力線載波通信、儀表總線、衛(wèi)星通信、GPRS和CDMA等。各類通信方式均有優(yōu)劣勢(shì)和側(cè)重的適用面。結(jié)合供電企業(yè)的行業(yè)特點(diǎn)和低壓電力線載波擴(kuò)頻、跳頻、轉(zhuǎn)發(fā)中繼（載波表可以動(dòng)態(tài)地被本地集中器通過電力線設(shè)置為路由器或轉(zhuǎn)發(fā)器）等技術(shù)及專用芯片的實(shí)用化運(yùn)用，目前低壓臺(tái)區(qū)遠(yuǎn) 程自動(dòng)抄表系統(tǒng)多采用電力線載波集中抄表方式+GPRS遠(yuǎn)傳+預(yù)付費(fèi)電能表的一攬子技術(shù)解決方案。

2.4抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  由集抄主站、采集器、集中器、電表等設(shè)備組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況組建專用網(wǎng)絡(luò)，通過軟件進(jìn)行抄表、控制、管理用電情況。系統(tǒng)由三個(gè)物理層，兩級(jí)鏈路層構(gòu)成。主站數(shù)據(jù)采集采用星型結(jié)構(gòu)，即一個(gè)用電管理對(duì)多個(gè)集中器，為管理層；主站至數(shù)據(jù)集中器通 過GPRS網(wǎng)絡(luò)連通；臺(tái)區(qū)安裝集中器，為控制層；集中器至每個(gè)采集器通過低壓電力線相連，電表箱內(nèi)安裝采集器，采集器與客戶電能表通過RS485接口方式并聯(lián)，構(gòu)成客戶層。

2.5成本分析

1、采用遠(yuǎn)程抄表，可以節(jié)省大量抄表員的人力費(fèi)用；可以避免人工抄表差錯(cuò)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)電表故障，從而提高服務(wù)水平。

2、實(shí)行預(yù)付費(fèi)，減少了欠費(fèi)行為，提高了電費(fèi)回收率，降低了電費(fèi)回收管理中可能到現(xiàn)場(chǎng)復(fù)電的運(yùn)營成本支出。

3、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電能表運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以防止竊電行為，減少電量的不明損失。

4、自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷控制，杜絕了過負(fù)荷燒表的發(fā)生，同時(shí)避免了客戶因少報(bào)用電容量而未執(zhí)行分時(shí)電價(jià)和力率考核等現(xiàn)象。

3 安科瑞預(yù)付費(fèi)產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)景

功能

預(yù)付費(fèi)電表電費(fèi)收取，管控，欠費(fèi)跳閘；提供后付費(fèi)管理模塊；能耗分析模塊；

水表預(yù)付水費(fèi)收取，管控，欠費(fèi)關(guān)閥；

房租物業(yè)費(fèi)收取，欠費(fèi)拉閘；

公共區(qū)域電費(fèi)分?jǐn)偸杖。?/span>

公共區(qū)域、變電所電表接入抄表、計(jì)量；

預(yù)付費(fèi)+建筑能耗、分類分項(xiàng)能源計(jì)量整體系統(tǒng)；

物業(yè)/地產(chǎn)集團(tuán)集中財(cái)務(wù)管控，子物業(yè)單獨(dú)權(quán)限；

無線方案改造方便，調(diào)試簡單

四 產(chǎn)品選型

五 結(jié)束語

   盡管傳統(tǒng)預(yù)付費(fèi)電能表的諸多弊端越來越凸現(xiàn)出不能滿足現(xiàn)代用電管理的需要，但短期之內(nèi)，特別是在客戶群體相對(duì)分散的地域，仍然一定的適用面。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，預(yù)付費(fèi)電能表與通訊技術(shù)和智能控制技術(shù)必將結(jié)合得更為緊密。對(duì)于預(yù)付費(fèi)電能表而言，要具備“遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能控制"功能，這是技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)于供電企業(yè)而言，“遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)智能控制"功能的推廣應(yīng)用，也能夠不斷提升日常用電管理水平和服務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]彭雷，預(yù)付費(fèi)電能表的應(yīng)用分析，科苑論壇

[2]莊嚴(yán)，電力遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J] . 微計(jì)算機(jī)信息，2006

[3]企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版