摘要：介紹了遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，提出利用低壓通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低壓集中抄表和遠(yuǎn)程通斷電控制，結(jié)合用電營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)、銀電聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)繳費(fèi)系統(tǒng)、服務(wù)平臺(tái)功能，形成以預(yù)付電費(fèi)管理為核心的綜合用電管理平臺(tái)。

關(guān)鍵詞：集中抄表，遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)用電管理

一、引言

目前，已經(jīng)投入使用的預(yù)付費(fèi)低壓集中抄表系統(tǒng)主要是采用帶有通信模塊的IC卡預(yù)付費(fèi)電表，它結(jié)合了IC卡預(yù)付費(fèi)表和集中抄表系統(tǒng)兩者的優(yōu)點(diǎn)，有利于提高抄表效率、促進(jìn)電費(fèi)回收。但是，這種系統(tǒng)也存在一些技術(shù)、管理方面的問(wèn)題，使其難以滿足電力營(yíng)銷(xiāo)管理改革的需要：(1)抗干擾能力弱，特別是其開(kāi)放的讀寫(xiě)窗口易受外界攻擊；(2)質(zhì)量問(wèn)題突出，容易出現(xiàn)IC卡無(wú)法充值的現(xiàn)象，導(dǎo)致用戶(hù)買(mǎi)了電卻無(wú)法用電；(3)須有足夠的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，每個(gè)用戶(hù)都須到供電營(yíng)業(yè)廳購(gòu)電，既給用戶(hù)帶來(lái)麻煩，也增加了供電企業(yè)的工作量。因此，急待開(kāi)發(fā)新的抄表收費(fèi)系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的需要。

二、遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)

目前,國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的低壓集中抄表系統(tǒng)的廠家非常多，抄表成功率、準(zhǔn)確率都相當(dāng)高，在此類(lèi)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展功能，即可實(shí)現(xiàn)預(yù)收電費(fèi)、遠(yuǎn)程切斷/恢復(fù)電力供應(yīng)、實(shí)時(shí)抄讀電表數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定時(shí)線損分析等功能。

遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和一般集中抄表系統(tǒng)大體一致，主要由后臺(tái)管理系統(tǒng)、集中器、電能表及通信道組成。系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)：后臺(tái)管理系統(tǒng)與集中器之間通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接為上層；集中器與預(yù)付費(fèi)電表之間通過(guò)低壓電力連接為下層。

2.1 后臺(tái)管理系統(tǒng)

后臺(tái)管理系統(tǒng)是遠(yuǎn)程控制集中抄表系統(tǒng)的管理平臺(tái)，是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的管理，包括電表數(shù)據(jù)抄錄，電表通斷電控制等，具體功能如下：

檔案管理功能。系統(tǒng)需建立操作員檔案，并賦予相應(yīng)的操作權(quán)限；建立臺(tái)區(qū)檔案，注冊(cè)每一臺(tái)區(qū)集中器的信息參數(shù)；建立表計(jì)檔案，注冊(cè)每一臺(tái)區(qū)下所有電表的信息，包括電表地址、表計(jì)類(lèi)型、用電類(lèi)型、相序類(lèi)別、倍率、電表型號(hào)。必要時(shí)可增加注冊(cè)電表對(duì)應(yīng)用戶(hù)信息。

(2)抄表數(shù)據(jù)管理主要包括數(shù)據(jù)查詢(xún)，數(shù)據(jù)維護(hù)，表計(jì)故障自檢，以及線損數(shù)據(jù)分析的功能。并可以分析定時(shí)數(shù)據(jù)(從歷史表底中)，以及可手工設(shè)置月末表底：針對(duì)因?yàn)樵O(shè)備故障，不能抄回表底時(shí)，采用手工錄入的方法補(bǔ)充這一個(gè)(或一批)計(jì)量點(diǎn)表底。

(3)集中器管理功能。包括加載和讀取參數(shù)，用于將上位機(jī)正確注冊(cè)的集中器及表計(jì)的檔案數(shù)據(jù)加載到集中器設(shè)備中，并讀取加載的數(shù)據(jù)以便于操作員核對(duì)加載的數(shù)據(jù)是否正確；還有協(xié)議檢查功能，用來(lái)確認(rèn)集中器和上位機(jī)之間通訊所采用的協(xié)議是否相同；校時(shí)功能， 可定時(shí)對(duì)集中器自動(dòng)校時(shí)，以保證集中器時(shí)間的準(zhǔn)確性；同時(shí)集中器可對(duì)所轄電表廣播校時(shí)，以確保時(shí)間的一致性。

(4)數(shù)據(jù)抄錄和通斷電控制管理功能。對(duì)集中器下的所有電表進(jìn)行抄錄，抄錄電表表底及抄錄時(shí)間；也可實(shí)時(shí)抄錄單個(gè)電表的數(shù)據(jù)及狀態(tài)；并可通過(guò)控制電表繼電器的通斷來(lái)控制電力供應(yīng)。

(5)與用電營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)進(jìn)行接口的功能，實(shí)現(xiàn)2個(gè)系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換。

2.2 通信信道

上層數(shù)據(jù)的采集采用星型結(jié)構(gòu)，即一個(gè)后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)多個(gè)集中器；上層通信系統(tǒng)以安裝在供電企業(yè)管理中心的系統(tǒng)工作站為中心點(diǎn)，通過(guò)通信信道與分散于各臺(tái)區(qū)的集中器連接所形成的1對(duì)N連接形式的系統(tǒng)。在這種方式下，信道的通信數(shù)據(jù)量較大，要求有一定的傳輸速率和帶寬。目前，蜂窩移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)(GSM)覆蓋面幾乎遍及全國(guó)，因此，構(gòu)建這種抄表系統(tǒng)時(shí)*可以利用現(xiàn)成的GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而不必重新建設(shè)新的基站?；谝苿?dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的抄表系統(tǒng)須在管理中心和采集器中加裝無(wú)線通信模塊，由于這種無(wú)線通信模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易，后臺(tái)管理系統(tǒng)與各個(gè)采集器都裝有這種無(wú)線通信模塊，它們之間的通信是通過(guò)撥號(hào)或以短消息SMS的模式接入GSM網(wǎng)來(lái)進(jìn)行傳數(shù)據(jù)、下達(dá)命令。利用移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)使用和維護(hù)都相當(dāng)方便。

底層數(shù)據(jù)的采集采用低壓電力通信，是指將信息調(diào)制為高頻信號(hào)后疊加在電力線路上進(jìn)行通信的技術(shù)，在同一變壓器區(qū)域下，一個(gè)集中器采集若干個(gè)采集器或電能表的數(shù)據(jù)，構(gòu)成一個(gè)基于電力線的通信網(wǎng)。其優(yōu)勢(shì)在于：⑴電力線是電力部門(mén)*控制的通信信道，不必另外鋪設(shè)通信信道；（2）電力線是所有住房和建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施，以電力線作為通信信道可大大節(jié)省鋪設(shè)通信信道的投資；（3）幾乎不需要維護(hù)或維護(hù)量??；（4）以電力線為通信信道可以靈活地實(shí)現(xiàn)即插即用。因此，底層數(shù)據(jù)采用的通信，運(yùn)行成本低，安全性好、可維護(hù)性強(qiáng)。

2.3 集中器

集中器是本系統(tǒng)的中心設(shè)備，是連接后臺(tái)管理系統(tǒng)和前端電能表的橋梁。它能集中抄錄和存儲(chǔ)所在臺(tái)區(qū)電能表的數(shù)據(jù)，可以將抄讀的電表數(shù)據(jù)傳回后臺(tái)管理系統(tǒng)，并將系統(tǒng)控制信息傳遞至電能表，以實(shí)現(xiàn)抄表和遠(yuǎn)程通斷電控制。

集中器的主要功能：（1）設(shè)置參數(shù)，可由后臺(tái)系統(tǒng)或掌上電腦進(jìn)行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)庫(kù)表號(hào)、時(shí)鐘、時(shí)段、凍結(jié)抄表時(shí)間、自動(dòng)周期抄表日、中繼參數(shù)以及啟動(dòng)、停止抄讀狀態(tài)參數(shù)等；（2）抄讀和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，集中器在抄表時(shí)段內(nèi)集中抄讀臺(tái)區(qū)電表數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)起來(lái)；（3）中繼功能，集中器能夠依據(jù)學(xué)習(xí)結(jié)果自動(dòng)啟用中繼，實(shí)現(xiàn)中繼抄表；⑷凍結(jié)功能，集中器能夠根據(jù)后臺(tái)設(shè)置對(duì)臺(tái)區(qū)電表進(jìn)行凍結(jié)抄表；（5）遠(yuǎn)程監(jiān)控，支持后臺(tái)系統(tǒng)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控電表，對(duì)電表情況進(jìn)行分析；（6）自診斷功能，可自動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常即進(jìn)行記錄和報(bào)警；（7）智能化，具備記憶與感知電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的智能，對(duì)抄讀結(jié)果自行分析與自我學(xué)習(xí)，一旦某只電表直接抄讀不成功，能夠通過(guò)學(xué)習(xí)結(jié)果迅速選擇合適的中繼電表實(shí)現(xiàn)中繼抄讀。

2.4 預(yù)付費(fèi)電能表

預(yù)付費(fèi)電能表是遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)基礎(chǔ)的組成部分，是電能計(jì)量和遠(yuǎn)程控制通斷電的執(zhí)行部件，它包含電能計(jì)量模塊、通信模塊和通斷電控制模塊3個(gè)主要功能模塊。

計(jì)量模塊實(shí)現(xiàn)電能數(shù)據(jù)采集，故障和竊電檢測(cè)，能夠按峰、谷、平時(shí)段累計(jì)計(jì)量交流有功電能；其計(jì)量性能指標(biāo)應(yīng)符合GBO17215-2002（IEC61036）、GBO15284- 2002的要求，計(jì)量準(zhǔn)確，誤差穩(wěn)定，線性好。

通信模塊包含2個(gè)部分，一是通過(guò)低壓電力線實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的傳送和控制；各個(gè)電能表通信模塊之間具有相互自動(dòng)中繼功能，確保電能表和集中器之間通信暢通。紅外通信模塊作為備用通信手段，主要用于現(xiàn)場(chǎng)抄錄，紅外通信協(xié)議應(yīng)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T645-1997。

主控模塊根據(jù)集中器發(fā)送的控制信息實(shí)現(xiàn)通斷電，并具備一次手動(dòng)復(fù)位功能，還可以限定用電的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)超負(fù)荷自動(dòng)斷電。

三、系統(tǒng)功能擴(kuò)展

目前，多數(shù)供電企業(yè)自動(dòng)化和信息化水平較高，都已建立了完善的電力營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)、客戶(hù)服務(wù)平臺(tái)以及銀行聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)繳費(fèi)系統(tǒng)，分別應(yīng)用于業(yè)擴(kuò)變更、電費(fèi)計(jì)算、線損分析、客戶(hù)服務(wù)、實(shí)時(shí)繳費(fèi)等方面。對(duì)以上4個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步整合，實(shí)時(shí)連接，便可形成統(tǒng)一的綜合性的用電管理平臺(tái)。

通過(guò)這個(gè)管理平臺(tái)，用戶(hù)可以利用手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等方式通過(guò)銀行轉(zhuǎn)賬的形式，向供電企業(yè)預(yù)付電費(fèi)。繳費(fèi)系統(tǒng)收取用戶(hù)電費(fèi)后，將電費(fèi)信息發(fā)送至營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)，營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)根據(jù)該用戶(hù)欠費(fèi)信息等資料，進(jìn)行電費(fèi)核算，將核算結(jié)果發(fā)送至集抄管理系統(tǒng)，并通過(guò)服務(wù)平臺(tái)將購(gòu)電信息反饋給用戶(hù)。集抄管理系統(tǒng)再根據(jù)營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)命令，將控制信息下載至集中器傳遞到終端電能表，電能表根據(jù)控制信息進(jìn)行通斷電操作，并將狀態(tài)信息逐級(jí)返回營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)。

預(yù)付費(fèi)集抄系統(tǒng)定時(shí)抄回電能表電量數(shù)據(jù)，發(fā)送至營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)電量接近于用戶(hù)購(gòu)電量時(shí)，通過(guò)服務(wù)平臺(tái)向用戶(hù)發(fā)送短信息，提醒用戶(hù)提前購(gòu)電，同時(shí)電表液晶顯示器常亮顯示。當(dāng)電表剩余電量為0時(shí)，自動(dòng)斷電，客戶(hù)自行將電表復(fù)位后，可預(yù)支少量電量，透支電量使用完成后，電能表再次斷電，需重新繳費(fèi)后，由營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)發(fā)出通電命令，方可用電。

四、安科瑞預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)及現(xiàn)場(chǎng)硬件選型

4.1 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(yùn)行的定時(shí)對(duì)所有儀表進(jìn)行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報(bào)警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費(fèi)金額預(yù)警和欠費(fèi)預(yù)警自動(dòng)生成手機(jī)短信自發(fā)送給對(duì)應(yīng)的租戶(hù)租戶(hù)，該功能需要與硬件配合使用。

系統(tǒng)默認(rèn)半小時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)性化配置。 

4.2 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)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、租戶(hù)（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報(bào)表中心模塊，系統(tǒng)大致運(yùn)行和操作流程如下：

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

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

b)系統(tǒng)設(shè)置：對(duì)建筑、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

c)租戶(hù)管理：對(duì)用戶(hù)執(zhí)行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢(xún)等操作；

d)售電管理：對(duì)已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；

e)報(bào)表中心：提供售電財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢(xún)。

系統(tǒng)針對(duì)租戶(hù)開(kāi)戶(hù)不僅支持一戶(hù)一表，也支持一戶(hù)掛多表的需要；同時(shí)支持和解決了項(xiàng)目改造后新老表切換時(shí)，老表金額轉(zhuǎn)入的問(wèn)題；支持峰谷電價(jià)，支持一表一電價(jià)；可對(duì)單表設(shè)置功率過(guò)載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報(bào)警的兩級(jí)閾值。

批量遠(yuǎn)程操作場(chǎng)景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對(duì)開(kāi)戶(hù)、報(bào)警1、報(bào)警2、欠費(fèi)、未開(kāi)戶(hù)、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對(duì)儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類(lèi)型如下：

1.電價(jià)下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報(bào)警金額閾值和過(guò)載功率閾值）；3.保電（強(qiáng)制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費(fèi)（欠費(fèi)自動(dòng)跳閘的模式）；5.拉閘（強(qiáng)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(jì)量?jī)x表接入系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢(xún)報(bào)表，為能耗分析、用能比對(duì)和安全用電提供強(qiáng)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(gè)報(bào)表以供查詢(xún)，分別是日/月/年財(cái)務(wù)銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)報(bào)表、失聯(lián)表/通訊管理機(jī)查詢(xún)報(bào)表、能耗查詢(xún)報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)警/歷史報(bào)警查詢(xún)報(bào)表，支持導(dǎo)出。以下是財(cái)務(wù)報(bào)表和預(yù)付費(fèi)表日用能查詢(xún)報(bào)表：

4.3設(shè)備選型

五、結(jié)束語(yǔ)

利用遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中抄表和遠(yuǎn)程控制通斷電，再結(jié)合銀電聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)繳費(fèi)系統(tǒng)、用電營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)和短信息平臺(tái)，供電企業(yè)即可完成整個(gè)抄核收工作，實(shí)現(xiàn)高度信息化和自動(dòng)化，將大大提高用電營(yíng)銷(xiāo)管理水平。同時(shí)，用戶(hù)足不出戶(hù)，用手機(jī)等付費(fèi)購(gòu)電，即可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)自動(dòng)接通或斷開(kāi)電力供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾中杰，遠(yuǎn)程控制預(yù)付費(fèi)集中抄表系統(tǒng)

[2] 朱東進(jìn)，電力載波遠(yuǎn)程分時(shí)預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)的應(yīng)用回，電力設(shè)備，2004,04

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2020.06版

[4] 安科瑞用戶(hù)測(cè)電能計(jì)量與預(yù)付費(fèi)管理解決方案手冊(cè) 2020.02版