武漢商貿職業學院中南航空學院遠程預付費電能管理系統的設計與應用
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溫剛
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；
摘要：安科瑞遠程預付費管理系統是以電能管理軟件和集中抄表軟件為主，包括計算機，通訊管理機，打印機等設置在內的集成系統，主要完成電能表參數設置，用戶售電管理及用電管理工作，操作簡便。幫助物業公司進行遠程實時操、監控，具有良好的人機界面，能夠有效的統計和管理數據，并對數據的安全性做了有效的保密措施。安裝方便，是用電管理部門、商業廣場和學校等管理部門，提高用電管理水平，解決收費難問題的理想解決方案。
本文通過武漢商貿職業學院中南航空學院遠程預付費電能管理系統為例，介紹遠程預付費管理系統在學校的應用。
0 概述
武漢商貿職業學院中南航空學院項目位于湖北省武漢市東湖新技術開發區光谷二路225號，是湖北省開設航空專業的學院，歐式校園建筑融歷史、人文、生態于一體，是一座與教育接軌，文化氣息濃郁的現代大學，被譽為“中南地區Z美的專業航空學院”。為了適應我國航空事業迅猛發展，培養多的高素質航空人才，校區已投資5億建設了文化氣息濃郁的占地700畝現代大學園區,打造航空實訓中心，同時具備學生培訓、區域航空院校集中實訓、民航單位入職員工初訓、在職員工復訓、社會體驗等功能，可滿足各類民航崗位的實訓需求。本項目為武漢商貿職業學院中南航空學院項目設計遠程預付費電能管理系統一套。根據預付費售電的要求，需要對學生宿舍用電進行預付費電能管理，以保證先收費后用電。
1 系統結構描述
整個預付費管理系統主要實現武漢商貿職業學院中南航空學院項目的0.4kV配電系統進行收費管理和能效考核；監控范圍為配電箱內安裝的480臺DDSY1352-NK，分16條總線，現場所有電表均通過屏蔽雙絞線和設置于后臺的通訊管理機進行通訊，由通訊管理機將數據處理后上傳至預付費系統后臺，Z后實現總線上儀表與監控主機的數據連通，完成能效管理和收費管理的系統功能。
本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；
如圖（1）所示：
圖（1）網絡拓撲圖
間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表和預付費多功能電表。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，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、發送數據但是在同一時刻只能發送或接收數據，數據Z高傳輸速率為10Mbps。
RS485接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，Z大傳輸距離為1.2km。
2 遠程預付費電能管理主要功能
整個系統軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務系統，遠程預付費電能管理系統，以及用戶查詢系統。
集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開戶、售電、遙控及報表功能；用戶查詢機系統用于宿舍查詢個人信息、充值和用電情況；另外還可配置端查詢網站，可用于宿舍用戶在網站終端上實時查詢個人信息、充值、遠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等方式遠程自助購電。
主要特點如下：
a 快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機配置導入系統就可以使用；
b 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態實時性Z高可準確到3分鐘以內；
c 支持單獨計價、多費率、階梯電價：可對每塊電表單獨設置電價、費率和階梯電價；
d 遠程售電：財務集中管理，電量實時下發，并比對充值次數防止作弊；
e 數據安全：網絡數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據作弊竊電；
f 短信提醒：當金額不足或金額欠費，共三級預警，都可及時短信通知用戶；
g 遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；
h 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
i 個人查詢網站：支持端用戶購電，查詢。
傳統的IC卡預付費售電管理系統實現了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數據依賴于購電卡，用戶用電數據滯后于發生時間，不僅需要人工抄表，也無法有效進行用電管理、監控和實時控制。
利用遠程預付費電能管理系統，無需IC卡，可以實現計算機遠程集中抄表、實時監控、遠程充值和遠程控制，再通過預警信息和短信通知，以及網站，物管部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現高度信息化和自動化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節約人力物力的同時，也提高了經濟效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。
3 案例分析
武漢商貿職業學院中南航空學院遠程預付費電能管理系統為4棟建筑內的配電箱部分的監測和收費，再針對宿舍用電部分進行預付費電能管理，并可實現遠程。
配電箱采用DDSY1352-NK系列預付費計量儀表，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。
現場實現了以下功能：
1.集中抄表服務系統
集中抄表服務程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發送服務，能將電費金額預警和欠費預警自動生成短信自發送給對應的宿舍用戶，該功能需要與硬件短信貓配合使用。
系統默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。
2.遠程預付費電能管理系統
本系統分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統配置模塊、用戶（宿舍）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統大致運行和操作流程如下
本系統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出的功能。
主要實現功能：
登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看系統日志等功能；系統設置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數進行配置；用戶管理：對宿舍用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢等操作；售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；報表中心：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。
登錄管理系統設置
1 重新登陸 重新登陸售電系統
2 操作員管理 可以對操作員進行管理
3 權限管理 給操作員分配不同的權限
4 操作日志查看 查看操作員操作日志
5 修改操作員密碼 修改操作員密碼
6 建筑群設置 此功能用于維護擁有一個或多個用電單元的集合，如以大樓為集合的單位
7 通訊管理機設置 用于維護所有通訊管理機的信息
8 儀表設置戶號設置 用于維護所有儀表的信息，支持批量導入
9 戶號設置 維護宿舍號的信息
10 默認參數設置 一些常用參數的默認設置，主要包括“默認功率閾值”、“集抄時間間隔”、“默認報警金額”、“默認電價”、“囤積金額上限”、“報警短信號碼”
客戶管理
11 開戶 對用戶信息的維護，對表進行開戶操作，支持老表金額轉入，支持一戶多表，支持用戶開戶后加表
12 開戶查詢 查詢當前所有已開戶的記錄
13 銷戶 用戶銷戶，銷戶后，用戶下掛靠的所有表都會執行銷戶動作，系統自動產生銷戶記錄
14 銷戶查詢 查詢歷史銷戶記錄
15 批量操作
1查詢所有儀表狀態，包括剩余金額，分合閘狀態、報警信息等；
2電價下發操作；
3設置下發操作；
4保電、費控開啟、直接拉閘操作；
5對所有表實時狀態導出為XLS。
16 抄表歷史記錄查詢 提供單表抄表歷史記錄查詢
售電管理報表中心
17 售電 對已開戶的用戶表售電，支持單據打印，自動生成售電記錄
18 售電查詢 售電記錄查詢
19 退電 對已開戶的用戶表退電
20 退電查詢 退電記錄查詢
21 沖正 售電退電時誤操作后執行修復沖正操作
22 實時報警記錄報表 統計查詢實時報警記錄
23 日銷售報表 查詢按日結算的財務報表
24 月銷售報表 查詢按月結算的財務報表
25 年銷售報表 查詢按年結算的財務報表
26 失聯表查詢報表 失去聯系的表查詢
27 失聯通訊管理機報表 失去聯系的通訊管理機查詢
28 能耗分析報表 通過選擇日期段、查詢的地理位置（按樓、層或戶號）進行用電能耗的按天查詢
29 計量儀表能耗查詢 可對接入的各類我司的其他計量儀表如（ACR/PZ/DTSF等）根據時間段、計量回路等條件產生的能耗差值，以及遠程抄表值查詢
30 報警記錄查詢 查詢歷史報警記錄
系統針對宿舍開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時支持和解決了項目改造后新老表切換時，老表金額轉入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設置功率過載的閾值，也支持設置單表金額報警的兩級閾值。
批量遠程操作場景中，系統提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯狀態都有不同的顏色顯示；并且支持遠程對儀表進行遙控，遙控的命令類型如下：
1.電價下發；2.設置下發（下發報警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強制儀表合閘）；4.恢復預付費（欠費自動跳閘的模式）；5.拉閘（強制斷電）；6.抄表導出（導出當前所有表狀態為EXCEL）
系統還將電能計量儀表接入系統，進行遠程集中抄表后，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有力的依據。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統的功能，如果需要專業的能耗分析和管理，需要另外配置安科瑞能耗系統Acrel5000。
系統還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務銷售統計報表、失聯表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導出。以下是財務報表和預付費表日用能查詢報表：
登陸界面
系統可以根據用戶要求定制個性化的系統登錄界面。
售電、退電、開戶時系統支持三聯單單據打印的功能，單據格式默認如下，可以由客戶確認后自由定制：
4 結束語
隨著社會生產的進步，用戶用電量不斷增長，我公司特提供成套的預付費解決方案，系統不但可以預收電費，實現“先交錢、后用電”，又可針對用戶用電性質不同可在電力供應緊張或響應政府關于“節能減排”等號召時有選擇性的進行限電。現場通過遠程預付費的系統，實現了先交費后用電，可以避免學校的電費墊資問題，從而緩解了資金壓力，另外將宿舍用電和配電區域隔離，防止了私接偷電的問題。
參照標準：
ISO/IEC11801 《綜合布線標準》
GB/50198 《監控系統工程技術規范》
GB50052-2009 《供配電系統設計規范》
GB50054-2011 《低壓配電設計規范》
IEC 61587 《電子設備機械結構系列》
DL/T448-2000 《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T 698.1-2009 《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010 《第2部分：主站技術規范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》
DL/T/814-2002 《配電自動化系統功能規范》
DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設計技術規程》
GB2887 《計算站場地技術條件》
GB/T18460.3 《IC卡預付費售電系統 第3部分： 預付費電度表》
作者簡介：
溫剛，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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