安科瑞對預(yù)付費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)付費電能表的主要功能，分析了其應(yīng)用優(yōu)勢和存在的弊端；較為詳細地介紹了一種預(yù)付費電能表，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用價值，從而描述出預(yù)付費電能表可能的技術(shù)發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：預(yù)付費;電能表;應(yīng)用;分析

1 IC卡式預(yù)付費電能表

1.1 優(yōu)點

1、提高抄表效率和準確性。

2、解決欠費難題。

3、減輕了交費難的矛盾。

1.2 功能

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

2、復(fù)費率功能：可編程設(shè)置時段，多種費率。計時時鐘具有溫度補償功能。

3 、通訊功能：具有RS485接口和一個紅外通訊接口。

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

5、信息回抄購電功能：一表一卡，即一只電表只能對應(yīng)一張購電卡。

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

7、過載控制功能：通過設(shè)定功率門限，實現(xiàn)對負載過載斷電控制。

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

9、防囤積電量功能：由于電價政策的宏觀調(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、保護功能：一般采用CPU卡技術(shù)進行系統(tǒng)設(shè)計。CPU卡電能表和CPU卡的認證是通過電能表中的ESAM模塊完成的，CPU卡電能表的MCU在認證過程中只起到數(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)性和隨機性，增加了供電部門的售電壓力。同時為了保證數(shù)據(jù)的可靠性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系統(tǒng)和動態(tài)密鑰認證保證了數(shù)據(jù)的同時，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、電價政策性調(diào)整的適應(yīng)性不強。電價在購電時就已確定并且寫入預(yù)付費電能表內(nèi)，由于IC卡預(yù)付費電能表存貯的電價不能做到實時調(diào)整，每次調(diào)價都給供電企業(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。無法實時反映客戶用電狀況，不能對竊電行為進行監(jiān)控，不能滿足用電管理自動化的實時管理需求。

5 、購電方式的功能擴展性不高。以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的預(yù)付費系統(tǒng)，不容易與電話銀行、網(wǎng)上銀行等購電方式形成聯(lián)動。往往是客戶持卡到售電營業(yè)點購電，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)付費電能表在實際應(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“自動抄表系統(tǒng)"系列標準；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)付費電能表的遠程應(yīng)用提供了廣闊到可能難以想象的空間。

2 預(yù)付費電能表與遠程抄表系統(tǒng)的結(jié)合

2.1特點

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：可對所有納入集抄系統(tǒng)的客戶進行選擇抄收（點抄、全抄）、多點抄構(gòu)成 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)群，進行各種分析（線損、復(fù)費率、負荷等），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、管理的修改、操作的添加（遠程控電），都由后臺軟件完成。

4、具有安裝便利、可靠性高、可維護性強的優(yōu)點。同時工程造價低，系統(tǒng)維護簡單，營運成本低。

2.2功能

  遠程預(yù)付費電能表與用電管理系統(tǒng)配合可實現(xiàn)遠程抄表、遠程預(yù)付費、防竊電、負荷管理等功能。

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)劣勢和側(cè)重的適用面。結(jié)合供電企業(yè)的行業(yè)特點和低壓電力線載波擴頻、跳頻、轉(zhuǎn)發(fā)中繼（載波表可以動態(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)及專用芯片的實用化運用，目前低壓臺區(qū)遠 程自動抄表系統(tǒng)多采用電力線載波集中抄表方式+GPRS遠傳+預(yù)付費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)場情況組建專用網(wǎng)絡(luò)，通過軟件進行抄表、控制、管理用電情況。系統(tǒng)由三個物理層，兩級鏈路層構(gòu)成。主站數(shù)據(jù)采集采用星型結(jié)構(gòu)，即一個用電管理對多個集中器，為管理層；主站至數(shù)據(jù)集中器通 過GPRS網(wǎng)絡(luò)連通；臺區(qū)安裝集中器，為控制層；集中器至每個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、采用遠程抄表，可以節(jié)省大量抄表員的人力費用；可以避免人工抄表差錯、及時發(fā)現(xiàn)電表故障，從而提高服務(wù)水平。

2、實行預(yù)付費，減少了欠費行為，提高了電費回收率，降低了電費回收管理中可能到現(xiàn)場復(fù)電的運營成本支出。

3、對現(xiàn)場電能表運行狀況進行在線監(jiān)測，可以防止竊電行為，減少電量的不明損失。

4、自動進行負荷控制，杜絕了過負荷燒表的發(fā)生，同時避免了客戶因少報用電容量而未執(zhí)行分時電價和力率考核等現(xiàn)象。

3 安科瑞預(yù)付費產(chǎn)品應(yīng)用場景

功能

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

水表預(yù)付水費收取，管控，欠費關(guān)閥；

房租物業(yè)費收取，欠費拉閘；

公共區(qū)域電費分攤收取；

公共區(qū)域、變電所電表接入抄表、計量；

預(yù)付費+建筑能耗、分類分項能源計量整體系統(tǒng)；

物業(yè)/地產(chǎn)集團集中財務(wù)管控，子物業(yè)單獨權(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分散的地域，仍然一定的適用面。隨著社會的不斷發(fā)展，預(yù)付費電能表與通訊技術(shù)和智能控制技術(shù)必將結(jié)合得更為緊密。對于預(yù)付費電能表而言，要具備“遠程實時智能控制"功能，這是技術(shù)發(fā)展的趨勢。對于供電企業(yè)而言，“遠程實時智能控制"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

[1]彭雷，預(yù)付費電能表的應(yīng)用分析，科苑論壇

[2]莊嚴，電力遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J] . 微計算機信息，2006

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