浅析远程预付费集中抄表系统的设计与应用

时间：2021-04-16作者：安科瑞电气股份有限公司浏览：4380

摘要：介绍了远程控制预付费集中抄表系统的原理和结构，提出利用低压通信技术，实现低压集中抄表和远程通断电控制，结合用电营销管理系统、银电联网实时缴费系统、服务平台功能，形成以预付电费管理为核心的综合用电管理平台。

关键词：集中抄表，远程控制预付费用电管理


一、引言
目前，已经投入使用的预付费低压集中抄表系统主要是采用带有通信模块的IC卡预付费电表，它结合了IC卡预付费表和集中抄表系统两者的优点，有利于提高抄表效率、促进电费回收。但是，这种系统也存在一些技术、管理方面的问题，使其难以满足电力营销管理改革的需要：(1)抗干扰能力弱，特别是其开放的读写窗口易受外界攻击；(2)质量问题**，容易出现IC卡无法充值的现象，导致用户买了电却无法用电；(3)须有足够的营业网点，每个用户都须到供电营业厅购电，既给用户带来麻烦，也增加了供电企业的工作量。因此，急待开发新的抄表收费系统，以满足电力系统不断发展的需要。


二、远程控制预付费集中抄表系统
目前,国内开发生产的低压集中抄表系统的厂家非常多，抄表成功率、准确率都相当高，在此类系统的基础上，进行二次开发，扩展功能，即可实现预收电费、远程切断/恢复电力供应、实时抄读电表数据、实时在线监测、定时线损分析等功能。
远程控制预付费集中抄表系统结构和一般集中抄表系统大体一致，主要由后台管理系统、集中器、电能表及通信道组成。系统采用分布式体系结构：后台管理系统与集中器之间通过移动无线网络连接为上层；集中器与预付费电表之间通过低压电力连接为下层。
2.1 后台管理系统
后台管理系统是远程控制集中抄表系统的管理平台，是系统的神经，承担整个系统的管理，包括电表数据抄录，电表通断电控制等，具体功能如下：
档案管理功能。系统需建立操作员档案，并赋予相应的操作权限；建立台区档案，注册每一台区集中器的信息参数；建立表计档案，注册每一台区下所有电表的信息，包括电表地址、表计类型、用电类型、相序类别、倍率、电表型号。必要时可增加注册电表对应用户信息。
(2)抄表数据管理主要包括数据查询，数据维护，表计故障自检，以及线损数据分析的功能。并可以分析定时数据(从历史表底中)，以及可手工设置月末表底：针对因为设备故障，不能抄回表底时，采用手工录入的方法补充这一个(或一批)计量点表底。
(3)集中器管理功能。包括加载和读取参数，用于将上位机正确注册的集中器及表计的档案数据加载到集中器设备中，并读取加载的数据以便于操作员核对加载的数据是否正确；还有协议检查功能，用来确认集中器和上位机之间通讯所采用的协议是否相同；校时功能， 可定时对集中器自动校时，以保证集中器时间的准确性；同时集中器可对所辖电表广播校时，以确保时间的一致性。
(4)数据抄录和通断电控制管理功能。对集中器下的所有电表进行抄录，抄录电表表底及抄录时间；也可实时抄录单个电表的数据及状态；并可通过控制电表继电器的通断来控制电力供应。
(5)与用电营销管理系统进行接口的功能，实现2个系统之间实时数据交换。
2.2 通信信道
上层数据的采集采用星型结构，即一个后台管理系统对多个集中器；上层通信系统以安装在供电企业管理中心的系统工作站为中心点，通过通信信道与分散于各台区的集中器连接所形成的1对N连接形式的系统。在这种方式下，信道的通信数据量较大，要求有一定的传输速率和带宽。目前，蜂窝移动无线网(GSM)覆盖面几乎遍及全国，因此，构建这种抄表系统时完全可以利用现成的GSM无线网络而不必重新建设新的基站。基于移动无线网络的抄表系统须在管理中心和采集器中加装无线通信模块，由于这种无线通信模块结构简单、控制容易，后台管理系统与各个采集器都装有这种无线通信模块，它们之间的通信是通过拨号或以短消息SMS的模式接入GSM网来进行传数据、下达命令。利用移动无线网使用和维护都相当方便。
底层数据的采集采用低压电力通信，是指将信息调制为高频信号后叠加在电力线路上进行通信的技术，在同一变压器区域下，一个集中器采集若干个采集器或电能表的数据，构成一个基于电力线的通信网。其优势在于：⑴电力线是电力部门完全控制的通信信道，不必另外铺设通信信道；（2）电力线是所有住房和建筑物的基础设施，以电力线作为通信信道可大大节省铺设通信信道的投资；（3）几乎不需要维护或维护量小；（4）以电力线为通信信道可以灵活地实现即插即用。因此，底层数据采用的通信，运行成本低，安全性好、可维护性强。
2.3 集中器
集中器是本系统的中心设备，是连接后台管理系统和前端电能表的桥梁。它能集中抄录和存储所在台区电能表的数据，可以将抄读的电表数据传回后台管理系统，并将系统控制信息传递至电能表，以实现抄表和远程通断电控制。
集中器的主要功能：（1）设置参数，可由后台系统或掌上电脑进行设置，包括数据库表号、时钟、时段、冻结抄表时间、自动周期抄表日、中继参数以及启动、停止抄读状态参数等；（2）抄读和存储数据，集中器在抄表时段内集中抄读台区电表数据并存储起来；（3）中继功能，集中器能够依据学习结果自动启用中继，实现中继抄表；⑷冻结功能，集中器能够根据后台设置对台区电表进行冻结抄表；（5）远程监控，支持后台系统远程实时监控电表，对电表情况进行分析；（6）自诊断功能，可自动进行系统检测，发现异常即进行记录和报警；（7）智能化，具备记忆与感知电网结构的智能，对抄读结果自行分析与自我学习，一旦某只电表直接抄读不成功，能够通过学习结果迅速选择合适的中继电表实现中继抄读。
2.4 预付费电能表
预付费电能表是远程集抄系统基础的组成部分，是电能计量和远程控制通断电的执行部件，它包含电能计量模块、通信模块和通断电控制模块3个主要功能模块。
计量模块实现电能数据采集，故障和窃电检测，能够按峰、谷、平时段累计计量交流有功电能；其计量性能指标应符合GBO17215-2002（IEC61036）、GBO15284- 2002的要求，计量准确，误差稳定，线性好。
通信模块包含2个部分，一是通过低压电力线实现电表数据的传送和控制；各个电能表通信模块之间具有相互自动中继功能，确保电能表和集中器之间通信畅通。红外通信模块作为备用通信手段，主要用于现场抄录，红外通信协议应符合行业标准DL/T645-1997。
主控模块根据集中器发送的控制信息实现通断电，并具备一次手动复位功能，还可以限定用电的负荷，实现负荷自动断电。
 
三、系统功能扩展
目前，多数供电企业自动化和信息化水平较高，都已建立了完善的电力营销管理系统、客户服务平台以及银行联网实时缴费系统，分别应用于业扩变更、电费计算、线损分析、客户服务、实时缴费等方面。对以上4个系统进行进一步整合，实时连接，便可形成统一的综合性的用电管理平台。
通过这个管理平台，用户可以利用电话、手机、网络等方式通过银行转账的形式，向供电企业预付电费。缴费系统收取用户电费后，将电费信息发送至营销系统，营销系统根据该用户欠费信息等资料，进行电费核算，将核算结果发送至集抄管理系统，并通过服务平台将购电信息反馈给用户。集抄管理系统再根据营销系统命令，将控制信息下载至集中器传递到终端电能表，电能表根据控制信息进行通断电操作，并将状态信息逐级返回营销系统。
预付费集抄系统定时抄回电能表电量数据，发送至营销系统进行计算，当电量接近于用户购电量时，通过服务平台向用户发送短信息，提醒用户提前购电，同时电表液晶显示器常亮显示。当电表剩余电量为0时，自动断电，客户自行将电表复位后，可预支少量电量，透支电量使用完成后，电能表再次断电，需重新缴费后，由营销系统发出通电命令，方可用电。
 
四、安科瑞预付费管理系统及现场硬件选型
4.1 集中抄表服务系统
集中抄表服务程序包含三大模块，除了常年运行的定时对所有仪表进行集中远程抄表以外，还集成了报警短信发送服务，能将电费金额预警和欠费预警自动生成手机短信自发送给对应的租户租户，该功能需要与硬件短信猫配合使用。
系统默认半小时对所有表进行一次远程集中抄表，时间间隔支持个性化配置。 
4.2 远程预付费电能管理系统
本系统分为五大模块，分别是操作员登陆模块、系统配置模块、租户（商铺）管理模块、售电管理模块、报表中心模块，系统大致运行和操作流程如下：
 
 
本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出的功能。
a)登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
b)系统设置：对建筑、仪表及默认参数进行配置；
c)租户管理：对用户执行开户、销户、远程分合闸、抄表导出及记录查询等操作；
d)售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
e)报表中心：提供售电财务报表、用能报表、报警报表等查询。
系统针对租户开户不仅支持一户一表，也支持一户挂多表的需要；同时支持和解决了项目改造后新老表切换时，老表金额转入的问题；支持峰谷电价，支持一表一电价；可对单表设置功率过载的阈值，也支持设置单表金额报警的两级阈值。
 
 
批量远程操作场景中，系统提供了多项功能，针对开户、报警1、报警2、欠费、未开户、失联状态都有不同的颜色显示；并且支持远程对仪表进行遥控，遥控的命令类型如下：
1.电价下发；2.设置下发（下发报警金额阈值和过载功率阈值）；3.保电（强制仪表合闸）；4.恢复预付费（欠费自动跳闸的模式）；5.拉闸（强制断电）；6.抄表导出（导出当前所有表状态为EXCEL）
 
 
系统还将电能计量仪表接入系统，进行远程集中抄表后，提供了辅助的能耗查询报表，为能耗分析、用能比对和安全用电提供强有力的依据。该功能用于替代部分能耗分析和管理系统的功能。 
 
 
系统还提供了多个报表以供查询，分别是日/月/年财务销售统计报表、失联表/通讯管理机查询报表、能耗查询报表、实时报警/历史报警查询报表，支持导出。以下是财务报表和预付费表日用能查询报表：
 
 
4.3设备选型
 
 
五、结束语
利用远程控制预付费集中抄表系统，可以实现计算机远程集中抄表和远程控制通断电，再结合银电联网实时缴费系统、用电营销管理系统和短信息平台，供电企业即可完成整个抄核收工作，实现高度信息化和自动化，将大大提高用电营销管理水平。同时，用户足不出户，用电话、手机、信用卡等付费购电，即可实现随时自动接通或断开电力供应。

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