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  在科學(xué)生產(chǎn)力快速發(fā)展的當(dāng)今社會，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化在各方面的應(yīng)用已成為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新趨勢。中山供電局面對管理龐大的低壓用戶，若繼續(xù)采用通過IC卡等介質(zhì)讀取電表數(shù)據(jù)，不僅人工成本大、效率低，而且出錯風(fēng)險高、不利于營銷管理及當(dāng)下分時電價、預(yù)支電費等先進(jìn)模式的發(fā)展，有必要推廣無卡式預(yù)付費電能表使人員從過去繁瑣的低壓管理收費工作中解放出來，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。 
　　一、推廣使用預(yù)付費電能表的必要性 
　?。ㄒ唬┐_保電費回收是供電企業(yè)營銷的首要任務(wù)?？蛻綦娰M回收，是供電企業(yè)營銷的重中之重。在租戶或信譽(yù)度較低的客戶中采取預(yù)購電的方式能有效降低回收風(fēng)險。 
　?。ǘ┴S富交費方式,客戶可以根據(jù)用電需求預(yù)購電量，不必像過去一樣每月按合同約定的固定電量繳交預(yù)付電費，減少資金積壓，方便省時。 
　?。ㄈ┮?guī)避政策風(fēng)險，當(dāng)調(diào)整電價時，管理者可對剩余電量進(jìn)行折算重新下發(fā)，避免了供電企業(yè)或客戶的損失。 
　?。ㄋ模┠壳皩η焚M客戶采取限電或停電措施，在用戶側(cè)安裝預(yù)購電裝置的方式投資大且工作任務(wù)繁重。 
　?。ㄎ澹┰跔I銷系統(tǒng)、計量自動化系統(tǒng)和需求側(cè)決策管理與分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，不增加硬件設(shè)備投資，實現(xiàn)預(yù)購電功能及對預(yù)付費電能表遠(yuǎn)程抄控的研究具有一定的必要性。 
　　二、傳統(tǒng)卡式預(yù)付費存在的缺點 
　　卡式預(yù)購電系統(tǒng)解決了收費難的問題，但還存在以下缺點： 
　?。ㄒ唬┯秒姅?shù)據(jù)的采集不夠及時。若不派人上門抄表，則只有當(dāng)用戶購電時，才能將用戶的用電情況傳輸上來，數(shù)據(jù)存在滯后性，難以實現(xiàn)對實際用電量的統(tǒng)計和線損計算。 
　?。ǘ┊?dāng)根據(jù)國家相關(guān)政策調(diào)整電價時，對于供電企業(yè)來說，雖然可以采用限制囤積電量等方式，但調(diào)價后仍采用預(yù)售的電價結(jié)算，會對供電企業(yè)或客戶造成一定的損失。 
　?。ㄈo法進(jìn)行實時監(jiān)控管理，出現(xiàn)問題不能及時發(fā)現(xiàn)和處理，一旦發(fā)生用電計量差錯，容易造成供電方與用電方的電費結(jié)算糾紛。 
　　三、無卡式預(yù)付費的原理 
　?。ㄒ唬o卡式預(yù)付費的基本概念 
　　與傳統(tǒng)的有卡式預(yù)購電或后付費不同，無卡式預(yù)購電方式，可由客戶選擇合適的付費方式，同時還具有自動抄表功能。無卡式預(yù)購電將自動抄表和預(yù)購電的特點和優(yōu)勢有機(jī)結(jié)合，具有豐富的應(yīng)用功能和極強(qiáng)的靈活性，能有效解決單獨的預(yù)購電所存在的缺點。 
　　（二）無卡式購電系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 
　　圖1中，整個無卡式預(yù)付費流程主要由營銷系統(tǒng)、計量一體化平臺、主站前置機(jī)、集中器、采集終端、預(yù)購電電能表等組成。營銷主站通過互聯(lián)網(wǎng)以加密方式與銀行聯(lián)網(wǎng)，然后通過WebServices接口經(jīng)過計量自動化平臺及主站前置機(jī)進(jìn)行指令數(shù)據(jù)收發(fā),而后主站前置機(jī)通過移動公司專用網(wǎng)絡(luò)（GPRS/CDMA信道）與系統(tǒng)終端集中器通信，主站系統(tǒng)將加密的預(yù)付電費數(shù)據(jù)下發(fā)至集中器，集中器通過電力線載波到采集終端將數(shù)據(jù)傳送到RS485電能表或直接通過電力線載波將數(shù)據(jù)直接傳送至載波電能表讀取唯一的密鑰，然后集中器通過密鑰進(jìn)行加密發(fā)送購電數(shù)據(jù)到電能表，電能表接收由主站下發(fā)的預(yù)付電費數(shù)據(jù)同時通過標(biāo)準(zhǔn)加密算法解釋并判斷所收到數(shù)據(jù)是否為合法數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的操作或返回相關(guān)數(shù)據(jù)，主站下發(fā)的指令數(shù)據(jù)可以是充值金額或?qū)﹄娔鼙磉h(yuǎn)程控制等，該系統(tǒng)有別于一般的IC卡預(yù)購電系統(tǒng)，IC卡預(yù)購電電表充值跟開通都必需通IC卡來實現(xiàn)。 
　　 
　　圖1 無卡式購電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 
　　集中器下行通信信道可選擇電力線載波方式（Power Line Carrier Method），微功率無線射頻方式或?qū)＞€方式連接采集終端或者無卡式預(yù)付費電能表，采集終端下行信道以RS485通信方式連接具有RS485通信接口的預(yù)付費電能表。 
　　四、無卡式預(yù)付費硬件設(shè)備 
　?。ㄒ唬╊A(yù)付費電能表 
　　預(yù)付費電能表是本系統(tǒng)的重要的組成部分之一，它是一個直接面對最終客戶的終端設(shè)備。 
　　1、數(shù)據(jù)存儲量大。電能表終端直接進(jìn)行計量、統(tǒng)計用戶多項用電信息，如電量的小時凍結(jié)數(shù)、日凍結(jié)數(shù)、月凍結(jié)數(shù)，用戶購電記錄日志信息，透支記錄日志信息信息，用戶可以通過電能表終端可以直接了解到自己最近一個收費周期的用電量信息，免除了用戶到結(jié)算時才知道自身用電情況的出現(xiàn)。 
　　2、數(shù)據(jù)傳輸可靠性強(qiáng)。每個無卡式電能表終端內(nèi)部具有一個唯一的密鑰計算方式，對重要的用電信息操作時需要多次的通信握手才能進(jìn)行，并且使用可靠的加密算法對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，提高系統(tǒng)的安全性，可靠性。 
　　3、功能設(shè)置人性化。電能表可以根據(jù)每個居民用戶的用電狀況的不同在營銷系統(tǒng)的配合下，用戶可以自行設(shè)置剩余電量的報警閾值，當(dāng)剩余電量少于設(shè)定閾值時，系統(tǒng)通過短信平臺系統(tǒng)可以直接及時地通知用戶。 
　?。ǘ┘衅?nbsp;
　　在集中器原本功能的基礎(chǔ)上增加了對電能表的電量下發(fā)，剩余電量查詢、報警等功能滿足無卡式預(yù)購電系統(tǒng)的功能需求，同時滿足《DL/T698-1997低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件》及《廣東電網(wǎng)公司低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)集中器上行通訊規(guī)約（1003版）》的要求。 
　　1、通信性能可靠、穩(wěn)定。集中器通過對由主站發(fā)出的GPRS信號進(jìn)行接收、處理，并通過載波通道或者是485通道對下屬的電能表的電量信息進(jìn)行抄讀、參數(shù)下發(fā)等功能，在傳輸?shù)倪^程中對重要信息進(jìn)行加密處理，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與安全性。 
　　2、對用電信息進(jìn)行有效監(jiān)控。集中器對各個電能表終端的電量信息進(jìn)行定時監(jiān)控，對重要信息進(jìn)行多次比對，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶剩余的用電量不足時，會以報警信息的形式上報到后臺主站，配合營銷系統(tǒng)進(jìn)行催繳工作。這樣可以減輕了一線營銷員工的工作強(qiáng)度，并有效降低了電費回收風(fēng)險。 
　　五、無卡式預(yù)付費電能表總體設(shè)計 
　　（一）硬件設(shè)計 
　　無卡式預(yù)付費電能表的硬件設(shè)計如圖3所示，硬件部分主要包括微控制器、電能計量、LCD顯示、磁保持繼電器驅(qū)動、通信接口和電源模塊?，F(xiàn)將主要的幾部分作一些簡要介紹。 
　　
　　 
　　圖2 預(yù)付費電能表硬件設(shè)計 
　　電能計量部分：在本設(shè)計中，選用Analog Devices公司的高性能單相電能計量芯片ADE7755，用這一計量芯片設(shè)計的電能表質(zhì)量可靠，性能優(yōu)于國際標(biāo)準(zhǔn)IEC10356中的規(guī)范。 
　　控制部分：為整個電表能的心臟，實現(xiàn)電能脈沖的計數(shù)、掉電信號、數(shù)據(jù)通信、存儲器的讀寫、LCD顯示的控制和磁保持繼電器的驅(qū)動等功能。 
　　上行通信模塊：在本設(shè)計中，電能表除了RS485通信口外，還包括負(fù)責(zé)與集中器通信的上行通信模塊，模塊的通信方式可選電力線載波或者微功率無線。 
　?。ǘ┸浖O(shè)計 
　　系統(tǒng)上電后，首先要進(jìn)行初始化，初始化包括微處理器的特殊功能寄存器的設(shè)置，時鐘/定時器參數(shù)的設(shè)置，中斷的設(shè)置，隨后讀取EERPOM的數(shù)據(jù)。 
　　電表內(nèi)部中斷負(fù)責(zé)電量的記錄。當(dāng)有電量脈沖到來時，中斷服務(wù)程序?qū)﹄娏考拇嫫骷?，隨后退出中斷，在主程序循環(huán)完成電計量功能。程序每0.5秒對剩余電量進(jìn)行判斷，如果小于零則置欠費標(biāo)志，LCD及LED告警；如果大于零，判斷剩余電量是否少于設(shè)定的告警閾值，少于設(shè)定閾值置低剩余電量標(biāo)志，LED告警，如果大于設(shè)定閾值則繼續(xù)處理計量數(shù)據(jù)。 
　　六、結(jié)束語 

　　無卡式預(yù)付費電能表主要針對已接入低壓集中抄表系統(tǒng)的低壓用戶，以系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與計算機(jī)技術(shù)監(jiān)測用電戶的用電量，復(fù)核用電戶預(yù)存電費的結(jié)余，并對低結(jié)余、零結(jié)余或負(fù)結(jié)余的用電戶進(jìn)行提醒、警告或停電等措施。在推廣使用智能電能表工作中，可借鑒推廣使用無卡式預(yù)付費電能表的經(jīng)驗，規(guī)避推廣使用傳統(tǒng)的卡式預(yù)付費電能表所遇到的問題和困難。應(yīng)加強(qiáng)客戶宣傳、技術(shù)培訓(xùn)、業(yè)務(wù)管理等工作，從而在有序推進(jìn)智能電能表應(yīng)用的同時，有效提升供電企業(yè)優(yōu)質(zhì)服務(wù)的良好形象。