安科瑞對預付費電能表及電能管理系統的應用分析

摘  要：本文闡述了傳統IC卡式預付費電能表的主要功能，分析了其應用優勢和存在的弊端；較為詳細地介紹了一種預付費電能表，在融入了通訊技術和智能控制技術后的功能拓展及推廣實用價值，從而描述出預付費電能表可能的技術發展趨勢。

關鍵詞：預付費;電能表;應用;分析

1 IC卡式預付費電能表

1.1 優點

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，并具有電量凍結功能。

2、復費率功能：可編程設置時段，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 顯示剩余金額、總電量、當前電價等信息。

5、信息回抄購電功能：一表一卡，即一只電表只能對應一張購電卡。

6、電表充值提示功能：一般設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：通過設定功率門限，實現對負載過載斷電控制。

8、預付費控制功能：電表實現先購電后用電的管理方式，電表中沒有電費時，電表內的負載開關將自動切斷負載電源，當向電表充值后，電表重新合閘恢復負載供電功能。

9、防囤積電量功能：由于電價政策的宏觀調控性，為了防止在電表中充入過多的電量（金額），通過設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卡技術進行系統設計。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據傳輸的作用，不參與數據加密、解密工作。

1.3 應用中出現的問題

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。被攻擊造成表內控制系統失效后難以取證認定，很容易發生用電糾紛。

2 、管理困難。由于IC卡購電的突發性和隨機性，增加了供電部門的售電壓力。同時為了保證數據的可靠性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系統和動態密鑰認證保證了數據的同時，也增加了用電管理部門的管理工作量。而且多環節論證增加非預期故障的發生。

3、電價政策性調整的適應性不強。電價在購電時就已確定并且寫入預付費電能表內，由于IC卡預付費電能表存貯的電價不能做到實時調整，每次調價都給供電企業增加了很多工作量，客戶也易提出異議。

4、數據采集不及時。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卡為數據傳遞媒介的預付費系統，不容易與電話銀行、網上銀行等購電方式形成聯動。往往是客戶持卡到售電營業點購電，降低電力營銷的服務質量，增加了供電企業的工作量。為解決IC卡預付費電能表在實際應用中存在的問題和弊端，加之隨著采用開放式通信協議，等效采用IEC62056的GB/T19882、GB/ T19897“自動抄表系統"系列標準；通訊系統的兼容性問題得以解決。核心關聯技術瓶頸的打破，為預付費電能表的遠程應用提供了廣闊到可能難以想象的空間。

2 預付費電能表與遠程抄表系統的結合

2.1特點

1、采用PLC（電力線載波）通訊方式：利用電網拓樸結構，易施工。

2、基礎數據群：可對所有納入集抄系統的客戶進行選擇抄收（點抄、全抄）、多點抄構成 基礎數據群，進行各種分析（線損、復費率、負荷等），滿足客戶各種智能管理的需求。

3、軟硬件結合：系統設計充分考慮使用者的需求和方便，在硬件固定的基礎上，所有系統功能的彌補、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、可維護性強的優點。同時工程造價低，系統維護簡單，營運成本低。

2.2功能

  遠程預付費電能表與用電管理系統配合可實現遠程抄表、遠程預付費、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、互聯網、電力線載波通信、儀表總線、衛星通信、GPRS和CDMA等。各類通信方式均有優劣勢和側重的適用面。結合供電企業的行業特點和低壓電力線載波擴頻、跳頻、轉發中繼（載波表可以動態地被本地集中器通過電力線設置為路由器或轉發器）等技術及專用芯片的實用化運用，目前低壓臺區遠 程自動抄表系統多采用電力線載波集中抄表方式+GPRS遠傳+預付費電能表的一攬子技術解決方案。

2.4抄表系統結構

  由集抄主站、采集器、集中器、電表等設備組成，根據現場情況組建專用網絡，通過軟件進行抄表、控制、管理用電情況。系統由三個物理層，兩級鏈路層構成。主站數據采集采用星型結構，即一個用電管理對多個集中器，為管理層；主站至數據集中器通 過GPRS網絡連通；臺區安裝集中器，為控制層；集中器至每個采集器通過低壓電力線相連，電表箱內安裝采集器，采集器與客戶電能表通過RS485接口方式并聯，構成客戶層。

2.5成本分析

1、采用遠程抄表，可以節省大量抄表員的人力費用；可以避免人工抄表差錯、及時發現電表故障，從而提高服務水平。

2、實行預付費，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場復電的運營成本支出。

3、對現場電能表運行狀況進行在線監測，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生，同時避免了客戶因少報用電容量而未執行分時電價和力率考核等現象。

3 安科瑞預付費產品應用場景

        

功能

預付費電表電費收取，管控，欠費跳閘；提供后付費管理模塊；能耗分析模塊；

水表預付水費收取，管控，欠費關閥；

房租物業費收取，欠費拉閘；

公共區域電費分攤收取；

公共區域、變電所電表接入抄表、計量；

預付費+建筑能耗、分類分項能源計量整體系統；

物業/地產集團集中財務管控，子物業單獨權限；

無線方案改造方便，調試簡單

四 產品選型

 

五 結束語

   盡管傳統預付費電能表的諸多弊端越來越凸現出不能滿足現代用電管理的需要，但短期之內，特別是在客戶群體相對分散的地域，仍然一定的適用面。隨著社會的不斷發展，預付費電能表與通訊技術和智能控制技術必將結合得更為緊密。對于預付費電能表而言，要具備“遠程實時智能控制"功能，這是技術發展的趨勢。對于供電企業而言，“遠程實時智能控制"功能的推廣應用，也能夠不斷提升日常用電管理水平和服務質量。

參考文獻

[1]彭雷，預付費電能表的應用分析，科苑論壇

[2]莊嚴，電力遠程抄表系統的設計和實現[J] . 微計算機信息，2006

[3]企業微電網設計與應用手冊.2022.05版