近些年供電公司為解決欠費(fèi)問題相繼安裝使用了預(yù)付費(fèi)電能表及其售電管理系統(tǒng)，僅北京地區(qū)就運(yùn)行IC卡預(yù)付費(fèi)電能表56000余塊。預(yù)付費(fèi)電能表的推廣使用大大緩解了供電部門的收費(fèi)壓力，但是目前各地主要采用以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的IC卡預(yù)付費(fèi)電能表，它在使用中存在如下問題：

⑴ 抗攻擊能力差。IC卡的丟失、損壞，特別是其開放的IC卡讀寫端口易受外界攻擊。被攻擊造成表內(nèi)控制系統(tǒng)失效后難以取證認(rèn)定，極易發(fā)生用電糾紛。

⑵ 管理困難。由于IC卡購(gòu)電的突發(fā)性和隨時(shí)性，增加了供電部門的售電壓力。同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)的安全性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)密鑰認(rèn)證保證了數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)，也增加了用電管理部門的管理工作量。而且多環(huán)節(jié)論證增加非預(yù)期故障的發(fā)生。

⑶ 難以適應(yīng)電價(jià)政策性調(diào)整的需要。電價(jià)在購(gòu)電時(shí)就已確定并且寫在預(yù)付費(fèi)電能表中，由于IC卡預(yù)付費(fèi)電能表存貯的電價(jià)不能做到實(shí)時(shí)調(diào)整，每次調(diào)價(jià)都給供電部門增加了很多工作量，電力用戶為此也經(jīng)常提出異議。

⑷ 以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，限制了電話銀行、網(wǎng)上銀行等等購(gòu)電方式的功能擴(kuò)展。必須要求電力用戶持卡到售電營(yíng)業(yè)點(diǎn)購(gòu)電，增加了電力用戶的負(fù)擔(dān)，降低電力營(yíng)銷的服務(wù)質(zhì)量，同時(shí)也增加了供電部門的工作量。

⑸ 數(shù)據(jù)采集不及時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)反映用戶用電狀況，不能對(duì)竊電行為進(jìn)行有效監(jiān)控，不能滿足用電管理自動(dòng)化、現(xiàn)代化的需求。

因此，為解決IC卡預(yù)付費(fèi)電能表在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和弊端，我們研究開發(fā)了一種全新的預(yù)付費(fèi)電能表――遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表。這種遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表以GPRS/CDMA IX移動(dòng)通信網(wǎng)作為信息傳遞媒介，通過用電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及其它用電管理功能。


2  原理組成及技術(shù)特點(diǎn)

遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表由預(yù)付費(fèi)多功能基表和通訊模塊兩部分組成，不設(shè)本地IC卡接口。通訊模塊裝有一個(gè)移動(dòng)電話卡，具有靜態(tài)的IP地址，負(fù)責(zé)與用電管理系統(tǒng)主站通訊。該表具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

⑴ 預(yù)付費(fèi)多功能基表的計(jì)量數(shù)據(jù)、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)分開存貯，存儲(chǔ)信息相互獨(dú)立，避免了以往IC卡預(yù)付費(fèi)電能表由于計(jì)量數(shù)據(jù)與預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)相互干擾產(chǎn)生的死機(jī)、黑屏、亂碼、無故報(bào)警、無故跳閘等故障。

⑵ 通訊模塊由單獨(dú)CPU控制，不設(shè)FLASH，避免了數(shù)據(jù)重復(fù)存貯，有效降低了制造成本，同時(shí)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)工作流程。各種曲線及時(shí)間記錄存儲(chǔ)在基表內(nèi)，通訊模塊根據(jù)主站的數(shù)據(jù)請(qǐng)求讀取基表數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，打包上送給主站。同時(shí)，通訊模塊也可以根據(jù)要求，主動(dòng)向主站上送基表數(shù)據(jù)。通訊模塊可進(jìn)行熱插拔更換，兼容GPRS/CDMA IX兩種制式，便于維護(hù)。

⑶ 預(yù)付費(fèi)多功能基表的功能包括計(jì)量采樣、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、告警事件判斷、預(yù)付費(fèi)、負(fù)荷控制等，通訊規(guī)約滿足國(guó)標(biāo)《DL/T645-1997多功能電能表通信規(guī)約》；通訊模塊功能包括遠(yuǎn)程通訊、規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、遠(yuǎn)程升級(jí)、遠(yuǎn)程校時(shí)等，通訊規(guī)約滿足國(guó)網(wǎng)負(fù)控規(guī)約《Q/GDW 130-2005電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》。

⑷ 用戶購(gòu)電金額通過主站遠(yuǎn)程下發(fā)，基表計(jì)算儲(chǔ)存剩余金額。在運(yùn)行過程中，基表根據(jù)計(jì)量的有功電量、費(fèi)率時(shí)段單價(jià)、CT/PT變比等信息，實(shí)時(shí)遞減剩余金額。當(dāng)剩余金額低于告警閥值時(shí)，基表產(chǎn)生聲光告警，同時(shí)從告警端子輸出告警，提醒用戶及時(shí)購(gòu)電。告警事件同時(shí)由通訊模塊上送到主站，主站再通過短信（或其他手段）通知用戶。當(dāng)用戶剩余金額小于0時(shí)，基表輸出跳閘信號(hào)，通過跳閘開關(guān)動(dòng)作斷電?；硗瑫r(shí)產(chǎn)生跳閘事件，通過通訊模塊通知主站。

⑸ 從安全性考慮，除與預(yù)付費(fèi)有關(guān)的表計(jì)參數(shù)外，其它參數(shù)不能夠遠(yuǎn)程設(shè)置。購(gòu)電數(shù)據(jù)智能通過主站遠(yuǎn)程下發(fā)，不能通過本地紅外或RS485口進(jìn)行購(gòu)電。如果用戶購(gòu)電時(shí)GPRS/CDMA IX網(wǎng)絡(luò)不通，主站可延時(shí)下發(fā)購(gòu)電信息。在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后主站立即將購(gòu)電信息下發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)表計(jì)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不通時(shí)，表計(jì)自動(dòng)進(jìn)入保電狀態(tài)，此時(shí)即使剩余電量小于0，跳閘端子也不輸出跳閘信號(hào)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不通時(shí)，表計(jì)自動(dòng)進(jìn)入保電狀態(tài)。這樣就避免了因網(wǎng)絡(luò)不通而不能及時(shí)下發(fā)購(gòu)電信息造成的跳閘事件。表計(jì)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，主站也可以通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置使表計(jì)進(jìn)入和退出保電狀態(tài)。保電狀態(tài)不影響剩余金額的扣減、告警事件的上送、負(fù)荷過載的判斷，只是對(duì)跳閘端子進(jìn)行保護(hù)，使其不產(chǎn)生輸出。供電部門工作人員在授權(quán)的情況下，也可以在主站通過GPRS/CDMA IX網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程直接控制跳閘。

⑹ 剩余金額增加，剩余金額不足、跳閘輸出、表計(jì)參數(shù)更改等事件發(fā)生時(shí)，基表產(chǎn)生告警事件，經(jīng)通訊模塊主動(dòng)上送給主站，以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。如果告警事件產(chǎn)生時(shí)網(wǎng)絡(luò)不通，則待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，告警事件信息重新發(fā)送。

⑺ 為防止用戶負(fù)荷超出規(guī)定的容量限制，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表具有基本的負(fù)荷控制功能。有功功率連續(xù)超限5分鐘，基表液晶屏上告警顯示，同時(shí)基表產(chǎn)生過負(fù)荷告警事件上送至主站，主站通過短信告知用戶。有功功率連續(xù)超限15分鐘（參數(shù)可設(shè)）基表產(chǎn)生跳閘信號(hào)輸出進(jìn)行跳閘。如果在上述間隔時(shí)間內(nèi)有功功率下降低于上限，則不進(jìn)行跳閘，重新進(jìn)行判斷。

⑻ 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表的通訊模塊帶有RS485接口?？呻p向中繼轉(zhuǎn)發(fā)主站發(fā)送給外部電能表的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)主站對(duì)不具有通訊模塊的其他多功能表的控制、數(shù)據(jù)采集等。


3  用電管理應(yīng)用

遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表與用電管理系統(tǒng)配合可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)、防竊電、負(fù)荷管理等功能。

⑴ 遠(yuǎn)程抄表
主站可以進(jìn)行隨機(jī)抄表，根據(jù)抄回的數(shù)據(jù)判斷現(xiàn)場(chǎng)電能表是否出現(xiàn)故障、用戶用電是否有異常。主站也可以按抄表例日抄表，并將抄回的數(shù)據(jù)傳到電力營(yíng)銷管理信息系統(tǒng)進(jìn)行電費(fèi)計(jì)算發(fā)行。同時(shí)，主站也可以通過遠(yuǎn)程設(shè)置使電能表定時(shí)上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息。

⑵ 遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)
用戶可以到供電營(yíng)業(yè)廳購(gòu)電，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)、電話銀行劃轉(zhuǎn)自動(dòng)購(gòu)電。購(gòu)電金額由主站通過GPRS/CDMA IX移動(dòng)通信網(wǎng)下發(fā)到用戶電能表，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)功能。當(dāng)用戶表內(nèi)剩余金額為0時(shí)，表通過輸出跳閘信號(hào)使內(nèi)部繼電器或外部負(fù)荷控制開關(guān)動(dòng)作斷電，避免了欠費(fèi)行為。遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)方式安全可靠，避免了IC卡預(yù)付費(fèi)電能表由于通過IC卡傳遞信息出現(xiàn)的不讀卡、信息出錯(cuò)等故障，具有先進(jìn)性。同時(shí)，當(dāng)遇到電價(jià)調(diào)整時(shí)，可通過主站及時(shí)批量修改現(xiàn)場(chǎng)電能表內(nèi)電價(jià)參數(shù)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)電能表內(nèi)電價(jià)參數(shù)與調(diào)價(jià)同步。

⑶ 防竊電
當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電能表參數(shù)發(fā)生變化或出現(xiàn)失壓、失流、錯(cuò)誤接線等故障時(shí)電能表可自動(dòng)上報(bào)到主站，用電檢查人員可以根據(jù)電能表上報(bào)的信息判斷用戶是否有竊電嫌疑，并可以及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查。這種功能可以有效地抑制竊電行為，做到防患于未然。

⑷ 負(fù)荷管理
主站可以采集現(xiàn)場(chǎng)電能表的電壓、電流、功率、電量等數(shù)據(jù)，進(jìn)行負(fù)荷分析管理?？筛鶕?jù)電流數(shù)據(jù)，繪制負(fù)荷曲線，監(jiān)測(cè)用電負(fù)荷變化情況?？筛鶕?jù)電壓數(shù)據(jù)，計(jì)算電壓合格率。通過在表內(nèi)設(shè)定有功功率限值，控制用戶超負(fù)荷用電。

4  經(jīng)濟(jì)效益分析


⑴ 由于采用遠(yuǎn)程抄表，可以節(jié)省大量抄表員的人力費(fèi)用。同時(shí)，可以避免人工抄表差錯(cuò)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)電表故障，從而提高了服務(wù)水平，提高了用戶滿意率。

⑵ 由于實(shí)行預(yù)付費(fèi)，大大減少了欠費(fèi)行為，提高了電費(fèi)回收率。

⑶ 由于可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電能表運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，可以有效防止竊電行為，減少電量的不明損失。

⑷ 由于自動(dòng)進(jìn)行負(fù)荷控制，杜絕了過負(fù)荷燒表的發(fā)生，同時(shí)避免了100kW以上用戶因少報(bào)用電容量而不執(zhí)行分時(shí)電價(jià)現(xiàn)象。


5  結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)電能表已不能滿足現(xiàn)代用電管理的需要。IC卡預(yù)付費(fèi)電能表存在易受攻擊、不能實(shí)時(shí)調(diào)價(jià)、不讀卡或信息出錯(cuò)、死機(jī)、黑屏、亂碼、無故報(bào)警、無故跳閘等諸多弊端，也不能滿足互聯(lián)網(wǎng)方式購(gòu)電、電話方式購(gòu)電等方便用戶的需要。遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表的適時(shí)推出，將使電力部門用電管理上一個(gè)新臺(tái)階，它的應(yīng)用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益可期。目前，這種遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表正在大連地區(qū)對(duì)低壓動(dòng)力戶安裝試點(diǎn)，推廣應(yīng)用后有望替代IC卡預(yù)付費(fèi)電能表，從而徹底解決IC卡預(yù)付費(fèi)電能表存在的諸多弊端。