預付費電表的管理和應用

1. 智能電表的構成和原理

　　電子式智能電表,是在電子式電表的基礎上,近年來開發面世的高科技產品,它的構成、工作原理與傳統的感應式電能表有著很大的差別。感應式電表主要是由鋁盤、電流電壓線圈、永磁鐵等元件構成,其工作原理主要是通過電流線圈與可動鉛盤中感應的渦流相互作用進行計量的。而電子式智能電表主要是由電子元器件構成,其工作原理是先通過對用戶供電電壓和電流的實時采樣,再采用專用的電能表集成電路,對采樣電壓和電流信號進行處理,并轉換成與電能成正比的脈沖輸出,最后通過單片機進行處理、控制,把脈沖顯示為用電量并輸出。

　　通常我們把智能電表計量一度電時A/D轉換器所發出的脈沖個數稱之為脈沖常數,對于智能電表來說,這是一個比較重要的常數,因為A/D轉換器在單位時間內所發出脈沖數個的多少,將直接決定著該表計量的準確度。目前智能電表大多都采用一戶一個A/D轉換器的設計原則,但也有些廠家生產的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個A/D轉換器,這樣對電能的計量只能采用分時排隊來進行,勢必造成計量準確度的下降,這點在設計選型時應該注意。

　　2 .智能電表的特點

　　由于采用了電子集成電路的設計,再加上具有遠傳通信功能,可以與電腦聯網并采用軟件進行控制,因此與感應式電表相比,智能電表不管在性能還是操作功能上都具有很大的優勢。

　　(1)功耗:由于智能電表采用電子元件設計方式,因此一般每塊表的功耗僅有0·6w~0·7w左右,對于多用戶集中式的智能電表,其平均到每戶的功率則更小。而一般每只感應式電表的功耗為1·7w左右。

　　(2)精度:就表的誤差范圍而言,2·0級電子式電能表在5%~400%標定電流范圍內測量的誤差為±2%,而且目前普遍應用的都是精確等級為1·0級,誤差更小。感應式電表的誤差范圍則為+0·86%~-5·7%,而且由于機械磨損這種無法克服的缺陷,導致感應式電能表越走越慢,最終誤差越來越大。國家電網曾對感應式電表進行抽查,結果發現50%以上的感應式電表在用了5年以后,其誤差就超過了允許的范圍。

　　(3)過載、工頻范圍:智能電表的過載倍數一般能達到6~8倍,有較寬的量程。目前8~10倍率的表成正為越來越多用戶的選擇,有的甚至可以達到20倍率的寬量程。工作頻率也較寬,在40HZ~1000HZ范圍。而感應式電表的過載倍數一般僅為4倍,且工作頻率范圍僅為45~55HZ之間。

　　(4)功能:智能電表由于采用了電子表技術,可以通過相關的通信協議與計算機進行聯網,通過編程軟件實現對硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點,還具有了遠傳控制(遠程抄表、遠程斷送電)、復費率、識別惡性負載、反竊電、預付費用電等功能,而且可以通過對控制軟件中不同參數的修改,來滿足對控制功能的不同要求,而這些功能對于傳統的感應式電表來說都是很難或不可能實現的。

　　智能電表的發展方向

　　隨著智能電表的使用越來越廣泛，對我們的生活也產生了越來越多的有利影響，同時也在潛移默化的改變著我們的生活。

　　根據中國電網提出了總體規劃，并總結我國10年來電網電表的發展，我們可以得出圖2中顯示的結論：

　　要實現電表集中自動抄表,其前提是電表需首先實現智能化,這樣才能實現數據出戶,以達到集中抄表的目的,目前國內外常見的應用于集中抄表的電表有以下幾種形式。

　　3.機電結合的電度表

　　第一類機電結合的電度表,是在原有的機械表的基礎上,加裝電子式計數裝置和相應的控制、通訊電路,或加上IC卡讀寫接口以實現自動計量計費和控制;其基本結構是在原有機械電度表的轉盤上打孔或涂(貼)上能吸收光線的材料,通過光電轉換,將機械轉盤的轉動變換成電脈沖信號,再進行相應的計數處理。這類電度表由于其計量原理沒有改動,其計量精度和特性與機械表完全一樣,而成本相對較高,其優勢在于能充分利用現已安裝使用中的大量的機械電度表,且其計量原理為大眾所熟悉而容易接受。

　　另一類機電結合的電度表則是采用電子式計量電路在獲得數字式脈沖信號后,通過微型電機驅動字碼轉輪得到電能計數值,這種結構是最簡潔可行的電子式電度表的方案,但遺憾的是其對計量電路的要求較高,即要求所有的表都按一個固定的比例將電能值轉換為對應數量的數字脈沖,才能按正確的速度驅動微電機以轉動字輪。這個比例就是所謂的電表常數(imp/kWh),由于電路中所用的決定脈沖速度的定時元件大都是參數離散性較大的阻容元件,為了保證電度表的計量精度和產品的一致性,就必須在生產過程中加強對元件的篩選和對半成品的調校,也就是說要增加相應的人力物力的投入并要延長生產周期,從而使電度表的生產費用和成本有所增加。另外這種結構的電度表在數據收集和用戶繳費方式上與老式的機械表沒什么區別,應屬淘汰產品。

　　4. 全電子式電度表

　　全電子式電度表則是當今國內最先進的一類電度表,其采用先進的單片機技術和專門設計的電能測量集成電路,具有計量精度高、可防止竊電、自身損耗低和可靠性高等特點。其中的一些型號還具有復式計費功能。由于此類電度表的用電量數據已經數字化,可以很方便地與各種數據收集傳送電路配合組成自動計量計費的系統,是現行家用電度表的換代產品,該類產品的大量使用將節省供電部門大量的抄表計算工作,并能及時回收電費(先付費后用電),具有巨大的經濟效益和社會效益。

　　關于抄表方案,國內近幾年流行以下幾種模式:

　　(1)總線制集中抄表:電表部分采用智能電表,各戶智能電表信號線并接在一根總線上,總線連接到樓下轉接器,各樓轉接器與小區的集中器相連,由集中器集中供電。

　　(2)電力載波抄表:電力載波集中抄表系統是直接利用現有低壓輸電線路進行數據傳輸的集中抄表系統,省去了鋪線工程,優勢明顯。該系統集微電子技術、通訊技術和計算機技術于一體的高新產品,具有高可靠且安裝簡單等顯著特點,廣泛適用于城市及農村的電表、氣表抄收、計費和監控。但由于電力線是給用電設備傳送電能的,而不是用來傳送數據的,所以電力線對數據傳輸有許多限制:(1)配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用,所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區域范圍內傳送;(2)不同信號耦合方式對電力載波信號損失不同;(3)電力線存在本身固有的脈沖干擾。另外電力線上的高削減、高噪聲、高變形,使電力線成為一個不理想的通信媒介,但由于現代通信技術的發展,使電力線載波通信成為可能,其中數據信號的信噪比決定傳輸距離的遠近。電力線載波通信的關鍵就是選用一個功能強大的電力線載波專用Modem芯片。

　　全電子式電度表系統組成：

　　(1)遠傳表。具有脈沖輸出的水表、電表、氣表、熱表等計量表為遠傳表,其計量方式與傳統表一樣,不同的是在原基表上增加了脈沖輸出功能,每個脈沖代表一定的計量值。采集器通過遠傳表脈沖輸出端口采集脈沖。

　　(2)采集器。采集器能同時采集水表、電表、氣表、熱表等輸出的脈沖信息,并將這些脈沖信息轉換成計量認可的物理量,存儲在各采集器的存儲器中,通過管理微機,可以查詢系統中任意一戶的耗能信息,并在管理微機的抄表等命令下將用戶信息上傳。

　　(3)轉換器。轉換器的主要任務為:完成與采集器的數據通信工作,向采集器下達電量數據凍結命令,定時循環接收采集器的電量數據或根據系統要求接收某個電表或某組電表的數據。根據系統要求完成與主站的通訊,將用戶用電數據等主站需要的信息傳送到主站數據庫中。下行通道指的是轉換器與采集器之間的通信線路,主要有總線抄表系統、載波抄表系統和紅外抄表系統等三種方式。通信信道上行通道指的是轉換器與主站之間的通信線路,可以采用電話、無線、專線等通信介質。

　　(4)系統管理軟件功能。系統管理軟件以通訊為基礎,以數據庫為核心,提供數據處理、查詢、統計、報表、備份等功能;采用面向對象和模塊化相結合的方法,靈活支持不同客戶的要求,如特殊格式報表,權限控制等;持客戶原有的管理系統,可與其它管理軟件接口,提供數據接口和通訊接口,具有網絡通訊功能;可同時管理多個小區,對各小區設置通訊參數;電表管理,設置電表的原始參數、地址、及其狀態;費率管理,可任意設置多種費率,設置各能源的單價;用戶管理,管理和控制每戶的用量,管理用戶的結算方式;實時抄表功能,系統可抄取各能源表的實時數據;費用自動計算,實現將公共能源損耗平均分攤或按比例分攤到每戶并根據查表數據和單價,自動計算每產應交費用,以便向用戶收費;打印功能,打印各用戶費用清單;查詢功能,可隨時查詢任一戶、任一單元全部住戶及整個小區內所有住戶的耗能信息。

　　5.無線抄表

　　無線抄表是利用空間的無線信道實現數據傳送的,這樣的抄表方式毋須置疑是最為簡單、方便的抄表模式,甚至在最近建設部某通訊規約的討論稿中也初定了三表無線抄表使用的無線電頻點,但無線數據傳輸存在著在建筑物對無線電信號的反射、吸收等作用下,信號傳輸不穩定的問題,另外表具安裝位置、空間抗擾等也對其穩定工作有較大影響,同時無線電表產品自身也存在功耗等問題,因此該模式概念上雖然都很好,但真正大面積推廣應用還有相當的歷程。舊的事物消亡,新的事物產生,是辯證唯物主義發展觀中事物發展規律必然趨勢,同樣智能電表的發展是也是隨著科學技術的不斷進步而必然前進的,市場的需求也進一步推動了該產業的進步,因此,無論各地的用水管理部門還是智能電表生產廠家,都迫切需要有一個規范化的標準,以使目前的電表行業早日步入規范化、標準化的發展道路。

　　結論與展望

　　當前,全國電力供需矛盾突出,加強電力需求管理,控制不合理用電也是節約。實現電力需求管理和綜合電力資管理,是電力供應發展的方向。集中式智能電能表不僅能現電能計量、還能實現電能控制。當電力充足時,可復費電計量,降低電價,鼓勵用電;電力供用緊張時,可限制用電或止供電,提高電價,保證重點用電需求?，F在我國城鎮通訊絡已比較完備,并已延伸到各個角落,應用集中式智能電能構建智能電能管理系統,并結合通訊網絡技術,建立電能計，遠程抄表?用電負荷控制系統,實現電力供需平衡,保證網安全有著廣闊的應用前景,也為實現電力需求側管理提了一條新途徑。

　　智能抄表系統是利用當代微機技術、數字通訊技術與計量技術的完美結合，集能耗計量、數據采集、數據處理于一體，將城市居民能耗信息與綜合處理相結合的系統。該系統使公用事業部門及物業管理部門從根本上減輕人工上門抄表的繁雜勞動。準確而便捷的收費系統，既可節省人力，又可減少相關事業部門與客戶之間的糾紛，不但能提高管理部門的工作效率，也適應了現代用戶對繳費的新需求。