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安科瑞預付費電能表及電能管理系統的應用分析
發布時間：2023-06-26 10:37 作者：admin 次數：次
摘要：本文闡述了(le)傳統(tong)IC卡式預付(fu)費電能(neng)(neng)表的(de)主要功能(neng)(neng)，分(fen)析了(le)其應用優勢和存在(zai)的(de)弊端(duan)；較為詳細地介(jie)紹了(le)一(yi)種預付(fu)費電能(neng)(neng)表，在(zai)融(rong)入了(le)通訊技(ji)術(shu)和智能(neng)(neng)控(kong)制技(ji)術(shu)后的(de)功能(neng)(neng)拓展及推廣實用價值，從而描(miao)述出預付(fu)費電能(neng)(neng)表可能(neng)(neng)的(de)技(ji)術(shu)發(fa)展趨(qu)勢。
   關鍵詞：預付費(fei);電(dian)能表;應用;分(fen)析(xi)
   電(dian)費是供電(dian)企(qi)業(ye)(ye)維持生產和發展的(de)(de)主要資金(jin)來源，是否能夠及時回(hui)收(shou)對供電(dian)企(qi)業(ye)(ye)資金(jin)循環具有重要的(de)(de)作(zuo)用。由于多年來“先用(yong)電(dian)、后付費”的(de)用(yong)電(dian)模式、“點多面廣”的(de)電(dian)力(li)(li)客戶群和現(xian)場(chang)(chang)停限電(dian)的(de)技術(shu)手段，以及配套法規與市場(chang)(chang)經濟的(de)不(bu)適應(ying)，直(zhi)接導(dao)致(zhi)供(gong)電(dian)企業在電(dian)費回收(shou)上存在著(zhu)巨(ju)大(da)的(de)風(feng)險，歷年來也傾注(zhu)了人力(li)(li)、財(cai)力(li)(li)，營運壓力(li)(li)。在這種背景下(xia)，為更好地適應(ying)電(dian)力(li)(li)體制改革，預(yu)付費電(dian)能表隨之得到了廣泛地應(ying)用(yong)。
   由于早期核心(xin)關(guan)聯的(de)通訊技術(shu)應用不成熟，系(xi)統的(de)兼容(rong)性(xing)成了(le)影響電能計量(liang)管(guan)理遠程自動抄(chao)表(biao)系(xi)統推廣應用的(de)一(yi)個重要障礙，特別是(shi)通信協議的(de)兼容(rong)性(xing)和制造(zao)標準(zhun)的(de)不一(yi)致。IC卡式預付費(fei)電能表在當(dang)時的環境下，無(wu)奈地規避了通訊技術的應用瓶頸(jing)。
一(yi) IC卡式預付費電能表
（一(yi)）主要功(gong)能實現
1、計(ji)量功能(neng)(neng)：單相分時計(ji)量有(you)功電(dian)能(neng)(neng)；保存歷(li)史(shi)電(dian)量，并具有(you)電(dian)量凍(dong)結功能(neng)(neng)。
2、復費率(lv)功(gong)能：可編(bian)程設置時(shi)段，多種費率(lv)。計時(shi)時(shi)鐘(zhong)具有溫度(du)補償功(gong)能。
3 、通訊功能：具有RS485接(jie)口(kou)和一個紅外通訊接(jie)口(kou)。RS485接口一般與電表內部經過(guo)電器(qi) 隔離并具有抗交(jiao)流220V接入保護設計。
4、顯示功能：液晶顯示，按鍵可(ke)自動循環 顯示剩余金額(e)、總電量、當前電價等信息(xi)。
5、信息回(hui)抄(chao)購(gou)電(dian)功能：一(yi)表一(yi)卡(ka)，即一(yi)只(zhi)電(dian)表只(zhi)能對應一(yi)張購(gou)電(dian)卡(ka)。插(cha)卡(ka)輸(shu)電(dian)時(shi)，表內(nei)的用(yong)電(dian)信息自動回(hui)抄(chao)到購(gou)電(dian)卡(ka)；再次購(gou)電(dian)時(shi),卡中(zhong)信息自動(dong)寫入計(ji)算機(ji)存檔(dang)并進行數據校驗。
6、電表(biao)充值提示(shi)功(gong)能：一般設(she)有顯(xian)示(shi)報(bao)警和(he)斷電報(bao)警，并增加了切斷負載功(gong)能。
7、過(guo)載控(kong)制(zhi)功(gong)能：通過(guo)設定(ding)功(gong)率門(men)限，實現對負載過(guo)載斷(duan)(duan)電(dian)控(kong)制(zhi)。斷(duan)(duan)電(dian)時間可(ke)以設置為(wei)立即斷(duan)(duan)電(dian)和延時斷(duan)(duan)電(dian)兩(liang)種(zhong)方(fang)式。按鍵或(huo)者插卡可(ke)以恢復(fu)用電(dian)。
8、預付費控制(zhi)功(gong)能：電(dian)表(biao)(biao)實現先購(gou)電(dian)后用電(dian)的(de)管理方式(shi)，電(dian)表(biao)(biao)中沒有(you)電(dian)費時，電(dian)表(biao)(biao)內的(de)負載開關將(jiang)自(zi)動(dong)切(qie)斷(duan)(duan)負載電(dian)源(yuan)，當向電(dian)表(biao)(biao)充值(zhi)后，電(dian)表(biao)(biao)重新合閘恢復負載供電(dian)功(gong)能。隨著(zhu)不斷(duan)(duan)完善，增設了透支(zhi)功(gong)能，即可(ke)根據實際(ji)情況允許適度(du)透支(zhi)，透支(zhi)的(de)可(ke)以設置，透支(zhi)完后，電(dian)表(biao)(biao)進(jin)行斷(duan)(duan)電(dian)，下次電(dian)表(biao)(biao)充值(zhi)時透支(zhi)部分(fen)將(jiang)自(zi)動(dong)進(jin)行充減。
9、防(fang)囤積電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)功能：由于電(dian)(dian)(dian)價政(zheng)策的(de)宏(hong)觀調控性，為了防(fang)止在電(dian)(dian)(dian)表(biao)中(zhong)充入(ru)(ru)過多(duo)的(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)（金額），通過設置電(dian)(dian)(dian)表(biao)中(zhong)的(de)囤積電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)門限限制客戶 一(yi)次充入(ru)(ru)過多(duo)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)（金額）。
10、安全保護功能(neng)：一般采用CPU卡技術進 行(xing)系統安全設計。CPU卡(ka)電能表和CPU卡的安全認證是(shi)通過電(dian)能表中的ESAM模塊完(wan)成的(de)，CPU卡電能表的MCU在認(ren)證(zheng)(zheng)過(guo)程(cheng)中只(zhi)起(qi)到數(shu)據傳(chuan)輸的作(zuo)用，不參與數(shu)據加密、解密工作(zuo)。售電時，通(tong)過(guo)一(yi)系(xi)列密鑰(yao)認(ren)證(zheng)(zheng)測試(shi)，可實現(xian)購(gou)電卡(ka)的確認(ren)、購(gou)電卡(ka)允(yun)(yun)許寫信息、允(yun)(yun)許返寫二(er)進制(zhi)文件擦除等(deng)操作(zuo)。
（二(er)）其主要應(ying)用優點
1、提高(gao)抄(chao)表(biao)效率和準確性。可以通(tong)過(guo) RS485接口(kou)和紅外通訊接口(kou)，利用對應的掌上抄表器進(jin)行現(xian)場批量抄錄(lu)。這(zhe)點對于供電企(qi)業管理的電能表數急劇增加的現(xian)狀，有著十分重要的作(zuo)用。
2、有效解(jie)決欠(qian)費(fei)(fei)難題。大幅減少了電費(fei)(fei)回(hui)收(shou)工作的運營成本，增強(qiang)了電費(fei)(fei)資金回(hui)收(shou)的安全性。
3、緩解了交(jiao)費難(nan)的(de)矛盾。大幅增加的(de)客(ke)戶(hu)數和相(xiang)對集中的(de)交(jiao)費時間段，傳統(tong)的(de)收(shou)費模式極(ji)易形(xing)成交(jiao)費擁(yong)堵。預付費電能表的(de)應用很好地(di)降(jiang)低了柜臺收(shou)費壓力(li)和服務風(feng)險。
（三(san)）應用(yong)中存在(zai)的(de)問題(ti)
1、抗攻擊能力(li)差。IC卡的丟(diu)失、損壞，特別是其開(kai)放的IC卡讀寫端口(kou)易受外界(jie)攻擊。被攻擊造成表(biao)內控制(zhi)系統失效后(hou)難以取證認定，極易發(fa)生用(yong)電(dian)糾紛。
2 、管理困(kun)難(nan)。由(you)于IC卡購電(dian)(dian)的(de)突發性(xing)和隨機(ji)性(xing)，增加了供電(dian)(dian)部門的(de)售(shou)電(dian)(dian)壓力(li)。同時為了保證數(shu)據的(de)安(an)全性(xing)，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系(xi)統和動(dong)態密鑰認(ren)證保證了數據安全性 的同時，也增加了用電管理部(bu)門的管理工作量。 而且多環(huan)節論(lun)證增加非預期(qi)故障(zhang)的發生。
3、電價政策性調整的(de)適(shi)應(ying)性不強。電價在 購電時(shi)就已確定并(bing)且寫入預付費電能表內，由于IC卡預付費電能(neng)表存貯(zhu)的電價不能(neng)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(ju)采集不(bu)及時(shi)。無法實時(shi)反(fan)映客(ke)戶用(yong)(yong)電(dian)(dian)狀況，不(bu)能對竊電(dian)(dian)行為進行有效監控，不(bu)能滿足(zu)用(yong)(yong)電(dian)(dian)管(guan)理(li)自動化的實時(shi)管(guan)理(li)需求。
5 、購(gou)電方式的功(gong)能擴(kuo)展性不高。以IC卡為數(shu)據(ju)傳遞(di)媒介(jie)的預付費系統，不太容易與電(dian)(dian)話銀(yin)行(xing)、網(wang)上銀(yin)行(xing)等購(gou)電(dian)(dian)方式形成有(you)效聯動。往(wang)(wang)往(wang)(wang)是客戶持卡到(dao)售電(dian)(dian)營業點購(gou)電(dian)(dian)，降低電(dian)(dian)力營銷的服務質(zhi)量(liang)(liang)，增加了供電(dian)(dian)企業的工作量(liang)(liang)。 因此，為解決IC卡預付(fu)費電能表(biao)在(zai)(zai)實(shi)際應用(yong)中(zhong)存在(zai)(zai)的(de)問題(ti)和弊端，加(jia)之隨著采用(yong)開放式通信協(xie)議，等效采用(yong)IEC62056的(de)GB/T19882、GB/ T19897“自動(dong)抄表(biao)系統”系列國家標準；通訊系統的(de)兼容性問(wen)題得以(yi)解決。 核心關(guan)聯技(ji)術瓶頸的(de)打破，為預付費電能表(biao)的(de)遠程應(ying)用提供(gong)了廣(guang)闊到可能難以(yi)想象的(de)空間。
二(er) 預付費(fei)電能表與(yu)遠(yuan)程抄表系統的(de)融合
（一）遠程(cheng)抄表(biao)系統中基本的(de)通(tong)信(xin)方(fang)式主要有光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)、電話(hua)線通(tong)信(xin)、RS485總(zong)線(xian)、有線(xian)電(dian)(dian)視電(dian)(dian)纜、互(hu)聯網、電(dian)(dian)力線(xian)載波通(tong)信(xin)、儀表總(zong)線(xian)、衛星通(tong)信(xin)、GPRS和CDMA等。 各類通信方(fang)(fang)式均有(you)優劣勢和(he)側重的適用 面。結合供電企業的行業特點和(he)低壓(ya)電力線(xian)載(zai)波(bo)(bo)擴頻(pin)、跳(tiao)頻(pin)、轉(zhuan)發中繼（載(zai)波(bo)(bo)表可(ke)以(yi)動態(tai)地(di)被本 地(di)集中器通過電力線(xian)設置(zhi)為路由器或轉(zhuan)發器）等 技術及專(zhuan)用芯片(pian)的實(shi)用化運(yun)用，目前(qian)低壓(ya)臺區(qu)遠 程(cheng)自(zi)動抄表系統多采用電力線(xian)載(zai)波(bo)(bo)集中抄表方(fang)(fang)式 +GPRS遠傳+預付費(fei)電能(neng)表的(de)一攬子技術解決方(fang)案(an)。
(二)系(xi)統結構(gou)(gou)電力線載(zai)波集(ji)(ji)(ji)中(zhong)抄表(biao)系(xi)統由(you)集(ji)(ji)(ji)抄主站、采(cai)集(ji)(ji)(ji)器(qi)、集(ji)(ji)(ji)中(zhong)器(qi)、電表(biao)等設備組成，根據(ju)現場(chang)情況組建專用(yong)網絡，通(tong)過軟件進行抄表(biao)、控(kong)制、管理(li) 用(yong)電情況。系(xi)統由(you)三個(ge)物理(li)層，兩級鏈(lian)路層構(gou)(gou)成。主站數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)(ji)(ji)采(cai)用(yong)星型結構(gou)(gou)，即一個(ge)用(yong)電管理(li)中(zhong)心對多個(ge)集(ji)(ji)(ji)中(zhong)器(qi)，為(wei)管理(li)層；主站至數(shu)據(ju)集(ji)(ji)(ji)中(zhong)器(qi)通(tong) 過GPRS網(wang)絡連(lian)通；臺(tai)區安裝(zhuang)集(ji)中(zhong)器(qi)，為(wei)控(kong)制層(ceng)；集(ji)中(zhong)器(qi)至每個采集(ji)器(qi)通過低壓電(dian)力線相連(lian)，電(dian)表(biao)(biao)箱內安裝(zhuang)采集(ji)器(qi)，采集(ji)器(qi)與客戶電(dian)能表(biao)(biao)通過 RS485接(jie)口方式并聯(lian)，構成客戶層。
（三(san)）系統特點(dian)
1、采用PLC（電力線載波）通訊(xun)方式：有(you)效利用電網拓(tuo)樸(pu)結構(gou)，易施工。
2、基礎(chu)數(shu)據群(qun)：可對所有納入集抄系統的(de)客戶進行選擇(ze)抄收（點抄、全抄）、多點抄構成 基礎(chu)數(shu)據群(qun)，進行各(ge)種分析（線損、復費率、負 荷(he)等），滿足客戶各(ge)種智能(neng)管理的(de)需求。
3、軟硬件結合：系統(tong)設(she)計充分考慮使用者的需求和方便，在硬件固定的基礎(chu)上，所(suo)有系統(tong)功能的彌補(bu)、管理的修改、操作的添加（遠(yuan)程控(kong)電），都由(you)后臺軟件完成。
4、具有安(an)(an)裝便利、可靠(kao)性高(gao)、安(an)(an)全性好、可維(wei)護(hu)(hu)性強的優點。同(tong)時工(gong)程(cheng)造價低，系(xi)統維(wei)護(hu)(hu)簡單，營運成本低。
（四）主要功能(neng)應用
遠程預付費電(dian)能(neng)表與用電(dian)管(guan)理系統配合可實現(xian)遠程抄(chao)表、遠程預付費、防竊電(dian)、負荷管(guan)理等功能(neng)。
1 、遠程抄(chao)表
主站(zhan)可(ke)(ke)(ke)以進行隨機抄(chao)表(biao)(biao)，根據(ju)抄(chao)回的數據(ju)判(pan)斷現(xian)(xian)場(chang)電(dian)(dian)能(neng)表(biao)(biao)是否出(chu)現(xian)(xian)故障、客戶用電(dian)(dian)是否有異(yi)常。主站(zhan)也(ye)可(ke)(ke)(ke)以按抄(chao)表(biao)(biao)例日(ri)抄(chao)表(biao)(biao)，并將抄(chao)回的數據(ju)傳到電(dian)(dian)力營銷管(guan)理信息系統進行電(dian)(dian)費(fei)計(ji)算。同時，主站(zhan)也(ye)可(ke)(ke)(ke)以通(tong)過遠程設置使(shi)電(dian)(dian)能(neng)表(biao)(biao)定時上(shang)報(bao)現(xian)(xian)場(chang)數據(ju)信息。
2 、遠程(cheng)預付費
客(ke)戶可以采取(qu)多種形式(shi)購電，有效避免交(jiao)費高峰。當客(ke)戶表內(nei)剩余(yu)金額為0時，表(biao)通(tong)過輸(shu)出跳閘(zha)信號使內部繼電器或(huo)外部負(fu)荷控制開關動作斷電，避免(mian)了欠費行為。遠(yuan)程預付費方式安全可靠，避免(mian)了由于(yu)通(tong)過IC卡(ka)傳遞信息(xi)(xi)出現(xian)的不讀卡(ka)、信息(xi)(xi)出錯等故(gu)障。同時，當(dang)電價調整時，可通過(guo)主站(zhan)及(ji)時遠程批量修(xiu)改現(xian)場(chang)電能(neng)表內電價參(can)數(shu)，從而保證現(xian)場(chang)電能(neng)表內電價參(can)數(shu)與調價同步。
3 、防竊電
當現(xian)(xian)場(chang)電能表(biao)(biao)參(can)數發生變(bian)化或出(chu)現(xian)(xian)失壓、失流、錯誤接(jie)線(xian)等故障(zhang)時電能表(biao)(biao)可(ke)自動上(shang)報(bao)到主站，用電檢查人員可(ke)以根據電能表(biao)(biao)上(shang)傳(chuan)的信息判斷客戶(hu)是否有竊電嫌(xian)疑，并及時到現(xian)(xian)場(chang)進行檢查。這種功(gong)能可(ke)以有效地竊電行為，做到防患于未然。
4、負荷管理
主(zhu)站(zhan)可以(yi)采集現場電能表的電壓、電流、 功率(lv)、電(dian)(dian)量等數據，進行(xing)負(fu)荷分析管理。可(ke)根(gen)據電(dian)(dian)流數據，繪制負(fu)荷曲線，監測用電(dian)(dian)負(fu)荷變(bian)化情況(kuang)。可(ke)根(gen)據電(dian)(dian)壓(ya)數據，計(ji)算電(dian)(dian)壓(ya)合格率(lv)。通過在表內(nei)設定有功功率(lv)限值，控(kong)制客戶超負(fu)荷用電(dian)(dian)。
（五(wu)）增(zeng)益分(fen)析
1、由(you)于采用遠(yuan)程抄表，可以節省(sheng)大量抄表員的人力費用。同時(shi)，可以避免人工抄表差錯(cuo)、及時(shi)發現電表故障，從(cong)而(er)提高服務(wu)水平。
2、由(you)于(yu)實行預付費，大大減少了(le)(le)欠費行 為(wei)，提高了(le)(le)電費回收率，降低了(le)(le)電費回收管理中可能到現場復(fu)電的(de)運營成本支(zhi)出。
3、由于可對現場(chang)電能表運行(xing)狀況進行(xing)在線監測，可以有效(xiao)防止竊電行(xing)為(wei)，減少電量(liang)的不(bu)明損失。
4、由于(yu)自動進行(xing)負荷控(kong)制，杜(du)絕了過負荷燒表的發生(sheng)，同(tong)時避免(mian)了客戶(hu)因少報用電容量而(er)未執行(xing)分時電價和力率考核等現象。
三(san) 安科瑞預付費(fei)產品應用場景
        

功能
預付(fu)費(fei)電表電費(fei)收取，管控，欠費(fei)跳閘；提供(gong)后(hou)付(fu)費(fei)管理(li)模塊(kuai)；能耗分析模塊(kuai)；
水表預付水費收(shou)取，管(guan)控，欠費關(guan)閥；
房租物業(ye)費(fei)收取，欠費(fei)拉(la)閘；
公共區域電費分(fen)攤收取(qu)；
公共(gong)區域、變電(dian)所電(dian)表(biao)接入抄(chao)表(biao)、計(ji)量；
預(yu)付費(fei)+建(jian)筑能耗、分(fen)類分(fen)項能源計量(liang)一體化(hua)系(xi)統；
物(wu)業/地產集團集中財務(wu)管控，子(zi)物業單獨權限；
無線方(fang)案改造(zao)方(fang)便，調試簡單

四 產品選型
 
五 結束語(yu)
   盡管傳統(tong)預付費電能表(biao)的(de)(de)諸多弊端越(yue)來(lai)越(yue)凸現出不能滿(man)足現代用(yong)電管理的(de)(de)需要(yao)，但(dan)短期之內，特別是在(zai)客戶(hu)群體相對分(fen)散的(de)(de)地域，仍然有著一定的(de)(de)適用(yong)面。另(ling)一方(fang)面隨著社會的(de)(de)不斷(duan)發展，預付費電能表(biao)與通訊(xun)技術(shu)和智能控制技術(shu)必將結(jie)合得更為緊(jin)密（如基(ji)于移(yi)動(dong)通訊(xun)技術(shu)的(de)(de)遠程預付費電能表(biao)就可能完全替代傳統(tong)IC卡式(shi)預付費(fei)電(dian)能表的適(shi)用(yong)(yong)范圍）。對于預付費(fei)電(dian)能表而(er)言，要拓展(zhan)出更(geng)大的天地，具(ju)備(bei)“遠(yuan)程實(shi)(shi)時(shi)智能控(kong)制(zhi)”功能是必然(ran)的技術發(fa)展(zhan)趨勢。對于供(gong)電(dian)企業而(er)言，“遠(yuan)程實(shi)(shi)時(shi)智能控(kong)制(zhi)”功能的推廣應用(yong)(yong)，也一定能夠不斷提(ti)升(sheng)日(ri)常(chang)用(yong)(yong)電(dian)管理(li)水平和服(fu)務質(zhi)量(liang)。
參考文獻：
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