摘要：介紹了遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)的原理和結構，提出利用低壓通信技術，實現(xiàn)低壓集中抄表和遠程通斷電控制，結合用電營銷管理系統(tǒng)、銀電聯(lián)網(wǎng)實時繳費系統(tǒng)、服務平臺功能，形成以預付電費管理為核心的綜合用電管理平臺。
關鍵詞：集中抄表，遠程控制預付費用電管理
一、引言
目前，已經(jīng)投入使用的預付費低壓集中抄表系統(tǒng)主要是采用帶有通信模塊的IC卡預付費電表，它結合了IC卡預付費表和集中抄表系統(tǒng)兩者的優(yōu)點，有利于提高抄表效率、促進電費回收。但是，這種系統(tǒng)也存在一些技術、管理方面的問題，使其難以滿足電力營銷管理改革的需要：(1)抗干擾能力弱，特別是其開放的讀寫窗口易受外界攻擊；(2)質(zhì)量問題突出，容易出現(xiàn)IC卡無法充值的現(xiàn)象，導致用戶買了電卻無法用電；(3)須有足夠的營業(yè)網(wǎng)點，每個用戶都須到供電營業(yè)廳購電，既給用戶帶來麻煩，也增加了供電企業(yè)的工作量。因此，急待開發(fā)新的抄表收費系統(tǒng)，以滿足電力系統(tǒng)不斷發(fā)展的需要。
二、遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)
目前,國內(nèi)開發(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、準確率都相當高，在此類系統(tǒng)的基礎上，進行二次開發(fā)，擴展功能，即可實現(xiàn)預收電費、遠程切斷/恢復電力供應、實時抄讀電表數(shù)據(jù)、實時在線監(jiān)測、定時線損分析等功能。
遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)結構和一般集中抄表系統(tǒng)大體一致，主要由后臺管理系統(tǒng)、集中器、電能表及通信道組成。系統(tǒng)采用分布式體系結構：后臺管理系統(tǒng)與集中器之間通過移動無線網(wǎng)絡連接為上層；集中器與預付費電表之間通過低壓電力連接為下層。
2.1 后臺管理系統(tǒng)
后臺管理系統(tǒng)是遠程控制集中抄表系統(tǒng)的管理平臺，是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，承擔整個系統(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，并賦予相應的操作權限；建立臺區(qū)檔案，注冊每一臺區(qū)集中器的信息參數(shù)；建立表計檔案，注冊每一臺區(qū)下所有電表的信息，包括電表地址、表計類型、用電類型、相序類別、倍率、電表型號。必要時可增加注冊電表對應用戶信息。
(2)抄表數(shù)據(jù)管理主要包括數(shù)據(jù)查詢，數(shù)據(jù)維護，表計故障自檢，以及線損數(shù)據(jù)分析的功能。并可以分析定時數(shù)據(jù)(從歷史表底中)，以及可手工設置月末表底：針對因為設備故障，不能抄回表底時，采用手工錄入的方法補充這一個(或一批)計量點表底。
(3)集中器管理功能。包括加載和讀取參數(shù)，用于將上位機正確注冊的集中器及表計的檔案數(shù)據(jù)加載到集中器設備中，并讀取加載的數(shù)據(jù)以便于操作員核對加載的數(shù)據(jù)是否正確；還有協(xié)議檢查功能，用來確認集中器和上位機之間通訊所采用的協(xié)議是否相同；校時功能， 可定時對集中器自動校時，以保證集中器時間的準確性；同時集中器可對所轄電表廣播校時，以確保時間的一致性。
(4)數(shù)據(jù)抄錄和通斷電控制管理功能。對集中器下的所有電表進行抄錄，抄錄電表表底及抄錄時間；也可實時抄錄單個電表的數(shù)據(jù)及狀態(tài)；并可通過控制電表繼電器的通斷來控制電力供應。
(5)與用電營銷管理系統(tǒng)進行接口的功能，實現(xiàn)2個系統(tǒng)之間實時數(shù)據(jù)交換。
2.2 通信信道
上層數(shù)據(jù)的采集采用星型結構，即一個后臺管理系統(tǒng)對多個集中器；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，通過通信信道與分散于各臺區(qū)的集中器連接所形成的1對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，蜂窩移動無線網(wǎng)(GSM)覆蓋面幾乎遍及全國，因此，構建這種抄表系統(tǒng)時*可以利用現(xiàn)成的GSM無線網(wǎng)絡而不必重新建設新的基站。基于移動無線網(wǎng)絡的抄表系統(tǒng)須在管理中心和采集器中加裝無線通信模塊，由于這種無線通信模塊結構簡單、控制容易，后臺管理系統(tǒng)與各個采集器都裝有這種無線通信模塊，它們之間的通信是通過撥號或以短消息SMS的模式接入GSM網(wǎng)來進行傳數(shù)據(jù)、下達命令。利用移動無線網(wǎng)使用和維護都相當方便。
底層數(shù)據(jù)的采集采用低壓電力通信，是指將信息調(diào)制為高頻信號后疊加在電力線路上進行通信的技術，在同一變壓器區(qū)域下，一個集中器采集若干個采集器或電能表的數(shù)據(jù)，構成一個基于電力線的通信網(wǎng)。其優(yōu)勢在于：⑴電力線是電力部門*控制的通信信道，不必另外鋪設通信信道；（2）電力線是所有住房和建筑物的基礎設施，以電力線作為通信信道可大大節(jié)省鋪設通信信道的投資；（3）幾乎不需要維護或維護量小；（4）以電力線為通信信道可以靈活地實現(xiàn)即插即用。因此，底層數(shù)據(jù)采用的通信，運行成本低，安全性好、可維護性強。
2.3 集中器
集中器是本系統(tǒng)的中心設備，是連接后臺管理系統(tǒng)和前端電能表的橋梁。它能集中抄錄和存儲所在臺區(qū)電能表的數(shù)據(jù)，可以將抄讀的電表數(shù)據(jù)傳回后臺管理系統(tǒng)，并將系統(tǒng)控制信息傳遞至電能表，以實現(xiàn)抄表和遠程通斷電控制。
集中器的主要功能：（1）設置參數(shù)，可由后臺系統(tǒng)或掌上電腦進行設置，包括數(shù)據(jù)庫表號、時鐘、時段、凍結抄表時間、自動周期抄表日、中繼參數(shù)以及啟動、停止抄讀狀態(tài)參數(shù)等；（2）抄讀和存儲數(shù)據(jù)，集中器在抄表時段內(nèi)集中抄讀臺區(qū)電表數(shù)據(jù)并存儲起來；（3）中繼功能，集中器能夠依據(jù)學習結果自動啟用中繼，實現(xiàn)中繼抄表；⑷凍結功能，集中器能夠根據(jù)后臺設置對臺區(qū)電表進行凍結抄表；（5）遠程監(jiān)控，支持后臺系統(tǒng)遠程實時監(jiān)控電表，對電表情況進行分析；（6）自診斷功能，可自動進行系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)異常即進行記錄和報警；（7）智能化，具備記憶與感知電網(wǎng)結構的智能，對抄讀結果自行分析與自我學習，一旦某只電表直接抄讀不成功，能夠通過學習結果迅速選擇合適的中繼電表實現(xiàn)中繼抄讀。
2.4 預付費電能表
預付費電能表是遠程集抄系統(tǒng)基礎的組成部分，是電能計量和遠程控制通斷電的執(zhí)行部件，它包含電能計量模塊、通信模塊和通斷電控制模塊3個主要功能模塊。
計量模塊實現(xiàn)電能數(shù)據(jù)采集，故障和竊電檢測，能夠按峰、谷、平時段累計計量交流有功電能；其計量性能指標應符合GBO17215-2002（IEC61036）、GBO15284- 2002的要求，計量準確，誤差穩(wěn)定，線性好。
通信模塊包含2個部分，一是通過低壓電力線實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)的傳送和控制；各個電能表通信模塊之間具有相互自動中繼功能，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)場抄錄，紅外通信協(xié)議應符合行業(yè)標準DL/T645-1997。
主控模塊根據(jù)集中器發(fā)送的控制信息實現(xiàn)通斷電，并具備一次手動復位功能，還可以限定用電的負荷，實現(xiàn)超負荷自動斷電。
三、系統(tǒng)功能擴展
目前，多數(shù)供電企業(yè)自動化和信息化水平較高，都已建立了完善的電力營銷管理系統(tǒng)、客戶服務平臺以及銀行聯(lián)網(wǎng)實時繳費系統(tǒng)，分別應用于業(yè)擴變更、電費計算、線損分析、客戶服務、實時繳費等方面。對以上4個系統(tǒng)進行進一步整合，實時連接，便可形成統(tǒng)一的綜合性的用電管理平臺。
通過這個管理平臺，用戶可以利用手機、網(wǎng)絡等方式通過銀行轉賬的形式，向供電企業(yè)預付電費。繳費系統(tǒng)收取用戶電費后，將電費信息發(fā)送至營銷系統(tǒng)，營銷系統(tǒng)根據(jù)該用戶欠費信息等資料，進行電費核算，將核算結果發(fā)送至集抄管理系統(tǒng)，并通過服務平臺將購電信息反饋給用戶。集抄管理系統(tǒng)再根據(jù)營銷系統(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)控制信息進行通斷電操作，并將狀態(tài)信息逐級返回營銷系統(tǒng)。
預付費集抄系統(tǒng)定時抄回電能表電量數(shù)據(jù)，發(fā)送至營銷系統(tǒng)進行計算，當電量接近于用戶購電量時，通過服務平臺向用戶發(fā)送短信息，提醒用戶提前購電，同時電表液晶顯示器常亮顯示。當電表剩余電量為0時，自動斷電，客戶自行將電表復位后，可預支少量電量，透支電量使用完成后，電能表再次斷電，需重新繳費后，由營銷系統(tǒng)發(fā)出通電命令，方可用電。
四、安科瑞預付費管理系統(tǒng)及現(xiàn)場硬件選型
4.1 集中抄表服務系統(tǒng)
集中抄表服務程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務，能將電費金額預警和欠費預警自動生成手機短信自發(fā)送給對應的租戶租戶，該功能需要與硬件配合使用。
系統(tǒng)默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。
4.2 遠程預付費電能管理系統(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、租戶（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格式導出的功能。
a)登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
b)系統(tǒng)設置：對建筑、儀表及默認參數(shù)進行配置；
c)租戶管理：對用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢等操作；
d)售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
e)報表中心：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。
系統(tǒng)針對租戶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，老表金額轉入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設置功率過載的閾值，也支持設置單表金額報警的兩級閾值。
批量遠程操作場景中，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.恢復預付費（欠費自動跳閘的模式）；5.拉閘（強制斷電）；6.抄表導出（導出當前所有表狀態(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，支持導出。以下是財務報表和預付費表日用能查詢報表：
4.3設備選型
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五、結束語
利用遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)，可以實現(xiàn)計算機遠程集中抄表和遠程控制通斷電，再結合銀電聯(lián)網(wǎng)實時繳費系統(tǒng)、用電營銷管理系統(tǒng)和短信息平臺，供電企業(yè)即可完成整個抄核收工作，實現(xiàn)高度信息化和自動化，將大大提高用電營銷管理水平。同時，用戶足不出戶，用手機等付費購電，即可實現(xiàn)隨時自動接通或斷開電力供應。
參考文獻
[1] 曾中杰，遠程控制預付費集中抄表系統(tǒng)
[2] 朱東進，電力載波遠程分時預付費系統(tǒng)的應用回，電力設備，2004,04
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊 2020.06版
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