涂志燕
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：介紹廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費(fèi)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程分合控制，達(dá)到預(yù)付費(fèi)使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺，通過Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的收費(fèi)和能效管理。
關(guān)鍵詞：智能電力儀表;預(yù)付費(fèi)電能表；Acrel-3200型；預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)

0  概述 
  窯埠古鎮(zhèn)，柳州重點工程，百里柳江點睛之作，位于東堤南路，蟠龍山下，享CBD核心地段，為“百里柳江”璀璨明珠，坐擁線江景。該地塊總面積86406.55㎡，位于柳州市家重點發(fā)展的區(qū)域——河?xùn)|新區(qū)，該地塊不僅擁有河?xùn)|新區(qū)的核心位置，更擁有線江景，同時地塊周邊既緊鄰CBD辦公、商業(yè)、居住中心，又被公園、蟠龍山公園以及沿江景觀帶所包圍，具備CBD后花園的天然勢。
  本項目針對廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)項目的商業(yè)用戶設(shè)計套智能用電計量管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)主是針本對商戶用電的性質(zhì)，實現(xiàn)商戶用電的智能化管理，針對本項目為商業(yè)用戶配置安科瑞終端預(yù)付費(fèi)多用戶電能計量表箱ADF300來分別獨(dú)立計量每個商業(yè)用戶的用電量。根據(jù)預(yù)付費(fèi)售電的要求，需要對廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)配電間內(nèi)的配電回路出線進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，以保證先收費(fèi)后用電。
1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
  本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)商業(yè)街配電間的出線回路進(jìn)行收費(fèi)管理和能效考核；監(jiān)控范圍為16臺ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計量箱，設(shè)置臺采集箱，儀表經(jīng)過采集箱經(jīng)過串口服務(wù)器采集分析后通過RS485總線和后臺進(jìn)行通訊，后實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)連通，完成能效管理和收費(fèi)管理的系統(tǒng)功能。
  本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；
  如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

  間隔設(shè)備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和預(yù)付費(fèi)多功能電表。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。
  網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。
  站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。
  以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個設(shè)備，傳輸距離為1.2km。
2  遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理主要功能
  整個系統(tǒng)軟件設(shè)計分為三個大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢系統(tǒng)。
  集中抄表服務(wù)程序常年運(yùn)行，不間斷定時對所有表進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表；遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)包含所有開賬戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機(jī)系統(tǒng)用于商鋪查詢個人信息、充值和用電情況；另外還可配置客戶端查詢網(wǎng)站，可用于商鋪用戶在網(wǎng)站終端上實時查詢個人信息、充值、遠(yuǎn)程控制及每日用電情況，如果條件滿足，還支持用戶使用支付寶銀聯(lián)等方式遠(yuǎn)程自助購電。
  主要特點如下：
  快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機(jī)配置導(dǎo)入系統(tǒng)就可以使用；
  遠(yuǎn)程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性可到3分鐘以內(nèi)；
  支持單獨(dú)計價、多費(fèi)率、階梯電價：可對每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價、費(fèi)率和階梯電價；
  遠(yuǎn)程售電：財務(wù)集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)；
  數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)竊電；
  短信提醒：當(dāng)金額不足或金額欠費(fèi)，共三級預(yù)警，都可及時短信通知商戶；
  遠(yuǎn)程控制：可對任意塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等系列遠(yuǎn)程控制操作，方便管理；
  能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預(yù)付費(fèi)表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
  個人查詢網(wǎng)站：支持客戶端用戶自主購電，自主查詢。
  傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)實現(xiàn)了先交費(fèi)后用電的管理模式，但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于購電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時間，不僅需要人工抄表，也無法有效進(jìn)行用電管理、監(jiān)控和實時控制。
  利用遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實現(xiàn)計算機(jī)遠(yuǎn)程集中抄表、實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程充值和遠(yuǎn)程控制，再通過預(yù)警信息和短信通知，以及網(wǎng)站，物管部門即可完成整個抄表、收費(fèi)、控制和核查工作，實現(xiàn)高度信息化和自動化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時，也提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。
3  案例分析
  廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)為配電出線計量收費(fèi)，實現(xiàn)對租戶進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)程。
  采用ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計量儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。
現(xiàn)場實現(xiàn)了以下功能：
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)行的定時對所有儀表進(jìn)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(fèi)金額預(yù)警和欠費(fèi)預(yù)警自動生成短信自發(fā)送給對應(yīng)的商鋪用戶，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(jìn)行次遠(yuǎn)程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。

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、用戶（商鋪）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統(tǒng)大致運(yùn)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。
  主要實現(xiàn)功能：
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；系統(tǒng)設(shè)置：對建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開賬戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、抄表導(dǎo)出及記錄查詢等操作；售電管理：對已開賬戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；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)針對商鋪開賬戶不僅支持戶表，也支持戶掛多表的需要；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，支持表電價；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，針對開賬戶、報警1、報警2、欠費(fèi)、未開賬戶、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(jìn)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(qiáng)制儀表合閘）；4.恢復(fù)預(yù)付費(fèi)（欠費(fèi)自動跳閘的模式）；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）

     售電

  系統(tǒng)還將電能計量儀表接入系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強(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，如果需要專業(yè)的能耗分析和管理，需要另外配置安科瑞能耗系統(tǒng)Acrel5000。

 通訊管理機(jī)設(shè)置

  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(jī)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(fèi)表日用能查詢報表：

登陸界面

  系統(tǒng)可以根據(jù)用戶要求定制個性化的系統(tǒng)登錄界面。

  售電、退電、開賬戶時系統(tǒng)支持三聯(lián)單單據(jù)打印的功能，單據(jù)格式默認(rèn)如下，可以由客戶確認(rèn)后自由定制
4  結(jié)束語
  隨著社會生產(chǎn)的進(jìn)步，在用戶用電量不斷增長、對供電質(zhì)量要求不斷提高的同時，也存在大量拖欠電費(fèi)的情況，極大的加重了供電企業(yè)的經(jīng)營風(fēng)險。為了使供電企業(yè)提高電費(fèi)收繳率，規(guī)避惡意欠費(fèi)造成的經(jīng)濟(jì)損失，我公司特提供成套的預(yù)付費(fèi)解決方案，系統(tǒng)不但可以預(yù)收電費(fèi)，實現(xiàn)“先交錢、后用電”，又可針對用戶用電性質(zhì)不同可在電力供應(yīng)緊張或響應(yīng)家關(guān)于“節(jié)能減排”等號召時有選擇性的進(jìn)行限電?，F(xiàn)場通過遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)的系統(tǒng)，實現(xiàn)了先交費(fèi)后用電，可以避免物業(yè)公司的電費(fèi)墊資問題，從而緩解了商業(yè)提剛剛運(yùn)營的資金壓力，另外將業(yè)主和配電區(qū)域隔離，防止了私接竊電的問題。
參照標(biāo)準(zhǔn)：
ISO/IEC11801  《綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
GB/50198   《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
GB50052-2009       《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》
GB50054-2011       《低壓配電設(shè)計規(guī)范》
IEC 61587          《電子設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)系列》
DL/T448-2000   《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》
DL/T 698.1-2009   《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010    《第2部分：主站技術(shù)規(guī)范》
DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》
DL/T/814-2002       《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T5137-2001      《電測量及電能計量裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
GB2887               《計算站場地技術(shù)條件》
GB/T18460.3          《IC卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 第3部分： 預(yù)付費(fèi)電度表》

作者簡介：

 涂志燕，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電