浅谈智能电能表的远程预付费集抄系统设计

张星

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

文摘：目前，智能电能表在我国电网建设中是一项重要设备，有利于全面采集电力信息。智能型电能表具有功能丰富、扩展灵活、接口多样等特点，对电网稳定、安全运行起到了重要作用。

关键字：智能电能表；远距离采集；系统设计。

0引言

用智能电能表来实现电力系统的远程集抄，其原理是：借助远程智能抄表工具，对用户数据进行采集、分析，再利用数据通讯传送功能，将采集到的数据传送到管理平台。获取用户数据是实现智能用电的基本信息，发展电能自动抄表技术是实现智能用电管理的必要环节，也是电力系统和智能化数字化生活发展的必然产物。

1 智能型电能表的原理和特点

1.1原理

参考并综合了与之有关的电子式电能表原理。近几年来研究开发的高新技术产品，主要是电子元件。其基本原理是：采集不同时刻的电压和电流数据，借助于集成电路收集电压，对不同的电流信号进行处理，把它们转换成合适的脉冲输出。采用单片机进行集中处理，使脉冲转化为电力消耗后再输出。

1.2特点

(1)电力消耗。智能型电能表是由电子器件组成的，表功率基本为0.6w~0.7w。一些集中式电能表，它的到户功率不太大。一台低至1.7w的感应式电能表。

(2)精确度在显示误差方面，2.0级电子型电能基本为5%~400%，误差结果在±2%以内。目前选用的都是1.0级，其误差比较小。

(3)超载，工频范围。在超负荷倍数上，文中提到的智能电度表可达6~8倍，其范围明显足够宽。当一个表倍率达到8~10倍时，用户也会更喜欢它，一些甚至是20倍。由于其工作频率很高，可达40Hz~1000Hz。对于这些感应式电能表，其过载倍数同样接近4倍，频率基本上仅为45~55Hz。

(4)职能。智能型电能表选用的是电子技术，能按照通信协议与计算机联网。采用程序设计的软件控制应用硬件。因此，智能电表的体积不会太大，能够实现远程控制(抄表也可以是断电)，能够识别出坏负荷，预付费，还能防窃电。另外，用户还可以根据控制的基本要求修改软件参数。以前的电感式电能表，都是没有办法实现的。

2远程采集用电数据的主要方式及方法。

2.1宽带电力线载波通讯模式

该技术基于以太网技术和正交频分复用技术OFDM为基础，采用了电力线宽带载波法。其基本频带范围为1~20MHz，而3~100MHz为3~100MHz。在以太网技术上采用的通信技术、OFDM正交频分复用技术、离散多音频调制DMT三种技术的综合作用下，使数据的传输更加灵活可靠。原因在于一方面信号传输采用正交子信道，从而增加了数据传输的灵活性，另一方面又因此增强了信号与数据的抗多径干扰能力，从而使信道的传输速度更快，数据更可靠。智能型电能表采集相关用电数据时，首先需要依靠RS-485接口连接居民电表和电力线抄表终端。这些数据需要用IP格式表示，而这种格式要求借助电力线的宽带载波采集器。三是将IP格式的数据转换为PLC电力线宽带信号，再与输出的电力线耦合，将其传输到网桥中，从而达到总抄表集中器和交换机，实现用户用电数据上传。

2.2微型无线通讯方式。

微电无线通信与目前所用的无线由出现时间较近。微电无线通信依赖于无线传感器网络WSN来传输信息。对于怎样组网，这种通讯方式还是以采集为主。

装置安装。通过这种方式，采集器与微型电力电缆相结合就能实现数据信息的传输。自然地，全载波与集中器的组合也能实现信息或数据的传输。

2.3窄带电力线载波通信

除相键控模式外，窄带电力线的载波通信还包括移相键控。前一种方法用“0”和“1”分别表示0°相和180°相，后者也分别用“0”和“1”来表示两个有差异的频率。这样的通讯方式一方面成本不高，操作更加方便，另一方面是我国国网营销部在市场上主推此方式的相关产品，所以在安装使用时多会选择这一方式。这类通讯使用的频率范围为3~500kHz，但当频率为9~95kHz时，实际数据传输性能良好。与RS-485相比，窄带电力线载波通信方式具有许多不同的特点，例如可以直接使用、成本低廉、安装简单、无需后期维护等。因此，一些电力部门采用这种通信方式，既能实现数据双向传输，又能有效降低投入成本。尤其当用户电压很低时，用这种方式连接后，不但可以同样高效地采集相关数据，而且可以对电力等情况进行检测，更能有效地防止窃电等违法行为的发生，能够有效地防止窃电等违法行为的发生。

3智能电能表远程采集系统的实现

远距离抄录系统由上位机和下位机组成，上位机包括中央管理站，数据集中器，采集终端。主机的功能有两个方面，一是设置系统、命令发送、监控和显示。

第二，保持与数据集中器的双向通讯。在整个系统中，数据集中器是通信的中枢，位置十分重要，它不仅接收指令，进行集中统计，还连接了智能电表和中央站。智能电表与采集终端连接，主要负责用户实时用电数据采集与记录。除此之外，还可以对仪表相关参数进行设置，实现数据的转发。这样，数据集中器就必须同时与中央站和智能表通讯，本系统使用了集中器工具，采用GPRS格式的通信数据传输，再到智能电表间的短程通信则是采用无线方式进行通信通信，显然，集中式本身需要具有无线方式的模块。

4安科瑞AcrelCloud-3200预付费水电云平台。

4.1系统方案。

该系统采用B/S体系结构，主要包括前端管理网站和后台收集服务，配合公司的预付费电表DDSY1352、DTSY1352系列及DTSY1352系列，实现电能计量、电费管理等功能。另可选用远传阀控式水表组成水电一体预付费系统，以达到先付费后付费、自动关闭剩余水量的目的。
 

4.2系统功能

预付费水电云平台由云平台-网关-预付电电量表组成，通过通信网络完成对系统的充值、查询、监控、控制、报警等功能。

该系统适用于一些大型集团和大型物业，往往需要将多个物业环境分散在各处进行集中收费和管理，面临着数据公网传输、财务运作分散、网上支付、总部资金密集等复杂需求。

远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。

水表预付费:可是查看某区域水表的实时状态信息，并可以进行单表或批量设置水价控阀等操作。

远程售电:财务集中管理，电量实时下发，并比对充值次数，方便快捷。

能耗分析:用户和管理员都可查询预付费表或管控表每天的用能状况；可提供能耗分析+财务轨迹一体式综合管理报表，包含用户表的能耗、财务数据、能耗和财务的期初期末值等数据。

在线支付:商户可以通过小程序或者微信公众号实现在线自助充值水电费，也可以实时关注商铺用水用电情况。

短信提醒:金额不足或金额欠费提醒、电表充值到账提醒，都可及时短信通知商户。

远程控制:可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理。

4.3 产品选型

5结束语

智能型电能表是智能电网系统的基本组成部分，它不仅能直接记录终端的用电信息，而且也是电网调度操作必不可少的信息采集媒介，在智能电网系统建设中起着至关重要的作用。把智能电度表的运行维护、科学管理等工作作为当前工作重点，突出了智能电度表自身的优势，促进和普及智能电度表，促进电力行业和谐运转。

【参考文献】

【1】徐雪刚.试论智能电能表的远程集抄系统设计

【2】刘锦华,周瑞萍,蔡晓萍,等.浅析智能电能表的应用[J].科技情报开发与经济,2012,22(06):153-155．

【3】安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06

作者简介：张星，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司，主要从事宿舍安全用电研究发展。手机：[phone]（同微信） QQ：3008021209   邮箱：3008021209 @qq.com
 

　　审核编辑：鄢孟繁