摘要:本文闡述了傳統(tǒng)IC卡式預付費電能表的主要功能,分析了其應用優(yōu)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(fā)展趨勢。
關鍵詞:預付費;電能表;應用;分析
電費是供電企業(yè)維持生產(chǎn)和發(fā)展的主要資金來源,是否能夠及時回收對供電企業(yè)資金循環(huán)具有重要的作用。由于多年來“先用電、后付費"的用電模式、“點多面廣"的電力客戶群和現(xiàn)場停限電的技術手段,以及配套法規(guī)與市場經(jīng)濟的不適應,直接導致供電企業(yè)在電費回收上存在著巨大的風險,歷年來也傾注了人力、財力,營運壓力。在這種背景下,為更好地適應電力體制改革,預付費電能表隨之得到了廣泛地應用。
由于早期核心關聯(lián)的通訊技術應用不成熟,系統(tǒng)的兼容性成了影響電能計量管理遠程自動抄表系統(tǒng)推廣應用的一個重要障礙,特別是通信協(xié)議的兼容性和制造標準的不一致。IC卡式預付費電能表在當時的環(huán)境下,無奈地規(guī)避了通訊技術的應用瓶頸。
一 IC卡式預付費電能表
(一)主要功能實現(xiàn)
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。RS485接口一般與電表內(nèi)部經(jīng)過電器 隔離并具有抗交流220V接入保護設計。
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。插卡輸電時,表內(nèi)的用電信息自動回抄到購電卡;再次購電時,卡中信息自動寫入計算機存檔并進行數(shù)據(jù)校驗。
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(xiàn)對負載過載斷電控制。斷電時間可以設置為立即斷電和延時斷電兩種方式。按鍵或者插卡可以恢復用電。
8、預付費控制功能: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。隨著不斷完善,增設了透支功能,即可根據(jù)實際情況允許適度透支,透支的可以設置,透支完后,電表進行斷電,下次電表充值時透支部分將自動進行充減。
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、安全保護功能:一般采用CPU卡技術進 行系統(tǒng)安全設計。CPU卡電能表和CPU卡的安全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。售電時,通過一系列密鑰認證測試,可實現(xiàn)購電卡的確認、購電卡允許寫信息、允許返寫二進制文件擦除等操作。
(二)其主要應用優(yōu)點
1、提高抄表效率和準確性??梢酝ㄟ^ RS485接口和紅外通訊接口,利用對應的掌上抄表器進行現(xiàn)場批量抄錄。這點對于供電企業(yè)管理的電能表數(shù)急劇增加的現(xiàn)狀,有著十分重要的作用。
2、有效解決欠費難題。大幅減少了電費回收工作的運營成本,增強了電費資金回收的安全性。
3、緩解了交費難的矛盾。大幅增加的客戶數(shù)和相對集中的交費時間段,傳統(tǒng)的收費模式極易形成交費擁堵。預付費電能表的應用很好地降低了柜臺收費壓力和服務風險。
(三)應用中存在的問題
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,極易發(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)的安全性,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)安全性 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)論證增加非預期故障的發(fā)生。
3、電價政策性調(diào)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(nèi),由于IC卡預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有效監(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)傳遞媒介的預付費系統(tǒng),不太容易與電話銀行、網(wǎng)上銀行等購電方式形成有效聯(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質(zhì)量,增加了供電企業(yè)的工作量。 因此,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(xié)議,等效采用IEC62056的GB/T19882、GB/ T19897“自動抄表系統(tǒng)"系列國家標準;通訊系統(tǒng)的兼容性問題得以解決。 核心關聯(lián)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。
二 預付費電能表與遠程抄表系統(tǒng)的融合
(一)遠程抄表系統(tǒng)中基本的通信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置為路由器或轉(zhuǎn)發(fā)器)等 技術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+預付費電能表的一攬子技術解決方案。
(二)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電力線載波集中抄表系統(tǒng)由集抄主站、采集器、集中器、電表等設備組成,根據(jù)現(xiàn)場情況組建專用網(wǎng)絡,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),即一個用電管理中心對多個集中器,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。
(三)系統(tǒng)特點
1、采用PLC(電力線載波)通訊方式:有效利用電網(wǎng)拓樸結(jié)構(gòu),易施工。
2、基礎數(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 基礎數(shù)據(jù)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(jié)合:系統(tǒng)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(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、安全性好、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。
(四)主要功能應用
遠程預付費電能表與用電管理系統(tǒng)配合可實現(xiàn)遠程抄表、遠程預付費、防竊電、負荷管理等功能。
1 、遠程抄表
主站可以進行隨機抄表,根據(jù)抄回的數(shù)據(jù)判斷現(xiàn)場電能表是否出現(xiàn)故障、客戶用電是否有異常。主站也可以按抄表例日抄表,并將抄回的數(shù)據(jù)傳到電力營銷管理信息系統(tǒng)進行電費計算。同時,主站也可以通過遠程設置使電能表定時上報現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。
2 、遠程預付費
客戶可以采取多種形式購電,有效避免交費高峰。當客戶表內(nèi)剩余金額為0時,表通過輸出跳閘信號使內(nèi)部繼電器或外部負荷控制開關動作斷電,避免了欠費行為。遠程預付費方式安全可靠,避免了由于通過IC卡傳遞信息出現(xiàn)的不讀卡、信息出錯等故障。同時,當電價調(diào)整時,可通過主站及時遠程批量修改現(xiàn)場電能表內(nèi)電價參數(shù),從而保證現(xiàn)場電能表內(nèi)電價參數(shù)與調(diào)價同步。
3 、防竊電
當現(xiàn)場電能表參數(shù)發(fā)生變化或出現(xiàn)失壓、失流、錯誤接線等故障時電能表可自動上報到主站,用電檢查人員可以根據(jù)電能表上傳的信息判斷客戶是否有竊電嫌疑,并及時到現(xiàn)場進行檢查。這種功能可以有效地竊電行為,做到防患于未然。
4、負荷管理
主站可以采集現(xiàn)場電能表的電壓、電流、 功率、電量等數(shù)據(jù),進行負荷分析管理。可根據(jù)電流數(shù)據(jù),繪制負荷曲線,監(jiān)測用電負荷變化情況。可根據(jù)電壓數(shù)據(jù),計算電壓合格率。通過在表內(nèi)設定有功功率限值,控制客戶超負荷用電。
(五)增益分析
1、由于采用遠程抄表,可以節(jié)省大量抄表員的人力費用。同時,可以避免人工抄表差錯、及時發(fā)現(xiàn)電表故障,從而提高服務水平。
2、由于實行預付費,大大減少了欠費行 為,提高了電費回收率,降低了電費回收管理中可能到現(xiàn)場復電的運營成本支出。
3、由于可對現(xiàn)場電能表運行狀況進行在線監(jiān)測,可以有效防止竊電行為,減少電量的不明損失。
4、由于自動進行負荷控制,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。
三 安科瑞預付費產(chǎn)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(yè)費收取,欠費拉閘;
公共區(qū)域電費分攤收?。?/span>
公共區(qū)域、變電所電表接入抄表、計量;
預付費+建筑能耗、分類分項能源計量一體化系統(tǒng);
物業(yè)/地產(chǎn)集團集中財務管控,子物業(yè)單獨權限;
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,仍然有著一定的適用面。另一方面隨著社會的不斷發(fā)展,預付費電能表與通訊技術和智能控制技術必將結(jié)合得更為緊密(如基于移動通訊技術的遠程預付費電能表就可能替代傳統(tǒng)IC卡式預付費電能表的適用范圍)。對于預付費電能表而言,要拓展出更大的天地,具備“遠程實時智能控制"功能是必然的技術發(fā)展趨勢。對于供電企業(yè)而言,“遠程實時智能控制"功能的推廣應用,也一定能夠不斷提升日常用電管理水平和服務質(zhì)量。