安科瑞对预付费电能表及电能管理系统的应用分析

摘  要：本文阐述了传统IC卡式预付费电能表的主要功能，分析了其应用优势和存在的弊端；较为详细地介绍了一种预付费电能表，在融入了通讯技术和智能控制技术后的功能拓展及推广实用价值，从而描述出预付费电能表可能的技术发展趋势。

关键词：预付费;电能表;应用;分析

1 IC卡式预付费电能表

1.1 优点

1、提高抄表效率和准确性。

2、解决欠费难题。

3、减轻了交费难的矛盾。

1.2 功能

1、计量功能：单相分时计量有功电能；保存历史电量，并具有电量冻结功能。

2、复费率功能：可编程设置时段，多种费率。计时时钟具有温度补偿功能。

3 、通讯功能：具有RS485接口和一个红外通讯接口。

4、显示功能：液晶显示，按键可自动循环 显示剩余金额、总电量、当前电价等信息。

5、信息回抄购电功能：一表一卡，即一只电表只能对应一张购电卡。

6、电表充值提示功能：一般设有显示报警和断电报警，并增加了切断负载功能。

7、过载控制功能：通过设定功率门限，实现对负载过载断电控制。

8、预付费控制功能：电表实现先购电后用电的管理方式，电表中没有电费时，电表内的负载开关将自动切断负载电源，当向电表充值后，电表重新合闸恢复负载供电功能。

9、防囤积电量功能：由于电价政策的宏观调控性，为了防止在电表中充入过多的电量（金额），通过设置电表中的囤积电量门限限制客户一次充入过多电量（金额）。

10、保护功能：一般采用CPU卡技术进行系统设计。CPU卡电能表和CPU卡的认证是通过电能表中的ESAM模块完成的，CPU卡电能表的MCU在认证过程中只起到数据传输的作用，不参与数据加密、解密工作。

1.3 应用中出现的问题

1、抗攻击能力差。IC卡的丢失、损坏，特别是其开放的IC卡读写端口易受外界攻击。被攻击造成表内控制系统失效后难以取证认定，很容易发生用电纠纷。

2 、管理困难。由于IC卡购电的突发性和随机性，增加了供电部门的售电压力。同时为了保证数据的可靠性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系统和动态密钥认证保证了数据的同时，也增加了用电管理部门的管理工作量。而且多环节论证增加非预期故障的发生。

3、电价政策性调整的适应性不强。电价在购电时就已确定并且写入预付费电能表内，由于IC卡预付费电能表存贮的电价不能做到实时调整，每次调价都给供电企业增加了很多工作量，客户也易提出异议。

4、数据采集不及时。无法实时反映客户用电状况，不能对窃电行为进行监控，不能满足用电管理自动化的实时管理需求。

5 、购电方式的功能扩展性不高。以IC卡为数据传递媒介的预付费系统，不容易与电话银行、网上银行等购电方式形成联动。往往是客户持卡到售电营业点购电，降低电力营销的服务质量，增加了供电企业的工作量。为解决IC卡预付费电能表在实际应用中存在的问题和弊端，加之随着采用开放式通信协议，等效采用IEC62056的GB/T19882、GB/ T19897“自动抄表系统"系列标准；通讯系统的兼容性问题得以解决。核心关联技术瓶颈的打破，为预付费电能表的远程应用提供了广阔到可能难以想象的空间。

2 预付费电能表与远程抄表系统的结合

2.1特点

1、采用PLC（电力线载波）通讯方式：利用电网拓朴结构，易施工。

2、基础数据群：可对所有纳入集抄系统的客户进行选择抄收（点抄、全抄）、多点抄构成 基础数据群，进行各种分析（线损、复费率、负荷等），满足客户各种智能管理的需求。

3、软硬件结合：系统设计充分考虑使用者的需求和方便，在硬件固定的基础上，所有系统功能的弥补、管理的修改、操作的添加（远程控电），都由后台软件完成。

4、具有安装便利、可靠性高、可维护性强的优点。同时工程造价低，系统维护简单，营运成本低。

2.2功能

  远程预付费电能表与用电管理系统配合可实现远程抄表、远程预付费、防窃电、负荷管理等功能。

2.3通讯方式

  主要有光纤通信、电话线通信、RS485总线、有线电视电缆、互联网、电力线载波通信、仪表总线、卫星通信、GPRS和CDMA等。各类通信方式均有优劣势和侧重的适用面。结合供电企业的行业特点和低压电力线载波扩频、跳频、转发中继（载波表可以动态地被本地集中器通过电力线设置为路由器或转发器）等技术及专用芯片的实用化运用，目前低压台区远 程自动抄表系统多采用电力线载波集中抄表方式+GPRS远传+预付费电能表的一揽子技术解决方案。

2.4抄表系统结构

  由集抄主站、采集器、集中器、电表等设备组成，根据现场情况组建专用网络，通过软件进行抄表、控制、管理用电情况。系统由三个物理层，两级链路层构成。主站数据采集采用星型结构，即一个用电管理对多个集中器，为管理层；主站至数据集中器通 过GPRS网络连通；台区安装集中器，为控制层；集中器至每个采集器通过低压电力线相连，电表箱内安装采集器，采集器与客户电能表通过RS485接口方式并联，构成客户层。

2.5成本分析

1、采用远程抄表，可以节省大量抄表员的人力费用；可以避免人工抄表差错、及时发现电表故障，从而提高服务水平。

2、实行预付费，减少了欠费行为，提高了电费回收率，降低了电费回收管理中可能到现场复电的运营成本支出。

3、对现场电能表运行状况进行在线监测，可以防止窃电行为，减少电量的不明损失。

4、自动进行负荷控制，杜绝了过负荷烧表的发生，同时避免了客户因少报用电容量而未执行分时电价和力率考核等现象。

3 安科瑞预付费产品应用场景

        

功能

预付费电表电费收取，管控，欠费跳闸；提供后付费管理模块；能耗分析模块；

水表预付水费收取，管控，欠费关阀；

房租物业费收取，欠费拉闸；

公共区域电费分摊收取；

公共区域、变电所电表接入抄表、计量；

预付费+建筑能耗、分类分项能源计量整体系统；

物业/地产集团集中财务管控，子物业单独权限；

无线方案改造方便，调试简单

四 产品选型

 

五 结束语

   尽管传统预付费电能表的诸多弊端越来越凸现出不能满足现代用电管理的需要，但短期之内，特别是在客户群体相对分散的地域，仍然一定的适用面。随着社会的不断发展，预付费电能表与通讯技术和智能控制技术必将结合得更为紧密。对于预付费电能表而言，要具备“远程实时智能控制"功能，这是技术发展的趋势。对于供电企业而言，“远程实时智能控制"功能的推广应用，也能够不断提升日常用电管理水平和服务质量。

参考文献

[1]彭雷，预付费电能表的应用分析，科苑论坛

[2]庄严，电力远程抄表系统的设计和实现[J] . 微计算机信息，2006

[3]企业微电网设计与应用手册.2022.05版