武漢自貿(mào)城商品采購中心遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201811；

摘要：介紹武漢自貿(mào)城商品采購中心遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費儀表ADF300進行遠(yuǎn)程分合控制，達到預(yù)付費使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的收費和能效管理。

關(guān)鍵詞：商業(yè)綜合體; 武漢自貿(mào)城;預(yù)付費電能表；Acrel-3200型；ADF300

0  概述 

  本項目為武漢自貿(mào)城商品采購中心提供解決方案。本項目共B/C/D/E/F四個區(qū)域共計40幢樓，針對商戶用電的性質(zhì)實現(xiàn)商戶用電的智能化管理，為保證商戶用電的獨立性和安全性，采用多用戶計量箱的方案，針對本項目為商業(yè)用戶配置安科瑞終端預(yù)付費電能計量表計ADF300來集中計量每個商業(yè)用戶的用電量，以保證先收費后用電。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

  本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)武漢自貿(mào)城商品采購中心樓層配電箱的0.4kV配電系統(tǒng)進行收費管理和能效考核；監(jiān)控范圍為現(xiàn)場一期共10幢建筑物，分別為1-B1-1#、1-B1-2#、1-B1-3#、1-B1-4#、1-B1-5#、1-C1-1#、1-C1-2#、1-C1-3#、1-C1-4#、1-C1-5#，共采集60個ADF300計量箱，采集點放在B區(qū)5棟樓一層；二期共30幢建筑物1-D-1# ~ 1-D-10#，1-E-1# ~ 1-E-10#，1-F-1# ~ 1-F-10#。采集點放在D幢1/3/5/7/9以及E幢1/3/5/7/9，F(xiàn)幢1/3/5/7/9經(jīng)過光纖傳輸?shù)胶笈_中心。后實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通，完成能效管理和收費管理的系統(tǒng)功能。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：預(yù)付費多功能電表。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：串口服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集并傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-

RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達30個設(shè)備，大傳輸距離為1.2km。

2  遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)主要功能

   整個系統(tǒng)軟件設(shè)計分為三個大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢系統(tǒng)。

   集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報表功能。主要特點如下：

a.快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機配置導(dǎo)入系統(tǒng)就可以使用； 

b.遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性zui高可到3分鐘以內(nèi)； 

c.支持單獨計價、多費率、階梯電價：可對每塊電表單獨設(shè)置電價、費率和階梯電價； 

d.遠(yuǎn)程售電：財務(wù)集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止作bi； 

e.數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)作bi竊電； 

f.遠(yuǎn)程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理； 

g.能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況； 

  傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費售電管理系統(tǒng)實現(xiàn)了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于購電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時間，不僅需要人工抄表，也無法進行用電管理、監(jiān)控和實時控制。

  利用遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實現(xiàn)計算機遠(yuǎn)程集中抄表、實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程充值和遠(yuǎn)程控制，物管部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現(xiàn)高度信息化和自動化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時，也提高了經(jīng)濟效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。

3  案例分析

  武漢自貿(mào)城商品采購中心遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)樓層分配電箱采用ADF300系列預(yù)付費計量儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。

現(xiàn)場實現(xiàn)了以下功能：

1.集中抄表服務(wù)系統(tǒng)

  集中抄表服務(wù)程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費金額預(yù)警和欠費預(yù)警自動生成手機短信自發(fā)送給對應(yīng)的商鋪用戶，該功能需要與硬件短信miao配合使用。

  系統(tǒng)默認(rèn)半小時對所有表進行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。

2.遠(yuǎn)程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)

  本系統(tǒng)分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統(tǒng)大致運行和操作流程如下：

  本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出的功能。

a)登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

b)系統(tǒng)設(shè)置：對建筑、儀表及默認(rèn)參數(shù)進行配置；

c)用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；

d)售電管理：對已開戶的表進行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

e)報表中心：提供售電財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢。

  系統(tǒng)針對商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時支持和解決了項目改造后新老表切換時，老表金額轉(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報警的兩級閾值。

  批量遠(yuǎn)程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對儀表進行遙控，遙控的命令類型如下：

1.電價下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費（欠費自動跳閘的模式）；5.拉閘（強制斷電）；6.抄表導(dǎo)出（導(dǎo)出當(dāng)前所有表狀態(tài)為EXCEL）

  系統(tǒng)還將電能計量儀表接入系統(tǒng)，進行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強有力的依據(jù)。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統(tǒng)的功能 

  系統(tǒng)還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務(wù)銷售統(tǒng)計報表、失聯(lián)表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導(dǎo)出。以下是財務(wù)報表和預(yù)付費表日用能查詢報表：

4  結(jié)束語

  隨著社會生產(chǎn)的進步，在商業(yè)辦公樓用電量不斷增長、對供電質(zhì)量要求不斷提高的同時，也存在大量拖欠電費的情況，大的加重了商業(yè)辦公樓的經(jīng)營風(fēng)險。為了使商業(yè)辦公樓提高電費收繳率，規(guī)避惡意欠費造成的經(jīng)濟損失，我公司特提供遠(yuǎn)程預(yù)付費解決方案，系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費，實現(xiàn)“先交錢、后用電”，又可針對用戶有選擇性的進行限電。現(xiàn)場通過遠(yuǎn)程預(yù)付費的系統(tǒng)，實現(xiàn)了先交費后用電，可以避免商場電費墊資問題，從而緩解了商業(yè)辦公樓運營的資金壓力，防止了私接偷電的問題。

參照標(biāo)準(zhǔn)：

ISO/IEC11801 《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》

GB/50198 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50054-2011       《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

IEC 61587              《電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)系列》

DL/T448-2000         《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》

DL/T 698.1-2009     《第1部分：總則》

DL/T 698.2-2010    《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》

DL/T 698.31-2010  《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》

DL/T/814-2002       《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T5137-2001      《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

GB2887               《計算站場地技術(shù)條件》

GB/T18460.3        《IC卡預(yù)付費售電系統(tǒng) 第3部分： 預(yù)付費電度表》

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電