廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張娟
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(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-3200型遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)實(shí)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)，柳州十大重點(diǎn)工程，百里柳江點(diǎn)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，坐擁一線江景。該地塊總面積86406.55㎡，位于柳州市政府重點(diǎn)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，更擁有一線江景，同時(shí)地塊周邊既緊鄰CBD辦公、商業(yè)、居住中心，又被市政公園、蟠龍山公園以及沿江景觀帶所包圍，具備CBD后花園的天然優(yōu)勢(shì)。
本項(xiàng)目針對(duì)廣西柳州窯埠古鎮(zhèn)項(xiàng)目的商業(yè)用戶設(shè)計(jì)一套智能用電計(jì)量管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)主是針本對(duì)商戶用電的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)商戶用電的智能化管理，針對(duì)本項(xiàng)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(jì)量表箱ADF300來(lái)分別獨(dú)立計(jì)量每個(gè)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(duì)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(shí)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(tái)ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計(jì)量箱，設(shè)置一臺(tái)采集箱，儀表經(jīng)過(guò)采集箱經(jīng)過(guò)串口服務(wù)器采集分析后通過(guò)RS485總線和后臺(tái)進(jìn)行通訊，zui后實(shí)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(duì)應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)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(jì)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(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)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，一般都采用二根連線，接線簡(jiǎn)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)但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)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(gè)設(shè)備，zui大傳輸距離為1.2km。
2  遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理主要功能
整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為三個(gè)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(shí)對(duì)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(kāi)戶、售電、遙控及報(bào)表功能；用戶查詢機(jī)系統(tǒng)用于商鋪查詢個(gè)人信息、充值和用電情況；另外還可配置手機(jī)端查詢網(wǎng)站，可用于商鋪用戶在手機(jī)網(wǎng)站終端上實(shí)時(shí)查詢個(gè)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(gòu)電。
主要特點(diǎn)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(shí)時(shí)性zui高可**到3分鐘以內(nèi)；
支持單獨(dú)計(jì)價(jià)、多費(fèi)率、階梯電價(jià)：可對(duì)每塊電表單獨(dú)設(shè)置電價(jià)、費(fèi)率和階梯電價(jià)；
遠(yuǎn)程售電：財(cái)務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對(duì)充值次數(shù)防止作bi；
數(shù)據(jù)**：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用金融級(jí)的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)作bi竊電；
手機(jī)短信提醒：當(dāng)金額不足或金額欠費(fèi)，共三級(jí)預(yù)警，都可及時(shí)短信通知商戶；
遠(yuǎn)程控制：可對(duì)任意一塊電表執(zhí)行遠(yuǎn)程拉閘或保電等一系列遠(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(lèi)接入的計(jì)量?jī)x表每天的用能狀況；
個(gè)人手機(jī)查詢網(wǎng)站：支持手機(jī)端用戶自主購(gòu)電，自主查詢。
傳統(tǒng)的IC卡預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)實(shí)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(gòu)電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時(shí)間，不僅需要人工抄表，也無(wú)法有效進(jìn)行用電管理、監(jiān)控和實(shí)時(shí)控制。
利用遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能管理系統(tǒng)，無(wú)需IC卡，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程集中抄表、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程充值和遠(yuǎn)程控制，再通過(guò)預(yù)警信息和短信通知，以及手機(jī)網(wǎng)站，物管部門(mén)即可完成整個(gè)抄表、收費(fèi)、控制和核查工作，實(shí)現(xiàn)高度信息化和自動(dòng)化，大大提高用電營(yíng)銷(xiāo)管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時(shí)，也提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還具有防信息泄露防竊電的**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(jì)量收費(fèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)租戶進(jìn)行預(yù)付費(fèi)電能管理，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程。
采用ADF300多用戶預(yù)付費(fèi)計(jì)量?jī)x表，該儀表主要測(cè)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(chǎng)實(shí)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(shí)對(duì)所有儀表進(jìn)行集中遠(yuǎn)程抄表以外，還集成了報(bào)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(dòng)生成手機(jī)短信自發(fā)送給對(duì)應(yīng)的商鋪用戶，該功能需要與硬件短信貓配合使用。
系統(tǒng)默認(rèn)半小時(shí)對(duì)所有表進(jìn)行一次遠(yuǎn)程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)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(bào)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(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出的功能。
主要實(shí)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(duì)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(duì)商鋪用戶執(zhí)行開(kāi)戶、銷(xiāo)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(duì)已開(kāi)戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；報(bào)表中心：提供售電財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢。

系統(tǒng)針對(duì)商鋪開(kāi)戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時(shí)支持和解決了項(xiàng)目改造后新老表切換時(shí)，老表金額轉(zhuǎn)入的問(wèn)題；支持峰谷電價(jià)，支持一表一電價(jià)；可對(duì)單表設(shè)置功率過(guò)載的閾值，也支持設(shè)置單表金額報(bào)警的兩級(jí)閾值。

批量遠(yuǎn)程操作場(chǎng)景中，系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能，針對(duì)開(kāi)戶、報(bào)警1、報(bào)警2、欠費(fèi)、未開(kāi)戶、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠(yuǎn)程對(duì)儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類(lèi)型如下：
1.電價(jià)下發(fā)；2.設(shè)置下發(fā)（下發(fā)報(bào)警金額閾值和過(guò)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(dòng)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(jì)量?jī)x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(bào)表，為能耗分析、用能比對(duì)和**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(zhuān)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(gè)報(bào)表以供查詢，分別是日/月/年財(cái)務(wù)銷(xiāo)售統(tǒng)計(jì)報(bào)表、失聯(lián)表/通訊管理機(jī)查詢報(bào)表、能耗查詢報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)警/歷史報(bào)警查詢報(bào)表，支持導(dǎo)出。以下是財(cái)務(wù)報(bào)表和預(yù)付費(fèi)表日用能查詢報(bào)表：

登陸界面

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

售電、退電、開(kāi)戶時(shí)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(yǔ)
隨著社會(huì)生產(chǎn)的進(jìn)步，在用戶用電量不斷增長(zhǎng)、對(duì)供電質(zhì)量要求不斷提高的同時(shí)，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(yíng)風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)現(xiàn)“先交錢(qián)、后用電”，又可針對(duì)用戶用電性質(zhì)不同可在電力供應(yīng)緊張或響應(yīng)政府關(guān)于“節(jié)能減排”等號(hào)召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電。現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)的系統(tǒng)，實(shí)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(wèn)題，從而緩解了商業(yè)提剛剛運(yùn)營(yíng)的資金壓力，另外將業(yè)主和配電區(qū)域隔離，防止了私接偷電的問(wèn)題。
參照標(biāo)準(zhǔn)：
ISO/IEC11801  《國(guó)際綜合布線標(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(jì)規(guī)范》
GB50054-2011       《低壓配電設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)化系統(tǒng)功能規(guī)范》
DL/T5137-2001      《電測(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
GB2887               《計(jì)算站場(chǎng)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(jiǎn)介：
張娟，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電
Email：2885050128@qq.com    QQ：2885050128