摘要：介紹了遠(yuǎn)程控制預(yù)付費集中抄表系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)，提出利用低壓通信技術(shù)，實現(xiàn)低壓集中抄表和遠(yuǎn)程通斷電控制，結(jié)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(wù)平臺功能，形成以預(yù)付電費管理為核心的綜合用電管理平臺。

關(guān)鍵詞：集中抄表，遠(yuǎn)程控制預(yù)付費用電管理

一、引言

目前，已經(jīng)投入使用的預(yù)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(yù)付費電表，它結(jié)合了IC卡預(yù)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(shù)、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(dǎo)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(yuǎn)程控制預(yù)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(zhǔn)確率都相當(dāng)高，在此類系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進行二次開發(fā)，擴展功能，即可實現(xiàn)預(yù)收電費、遠(yuǎn)程切斷/恢復(fù)電力供應(yīng)、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(yuǎn)程控制預(yù)付費集中抄表系統(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)：后臺管理系統(tǒng)與集中器之間通過移動無線網(wǎng)絡(luò)連接為上層；集中器與預(yù)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(yuǎn)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(dān)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(yīng)的操作權(quán)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(yīng)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(shè)置月末表底：針對因為設(shè)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(shè)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(rèn)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(zhǔn)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(yīng)。

(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(jié)構(gòu)，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(gòu)建這種抄表系統(tǒng)時*可以利用現(xiàn)成的GSM無線網(wǎng)絡(luò)而不必重新建設(shè)新的基站?；谝苿訜o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線通信模塊，由于這種無線通信模塊結(jié)構(gòu)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(dá)命令。利用移動無線網(wǎng)使用和維護都相當(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)制為高頻信號后疊加在電力線路上進行通信的技術(shù)，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(gòu)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(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）幾乎不需要維護或維護量??；（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(shè)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(yuǎn)程通斷電控制。

集中器的主要功能：（1）設(shè)置參數(shù)，可由后臺系統(tǒng)或掌上電腦進行設(shè)置，包括數(shù)據(jù)庫表號、時鐘、時段、凍結(jié)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(xué)習(xí)結(jié)果自動啟用中繼，實現(xiàn)中繼抄表；⑷凍結(jié)功能，集中器能夠根據(jù)后臺設(shè)置對臺區(qū)電表進行凍結(jié)抄表；（5）遠(yuǎn)程監(jiān)控，支持后臺系統(tǒng)遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)的智能，對抄讀結(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，能夠通過學(xué)習(xí)結(jié)果迅速選擇合適的中繼電表實現(xiàn)中繼抄讀。

2.4 預(yù)付費電能表

預(yù)付費電能表是遠(yuǎn)程集抄系統(tǒng)基礎(chǔ)的組成部分，是電能計量和遠(yuǎn)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(biāo)應(yīng)符合GBO17215-2002（IEC61036）、GBO15284- 2002的要求，計量準(zhǔn)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(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)送的控制信息實現(xiàn)通斷電，并具備一次手動復(fù)位功能，還可以限定用電的負(fù)荷，實現(xiàn)超負(fù)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(wù)平臺以及銀行聯(lián)網(wǎng)實時繳費系統(tǒng)，分別應(yīng)用于業(yè)擴變更、電費計算、線損分析、客戶服務(wù)、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(luò)等方式通過銀行轉(zhuǎn)賬的形式，向供電企業(yè)預(yù)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(jié)果發(fā)送至集抄管理系統(tǒng)，并通過服務(wù)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(yù)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(dāng)電量接近于用戶購電量時，通過服務(wù)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(dāng)電表剩余電量為0時，自動斷電，客戶自行將電表復(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，需重新繳費后，由營銷系統(tǒng)發(fā)出通電命令，方可用電。

四、安科瑞預(yù)付費管理系統(tǒng)及現(xiàn)場硬件選型

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，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費金額預(yù)警和欠費預(yù)警自動生成手機短信自發(fā)送給對應(yīng)的租戶租戶，該功能需要與硬件配合使用。

系統(tǒng)默認(rèn)半小時對所有表進行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。 

4.2 遠(yuǎn)程預(yù)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(dǎo)出的功能。

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

b)系統(tǒng)設(shè)置：對建筑、儀表及默認(rèn)參數(shù)進行配置；

c)租戶管理：對用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；

d)售電管理：對已開戶的表進行遠(yuǎn)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(wù)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(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報警的兩級閾值。

批量遠(yuǎn)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(yuǎn)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(shè)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(fù)預(yù)付費（欠費自動跳閘的模式）；5.拉閘（強制斷電）；6.抄表導(dǎo)出（導(dǎo)出當(dāng)前所有表狀態(tài)為EXCEL）

系統(tǒng)還將電能計量儀表接入系統(tǒng)，進行遠(yuǎn)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(wù)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(dǎo)出。以下是財務(wù)報表和預(yù)付費表日用能查詢報表：

4.3設(shè)備選型

五、結(jié)束語

利用遠(yuǎn)程控制預(yù)付費集中抄表系統(tǒng)，可以實現(xiàn)計算機遠(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(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾中杰，遠(yuǎn)程控制預(yù)付費集中抄表系統(tǒng)

[2] 朱東進，電力載波遠(yuǎn)程分時預(yù)付費系統(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)計與應(yīng)用手冊 2020.06版

[4] 安科瑞用戶測電能計量與預(yù)付費管理解決方案手冊 2020.02版