武漢商貿職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院遠程預付費電能管理系統的設計與應用

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(hù)售電管理及用電管理工作，操作簡(jiǎn)便。幫助物業(yè)公司進(jìn)行遠程實(shí)時(shí)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(mén)、商業(yè)廣場(chǎng)和學(xué)校等管理部門(mén)，提高用電管理水平，解決收費難問(wèn)題的理想解決方案。

    本文通過(guò)武漢商貿職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)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(xué)校的應用。

0  概述

    武漢商貿職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院項目位于湖北省武漢市東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區光谷二路225號，是湖北省開(kāi)設航空專(zhuān)業(yè)的學(xué)院，歐式校園建筑融歷史、人文、生態(tài)于一體，是一座與教育接軌，文化氣息濃郁的現代大學(xué)，被譽(yù)為“中南地區美的專(zhuān)業(yè)航空學(xué)院”。為了適應我國航空事業(yè)迅猛發(fā)展，培養更多的高素質(zhì)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(xué)園區,打造航空實(shí)訓中心，同時(shí)具備學(xué)生培訓、區域航空院校集中實(shí)訓、在職員工復訓、社會(huì )體驗等功能。本項目為武漢商貿職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)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(xué)生宿舍用電進(jìn)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(gè)預付費管理系統主要實(shí)現武漢商貿職業(yè)學(xué)院中南航空學(xué)院項目的0.4kV配電系統進(jìn)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(xiàn)，現場(chǎng)所有電表均通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)和設置于后臺的通訊管理機進(jìn)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，后實(shí)現總線(xiàn)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(wǎng)絡(luò )拓撲圖

    間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡(luò )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(guò)現場(chǎng)MODBUS總線(xiàn)組網(wǎng)通訊，實(shí)現數據現場(chǎng)采集。

    網(wǎng)絡(luò )通訊層主要為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現場(chǎng)采集裝置集中采集，同時(shí)遠傳至站控層，完成現場(chǎng)層和站控層之間的數據交互。

    站控管理層：設有高性能工業(yè)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(chǎng)設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶(hù)。

    以上網(wǎng)絡(luò )儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線(xiàn)傳輸，一般都采用二根連線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)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(fā)送數據但是在同一時(shí)刻只能發(fā)送或接收數據，數據傳輸速率為10Mbps。

    RS485接口是采用平衡驅動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線(xiàn)上允許連接多達32個(gè)設備，大傳輸距離為1.2km。

2  遠程預付費電能管理主要功能

    整個(gè)系統軟件設計分為三個(gè)大塊，分別是集中抄表服務(wù)系統，遠程預付費電能管理系統，以及用戶(hù)查詢(xún)系統。

    集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時(shí)對所有表進(jìn)行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開(kāi)戶(hù)、售電、遙控及報表功能；用戶(hù)查詢(xún)機系統用于宿舍查詢(xún)個(gè)人信息、充值和用電情況；另外還可配置APP，可用于宿舍用戶(hù)在A(yíng)PP上實(shí)時(shí)查詢(xún)個(gè)人信息、充值、遠程控制及每日用電情況，如果條件滿(mǎn)足，還支持用戶(hù)使用銀聯(lián)等方式遠程自助購電。

    主要特點(diǎn)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(tài)實(shí)時(shí)性可準確到3分鐘以?xún)龋?/span>

c 支持單獨計價(jià)、多費率、階梯電價(jià)：可對每塊電表單獨設置電價(jià)、費率和階梯電價(jià)；

d 遠程售電：財務(wù)集中管理，電量實(shí)時(shí)下發(fā)，并比對充值次數防止作假；

e 數據安全：網(wǎng)絡(luò )數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據竊電；

f 短信提醒：當金額不足或金額欠費，共三級預警，都可及時(shí)短信通知用戶(hù)；

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(xún)：用戶(hù)和管理員都可查詢(xún)預付費表或各類(lèi)接入的計量?jì)x表每天的用能狀況；

i  個(gè)人APP查詢(xún)：支持用戶(hù)自主購電，自主查詢(xún)。

    傳統的IC卡預付費售電管理系統實(shí)現了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數據依賴(lài)于購電卡，用戶(hù)用電數據滯后于發(fā)生時(shí)間，不僅需要人工抄表，也無(wú)法有效進(jìn)行用電管理、監控和實(shí)時(shí)控制。

    利用遠程預付費電能管理系統，無(wú)需IC卡，可以實(shí)現計算機遠程集中抄表、實(shí)時(shí)監控、遠程充值和遠程控制，再通過(guò)預警信息和短信通知，以及APP，物管部門(mén)即可完成整個(gè)抄表、收費、控制和核查工作，實(shí)現高度信息化和自動(dòng)化，大大提高用電營(yíng)銷(xiāo)管理效率和水平，節約人力物力的同時(shí)，也提高了經(jīng)濟效益，同時(shí)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(yè)學(xué)院中南航空學(xué)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(jìn)行預付費電能管理，并可實(shí)現遠程。

    配電箱采用DDSY1352-NK系列預付費計量?jì)x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(chǎng)實(shí)現了以下功能：

1.集中抄表服務(wù)系統

    集中抄表服務(wù)程序包含三大模塊，除了常年運行的定時(shí)對所有儀表進(jìn)行集中遠程抄表以外，還集成了報警短信發(fā)送服務(wù)，能將電費金額預警和欠費預警自動(dòng)生成短信自發(fā)送給對應的宿舍用戶(hù)，該功能需要與硬件配合使用。

    系統默認半小時(shí)對所有表進(jìn)行一次遠程集中抄表，時(shí)間間隔支持個(gè)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(hù)（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(xún)，都支持excel格式導出的功能。

主要實(shí)現功能：

    登陸管理：管理操作員賬戶(hù)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(jìn)行配置；用戶(hù)管理：對宿舍用戶(hù)執行開(kāi)戶(hù)、銷(xiāo)戶(hù)、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢(xún)等操作；售電管理：對已開(kāi)戶(hù)的表進(jìn)行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢(xún)等操作；報表中心：提供售電財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢(xún)。               

    系統針對宿舍開(kāi)戶(hù)不僅支持一戶(hù)一表，也支持一戶(hù)掛多表的需要；同時(shí)支持和解決了項目改造后新老表切換時(shí)，老表金額轉入的問(wèn)題；支持峰谷電價(jià)，支持一表一電價(jià)；可對單表設置功率過(guò)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(chǎng)景中，系統提供了多項功能，針對開(kāi)戶(hù)、報警1、報警2、欠費、未開(kāi)戶(hù)、失聯(lián)狀態(tài)都有不同的顏色顯示；并且支持遠程對儀表進(jìn)行遙控，遙控的命令類(lèi)型如下：

1.電價(jià)下發(fā)；2.設置下發(fā)（下發(fā)報警金額閾值和過(guò)載功率閾值）；3.保電（強制儀表合閘）；4.恢復預付費（欠費自動(dòng)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(tài)為EXCEL）

    系統還將電能計量?jì)x表接入系統，進(jìn)行遠程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢(xún)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(zhuān)業(yè)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(gè)報表以供查詢(xún)，分別是日/月/年財務(wù)銷(xiāo)售統計報表、失聯(lián)表/通訊管理機查詢(xún)報表、能耗查詢(xún)報表、實(shí)時(shí)報警/歷史報警查詢(xún)報表，支持導出。以下是財務(wù)報表和預付費表日用能查詢(xún)報表：

登陸界面

    系統可以根據用戶(hù)要求定制個(gè)性化的系統登錄界面。

    售電、退電、開(kāi)戶(hù)時(shí)系統支持三聯(lián)單單據打印的功能，單據格式默認如下，可以由客戶(hù)確認后自由定制：

4  結束語(yǔ)

    隨著(zhù)社會(huì )生產(chǎn)的進(jìn)步，用戶(hù)用電量不斷增長(cháng)，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(shí)現“先交錢(qián)、后用電”，又可針對用戶(hù)用電性質(zhì)不同可在電力供應緊張或響應政府關(guān)于“節能減排”等號召時(shí)有選擇性的進(jìn)行限電?，F場(chǎng)通過(guò)遠程預付費的系統，實(shí)現了先交費后用電，可以避免學(xué)校的電費墊資問(wèn)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(wèn)題。

參照標準：

ISO/IEC11801 《綜合布線(xiàn)標準》

GB/50198 《監控系統工程技術(shù)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(shù)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(shù)規范》

DL/T 698.31-2010  《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-通用要求》

DL/T/814-2002       《配電自動(dòng)化系統功能規范》

DL/T5137-2001      《電測量及電能計量裝置設計技術(shù)規程》

GB2887               《計算站場(chǎng)地技術(shù)條件》

GB/T18460.3        《IC卡預付費售電系統 第3部分： 預付費電度表》