近些年供電公司為解決欠費問題相繼（jì）安（ān）裝使用（yòng）了預（yù）付費電能表及其售電管理係統，僅北（běi）京地（dì）區就運行IC卡預付（fù）費電能表56000餘塊（kuài）。預付費電能表的（de）推廣使用大大緩解了供電部門的收費壓力，但是目前各地主要采用以IC卡為數據傳遞媒介的IC卡預付費電能（néng）表，它在使用中存在如下（xià）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（xiě）端口易受外界攻擊。被攻（gōng）擊造成（chéng）表內控製係統失效後難以取證認（rèn）定，極易發生用電糾紛。

⑵ 管理困難。由於IC卡購電的突發性和隨時性，增加了供電（diàn）部門的售電壓（yā）力。同時為了保證數（shù）據的安全性，目前普遍采（cǎi）用智能CPU卡，它的COS係統和動態密鑰（yào）認證保證了數據安全性的同時，也（yě）增加了用電管理部門的管理工作量。而且多環節論證增加非預期故障的發生。

⑶ 難以適應電價政策性調整的需要。電價在購電時就已確定（dìng）並（bìng）且寫在預付費電能表中，由於IC卡預（yù）付費電能表存貯的電價不能做到實時調整，每次調價都給供電部門增加了很多工作量，電力用戶為此也（yě）經常（cháng）提出異議。

⑷ 以IC卡為數據傳遞媒介的預付（fù）費係統，限製了電話銀行、網上銀行等等購電方式的功能擴展（zhǎn）。必須要求電力用戶持卡到售電營業（yè）點（diǎn）購電，增加了電力用戶的負擔，降低電力營銷的服務質量，同時也增加（jiā）了供電部門的（de）工作量。

⑸ 數據采集不及時，無法實現反映用戶用電狀（zhuàng）況，不能對竊電行為進行有效監控，不能滿足用電（diàn）管理自動（dòng）化、現代化的需求（qiú）。

因此，為解決IC卡預付費電能表在實際應用（yòng）中存在的問題（tí）和弊端，我們研究開（kāi）發了一種全新（xīn）的預付費電能表――遠程預付費電能表。這種遠程預付費電能表以GPRS/CDMA IX移動（dòng）通信網作為信息傳遞媒介，通過用（yòng）電管理係統實現遠程預付費及其它用電管理功能（néng）。


2  原理組成及技術特點

遠程預付費電能表由預付費多功能基表（biǎo）和（hé）通（tōng）訊模塊（kuài）兩部分組成，不（bú）設本地IC卡接口。通訊模塊裝有一個移動電話卡，具有靜態的IP地址，負責與（yǔ）用電管理係統主站通訊。該表具有以下技術特點：

⑴ 預付費多功能基表的計量（liàng）數據、預付費數據分開（kāi）存貯，存儲信息相互獨立（lì），避免了以往IC卡預付費電能（néng）表由於計量數據與預付費數據相互幹（gàn）擾產生的死機、黑屏（píng）、亂（luàn）碼、無故報警、無故跳閘等故障。

⑵ 通訊模塊由單獨CPU控製，不設FLASH，避免（miǎn）了數據重複存貯，有效降低了製（zhì）造成本，同時簡化了（le）係統工作流程。各種（zhǒng）曲線及時間記錄存（cún）儲在（zài）基表內，通訊模塊根據主站的數據請求讀取基表數據，進行（háng）規約轉換，打包上送給主站。同時，通訊模塊也可以（yǐ）根據（jù）要求（qiú），主動向主站上送基表數據。通訊模塊可進行熱插拔更（gèng）換，兼容GPRS/CDMA IX兩種製式，便於維護。

⑶ 預付費多功能基表的功能（néng）包括（kuò）計量采樣、數據存儲、告（gào）警事件判斷、預付費、負荷控製等，通訊規約滿足國標（biāo）《DL/T645-1997多（duō）功能電能表（biǎo）通（tōng）信規約》；通訊模塊功能包括遠程（chéng）通訊、規約（yuē）轉換、數（shù）據轉發、遠程升級、遠程校時（shí）等，通訊規約滿足國網負控規約《Q/GDW 130-2005電力（lì）負荷管理係統數據（jù）傳輸規約》。

⑷ 用戶購電金額（é）通過主站遠程下發，基表計算儲存剩餘金（jīn）額。在運行過程中，基表（biǎo）根據（jù）計量的有功電量（liàng）、費率時段單價、CT/PT變比等信息，實時遞減剩餘金額。當剩餘金額低於告警閥值時，基表產生聲光告警，同時從告警端子輸（shū）出告警，提醒用戶及時購電（diàn）。告警事件同時由通訊模（mó）塊上送到主站，主站再通（tōng）過短信（xìn）（或其他手段）通知（zhī）用戶。當用戶剩餘金額小於0時，基表輸出跳閘（zhá）信號（hào），通過跳閘開（kāi）關動作斷電。基表（biǎo）同時產生跳閘事件，通過通訊模塊通知主站。

⑸ 從安全性考慮，除與預付費有關的表計參數外，其它參（cān）數不能夠遠程設置。購（gòu）電數（shù）據智能通過主站遠程下發，不能通過本地（dì）紅外（wài）或RS485口進行購電。如果（guǒ）用戶購電時（shí）GPRS/CDMA IX網絡（luò）不通，主站可延（yán）時下發購電信息。在網絡恢複（fù）正常後主（zhǔ）站立即將購電信息下發到（dào）現場表計。當網絡不通（tōng）時，表計自動進入保電狀態，此時即使剩餘電量小於0，跳閘端子也不輸出跳閘信（xìn）號。當（dāng）網絡不通時，表計自動進入保電狀態。這樣就避免了因網絡不通而不能及時下發購電信息造成的跳（tiào）閘事件。表計在正（zhèng）常運行狀態（tài）下（xià），主站也（yě）可以通過網絡設置使表（biǎo）計進入和（hé）退出保電狀態。保電狀態不影響剩餘金額的（de）扣減、告警事件的上送、負荷過（guò）載的判斷，隻是對跳閘端（duān）子進行保護，使（shǐ）其不（bú）產生（shēng）輸出。供電部（bù）門工作人員在授權的情況下（xià），也可以在主站（zhàn）通過GPRS/CDMA IX網絡，遠程直接控（kòng）製跳閘。

⑹ 剩餘金額增加（jiā），剩餘金額不足、跳閘輸出、表計參數更改等事件發生時（shí），基表產生告（gào）警事件，經通（tōng）訊模塊（kuài）主動上送給主站，以實現在線（xiàn）監測。如（rú）果告（gào）警事件產生（shēng）時網絡不通，則待網絡恢複正常後（hòu），告警事件信息（xī）重新發送。

⑺ 為防止用戶（hù）負荷超出規定的容量限製，遠程預付費電能表具有基本的負荷控製功能。有功功率連（lián）續超（chāo）限5分鍾，基表液晶屏（píng）上告警顯示，同時基表產生過負（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（lián）續超限15分鍾（參數可設）基表產生跳（tiào）閘信號輸出進（jìn）行跳閘。如果在上述間隔時間內有功功率下降低於上限，則不進（jìn）行跳閘，重新進行判（pàn）斷。

⑻ 遠程預付費（fèi）電能表的通訊模塊帶有RS485接口。可雙向中繼（jì）轉發主站發送給（gěi）外部電（diàn）能表（biǎo）的數據，從而實現（xiàn）主站對（duì）不具有通訊模塊的其他多功能表的控製、數據采集等。


3  用電管理應用

遠程預付費電能表與用電管理係統配合可實現遠程（chéng）抄表、遠程預付費（fèi）、防竊電、負荷管理等功能。

⑴ 遠程抄（chāo）表
主站可以進（jìn）行隨機抄表，根據抄回的數據判斷現（xiàn）場電能表（biǎo）是（shì）否出現故障、用（yòng）戶用電是否有異常。主站也可以按抄表例日抄表，並將抄（chāo）回的數據傳到電力營銷管理信息係統進（jìn）行電費計算發行。同時，主（zhǔ）站也可以通過遠程設置使電能表定時上（shàng）報現場（chǎng）數據（jù）信息。

⑵ 遠程（chéng）預付費
用戶可以到供電營（yíng）業廳購電（diàn），也可以通過（guò）互聯網、電話銀行劃轉自動購電。購電金額由主站通過（guò）GPRS/CDMA IX移動通信網下發到用戶電能表，從而實現遠程（chéng）預（yù）付費功能。當用戶表內剩餘金額為0時，表（biǎo）通過輸出跳閘信號使內部繼電器或外部負（fù）荷（hé）控製開關動作斷電，避免（miǎn）了欠費行為。遠程預付費方式安全可靠，避免了IC卡預（yù）付費電能表由於通（tōng）過IC卡傳遞信息出現的不讀卡、信（xìn）息出（chū）錯（cuò）等故障，具有先（xiān）進（jìn）性。同時，當遇到電價調整時（shí），可通過主站及時批量修（xiū）改現場電能表內電價參數，從而保證現場電能表內電價參數與調價同步。

⑶ 防竊電
當現場電能表參（cān）數發生變化（huà）或出現失壓、失流、錯（cuò）誤接線等故（gù）障時電能表可自（zì）動上報（bào）到主站，用電（diàn）檢（jiǎn）查人員可以根據電能表上報的信息判斷用戶是否有竊電嫌疑，並可以及時到現場進行檢查。這種功能可以有效地抑製竊電行為（wéi），做到防患於未然。

⑷ 負荷管理
主站可（kě）以采集現（xiàn）場電能（néng）表的（de）電壓、電流、功（gōng）率、電量等數據，進行負荷分析管理。可根據電流數（shù）據（jù），繪製負荷曲線，監測用電負荷變化情況。可（kě）根據電壓數據，計算電壓合格率。通過在表內設定有功功率限值，控製用戶超負（fù）荷用電。

4  經濟效益分析


⑴ 由於采用（yòng）遠程抄表，可以節省大量抄表員的人力費用。同時，可以避免人工抄表差（chà）錯、及時發現電表故障，從而提高了服務水平，提高了用戶滿意率。

⑵ 由於實行預付費，大大減少了欠費行為，提高了電費回收率。

⑶ 由於可對現場電能表運行狀況進行在線監測，可以有效防止竊電行為，減少電量的不明損失（shī）。

⑷ 由於自動進行負荷控製，杜絕（jué）了過負荷燒（shāo）表（biǎo）的發生，同時避免了100kW以（yǐ）上用戶因少報（bào）用電容（róng）量而不（bú）執行（háng）分時電價現象（xiàng）。


5  結束語

隨著（zhe）社會的發展和科（kē）技的進（jìn）步，傳統的IC卡預付（fù）費電能表已不能滿足現代用電管理的（de）需要。IC卡預付（fù）費（fèi）電能表存在易受攻擊、不（bú）能實時調價、不讀卡或信息出錯、死機（jī）、黑屏、亂碼、無故報警、無故跳閘等諸多弊端，也不能滿足互聯網方式購電、電話方（fāng）式購（gòu）電等方便用戶的需要。遠程預（yù）付費電能表的適時推出，將使電（diàn）力部門用電管理上一個新台階，它的應用產生的經濟效益可期（qī）。目前，這種遠程預付費電能表正在大連地區對低（dī）壓動力戶安裝試點，推（tuī）廣應用後有望替（tì）代IC卡預付費電能表，從而徹底解決IC卡預付費電（diàn）能（néng）表存在的諸多弊端。