預付費低壓電力載波分析論文

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摘要：依靠低壓電力載波通信技術，發展起來的集中抄表應用系統，能實現臺區電費的遠距離集中抄錄，監控對臺區總電量、線損的統計、計算，有效緩解了抄收電費工作量大的問題。但只采用遠程抄表的臺區仍然需要抄表員給用戶送電費單，并進行人工催費，仍然無法滿足供電局在“電費核收”環節減員增效、提高管理水平的客觀要求。

關鍵詞：低壓電力載波通信技術集中抄表應用系統遠程抄表

依靠低壓電力載波通信技術，發展起來的集中抄表應用系統，能實現臺區電費的遠距離集中抄錄，監控對臺區總電量、線損的統計、計算，有效緩解了抄收電費工作量大的問題。但只采用遠程抄表的臺區仍然需要抄表員給用戶送電費單，并進行人工催費，仍然無法滿足供電局在“電費核收”環節減員增效、提高管理水平的客觀要求。

依靠智能IC卡技術，發展起來的預付費電力管理系統，能實現先交費，后用電的管理模式。解決了電費收繳難的問題，但無法實施有效的用電管理及監控，如電費核算周期內的線損計算、電量匯總等功能，不能實現“抄”“核”環節的自動化。

預付費低壓電力載波集中抄表系統有機的將上述兩種技術結合在一起，運用低壓載波通信技術、智能（CPU）IC卡技術、國際通行的3DES加密及密碼管理技術、數據庫管理技術、有線/無線通信網絡技術,綜合上述兩種應用系統的優勢，在實現預付費電力管理的同時，使系統仍然具備遠距集中抄表，監控的功能。為供電企業全面實現“抄”“核”“收”自動化，提高運營效率，規避電費風險，提供了更加可靠的技術支持。

1系統組成

CHZ151-3Dj多費率載波抄表集中器、DDSD411型單相電子式多功能電能表、中央管理計算機和IC卡多功能電能表管理軟件、智能（CPU）IC卡、手抄機

2系統各組成部分簡介

2.1CHZ151-3Dj集中器

CHZ151-3Dj多費率載波抄表集中器作為預付費低壓電力載波集中抄表系統的中心環節，通過有線/無線通信網絡連接管理系統計算機，通過低壓電力線連接電能表。負責抄表過程的控制以及抄表數據的接收、存貯與轉發。CHZ151-3Dj多費率載波抄表集中器與中央管理系統計算機的管理軟件通信有多種方式：RS232方式、內置/外置MODEM方式、RS485方式、PDA紅外通信方式、GSM和GPRS通信方式。CHZ151-3Dj多費率載波抄表集中器與下位多個電表控制模塊的通信通過電力載波通信方式對管理的電能表進行實時抄表、凍結抄表、通/斷電操作。可廣泛用于城鄉居民小區和企、事業單位的用電管理。

2.2DDSD411型單相電子式多功能電能表

DDSD411型單相電子式多功能電能表作為預付費低壓電力載波集中抄表系統的終端設備，是采集、管理用戶用電數據信息的主要設備。該表主控CPU采用專為自動抄表及遠程監控系統而設計的單片微處理器（單芯片解決方案）；電能計量采用ADE7755計量芯片；顯示器采用專門定制的漢字LED/LCD。具有集成度高、安全性高，計量精度高，功耗小，通信接口豐富，顯示清晰且信息量大等特點。

該電能表按照生產使用過程，及所含信息的不同，依次經歷如下過程:

·裸表態（即生產出來不含任何信息的電表）

·原始態（即裸表態電表輸入了必要電表參數，且啟動安全機制的電表）

·發行態（即原始態電表導入了系統管理信息和系統安全信息的電表）

·運行態（即發行態電表導入了用戶個人信息和安全信息的電表）

并可通過IC卡進行表態轉換。

該表通過電力線載波接口與集中器通信，接受來自集中器的指令，并依據指令要求上傳計量數據、用戶管理信息及本用戶表的狀態信息。實現低壓電力載波集中抄表功能和實時監測功能。

該表通過IC卡接口，接受來自系統管理計算機的設置信息，用戶數據，并依據系統設置進行計量，同時反饋本表的計量信息，用戶管理信息和狀態信息。實現多種計費方式的預付費功能。

該表還具有多種擴展接口及告警、欠費斷電功能，以方便管理部門對用戶用電狀況的稽查、管理和服務。

該表性能指標符合DL/T614-1997、GB/T17215-2002（IEC61036）、GB/T15284-2002的要求；IC卡性能符合GB/T18460-2002標準要求；載波性能指標符合電力行業標準DL/T698-1999，紅外通信協議符合行業標準DL/T645-1997。該表具有安全可靠、計量精度高、LCD或LED顯示、安裝方便等諸多特點，特別適用于居民用戶和工業用戶的電能計量及控制。

2.3IC卡多功能電能表管理軟件

IC卡多功能電能表管理軟件，是專為預付費低壓電力載波集中抄表系統設計的配套軟件。該軟件集電能表檔案管理、數據采集、數據管理和異常分析及IC卡售電管理為一體。為用戶提供了較為完善的人機界面。

根據軟件功能方案的要求，系統劃分為以下5個部分

·基本信息管理部分：錄入基本數據信息,建立數據庫，為具體操作做準備；

·IC卡管理部分：在操作權限的控制下，制備各種功能IC卡，進行預付費管理操作；

·載波管理部分：在操作權限的控制下，完成設置集中器、載波集中抄表、數據管理等操作；

·數據維護部分：在操作權限的控制下，可以對數據庫數據進行數據計算和相應的打印、瀏覽等操作；

·系統管理部分：可以對數據庫進行修復、壓縮、備份等操作。

2.4智能（CPU）IC卡

CPU智能IC卡保密性能好，安全系數高。在系統中主要作為電能表的各項參數設置，預付費電量（金額）的傳遞來使用。其中IC卡操作系統和其支持的國際通行3DES加密算法，負責IC卡信息的存儲、傳遞安全。負責根據預先設定的安全機制，對操作者的身份進行驗證并對其操作權限進行控制，以及數據的加解密傳遞。

預付費低壓電力載波集中抄表系統中共有6種功能卡：系統設置卡，清零卡，補電卡，換表卡，檢查卡，用戶卡。

系統中IC卡電能表和IC卡的運作關系見圖2。

2.5手抄機

手抄機在系統中主要作為電能表的各項參數設置，及人工抄收集中器或電能表的一種補充手段。主要通過紅外接口進行工作。

3預付費低壓電力載波集中抄表系統五大特點

3.1載波通信技術與智能IC卡技術的有機結合

依靠低壓電力載波通信技術，發展起來的集中抄表應用系統，能實現臺區電費的遠距離集中抄錄，監控對臺區總電量、線損的統計、計算。有效緩解了抄收電費工作量大的問題。但只采用遠程抄表的臺區仍然需要抄表員給用戶送電費單，并進行人工催費。仍然無法滿足供電局在電費核收環節減員增效、提高管理水平的客觀要求。

依靠智能IC卡技術，發展起來的預付費電力管理系統，能實現先交費，后用電的管理模式。解決了電費收繳難的問題。但無法實施有效的用電管理及監控，如電費核算周期內的線損計算、電量匯總等功能，不能實現“抄”“核”環節的自動化。

預付費低壓電力載波集中抄表系統有機的將上述兩種技術結合在一起，綜合上述兩種應用系統的優勢，在實現預付費電力管理的同時，使系統仍然具備遠距離集中抄表，監控的功能。為供電企業的“抄”“核”“收”全面自動化，提供了更加可靠的技術支持。

3.2豐富的工作方式

預付費低壓電力載波集中抄表系統中，DDSD411型單相電子式多功能電能表通過電能表工作方式字的設置，完成工作方式控制及轉換設計。

該系統由于兼IC卡預付費和載波抄表管理于一體，而且又兼容單費率和多費率于一身。在實際應用中，可以有多種方式可以選擇，概括起來主要有以下幾種配置方案：

·第一種：單費率IC卡預付費載波系統

·第二種：多費率IC卡預付費載波系統

·第三種：IC卡預付費單費率系統

·第四種：IC卡預付費多費率系統

·第五種：單費率載波系統

·第六種：多費率載波系統

工作方式的轉換，只需通過IC卡多功能電能表管理軟件制作出相應設置的系統設置卡，將系統設置卡對目標電能表作插卡設置即可完成。省去以往更換電能表的方式，使臺區改制和升級變得方便可行，并且可方便的在同一臺區內通過設置其電能表的工作方式管理不同的用戶。為供電企業管理復雜臺區提供了切實可行的解決方案。

3.3完善的安全措施

對于各種供電管理系統，安全問題一直是系統能否投入使用的重要標志。在預付費低壓電力載波集中抄表系統的研制中，通過對國內多種廠家IC卡系統的分析，并模擬了各種可能的攻擊，采取了一系列有效的措施。確保系統安全。表1為各安全措施保障的對象和其作用一覽表。

該IC卡安全系統符合：《中國金融集成電路（IC）卡規范》及《全國銀行IC卡密鑰管理規則（暫行）》，為本系統與銀行聯網，實現一卡通奠定了堅實的基礎。

3.4高度的系統集成

在預付費低壓電力載波集中抄表系統的研制中，采用了許多大規模，超大規模集成電路。如：帶載波接口，紅外接口，RS485接口，顯示驅動接口及系統時鐘日歷的微處理器，帶高精度A/D轉換，電壓/頻率轉換的ADE7755計量芯片等。這些集成電路的運用，為供電企業提供了有很高性價比的優質產品。具備多種通斷電方式：載波電能表狀態時，可進行遠程通斷電控制；IC卡預付費電能表狀態時，電量用盡后，繼電器自動斷電。

3.5先進的系統升級手段

在預付費低壓電力載波集中抄表系統的研制中,項目組在提高產品現有性能的同時，也著眼于未來，選擇了具有在線編程能力的微處理器。即當推出新版本時，可在不拆卸電能表的情況下，現場升級系統中應用軟件。

4應用情況

西安供電局臨潼供電分局自2003年底開始參與預付費低壓電力載波集中抄表系統的研制，并于2004年開始正式使用。經過近兩年的運行，預付費集抄表計運行正常，電能表實抄率達到了100%。后臺抄收管理軟件運行情況良好，不僅可實時觀測客戶的電量、電費數據，還可對每戶電壓、電流、功率進行實時監控。

預付費集抄技術的綜合管理系統的推廣使用，對于改善電力營銷管理的意義是十分重要的，其帶來的社會效益和經濟效益也是十分顯著的。歸納起來，主要有以下幾點。

降低了電力系統的管理成本。改變了落后、陳舊的人工抄表計費模式，實現了抄表方式的技術革命，降低了抄表、催費的人力投入，為供電系統減員增效，降低管理成本創造了有利條件。該系統項目實施后，僅通過節省人力及降損兩方面分析，臨潼供電分局每年可增加直接經濟效益20萬元以上，而實際上該系統所帶來的隱含的、間接的經濟效益則遠高于此。

安全性和工作效率。采用該系統后，抄表人員可以做到足不出戶就可讀取實時電能表的數據，極大的提高勞動生產率，同時減少了抄表人員登桿作業的危險性，因而方便、快捷、安全。

避免了人工抄表、收費的弊端。原始的手工抄表和收費，以及一些管理上的漏洞，用電管理中存在“關系電、權力電、人情電”現象，線路高損、抄表差錯、客戶欠費不僅使供電企業蒙受損失，也給用電客戶帶來了不必要的麻煩。該系統的實施，增加了用電透明度，最大限度降低了電費回收風險，也使客戶用上了“放心電、滿意電”。

為科學地發展用電負荷提供幫助。通過本集抄系統的三相負荷平衡分析，營業所管理人員可以很直觀地查閱到各臺區三相負荷分布情況。在發展新裝負荷時，就可以作到有的放矢，避免了由于盲目發展負荷、單項負荷過重所造成的線路損耗。

豐富了農電配網的運行管理手段。本系統的運行實施使農村低壓配網的運行管理產生了革命性的變化。不僅改變了舊有的必須依賴線路運行維護人員眼勤、手勤、腿勤的"三勤"維護方式，也給開展完全數字化、精確化的三率管理，合理調配電能資源，科學地進行運行管理奠定了堅實的基礎。

低壓載波預付費集抄系統的實施，不僅切實為客戶減輕了負擔，同時也為電力部門實現減員增效奠定了基礎。煩瑣而大量的抄表工作減少后，電力部門就可以投入更多的人力和物力進行線路、設備的維護及客戶服務工作。