預(yù)付費(fèi)電表的管理和應(yīng)用

1. 智能電表的構(gòu)成和原理

　　電子式智能電表,是在電子式電表的基礎(chǔ)上,近年來(lái)開(kāi)發(fā)面世的高科技產(chǎn)品,它的構(gòu)成、工作原理與傳統(tǒng)的感應(yīng)式電能表有著很大的差別。感應(yīng)式電表主要是由鋁盤、電流電壓線圈、永磁鐵等元件構(gòu)成,其工作原理主要是通過(guò)電流線圈與可動(dòng)鉛盤中感應(yīng)的渦流相互作用進(jìn)行計(jì)量的。而電子式智能電表主要是由電子元器件構(gòu)成,其工作原理是先通過(guò)對(duì)用戶供電電壓和電流的實(shí)時(shí)采樣,再采用專用的電能表集成電路,對(duì)采樣電壓和電流信號(hào)進(jìn)行處理,并轉(zhuǎn)換成與電能成正比的脈沖輸出,最后通過(guò)單片機(jī)進(jìn)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(jì)量一度電時(shí)A/D轉(zhuǎn)換器所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)稱之為脈沖常數(shù),對(duì)于智能電表來(lái)說(shuō),這是一個(gè)比較重要的常數(shù),因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換器在單位時(shí)間內(nèi)所發(fā)出脈沖數(shù)個(gè)的多少,將直接決定著該表計(jì)量的準(zhǔn)確度。目前智能電表大多都采用一戶一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)原則,但也有些廠家生產(chǎn)的多用戶集中式智能電表采用多戶共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器,這樣對(duì)電能的計(jì)量只能采用分時(shí)排隊(duì)來(lái)進(jìn)行,勢(shì)必造成計(jì)量準(zhǔn)確度的下降,這點(diǎn)在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)該注意。

　　2 .智能電表的特點(diǎn)

　　由于采用了電子集成電路的設(shè)計(jì),再加上具有遠(yuǎn)傳通信功能,可以與電腦聯(lián)網(wǎng)并采用軟件進(jìn)行控制,因此與感應(yīng)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(yōu)勢(shì)。

　　(1)功耗:由于智能電表采用電子元件設(shè)計(jì)方式,因此一般每塊表的功耗僅有0·6w~0·7w左右,對(duì)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(yīng)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(jí)電子式電能表在5%~400%標(biāo)定電流范圍內(nèi)測(cè)量的誤差為±2%,而且目前普遍應(yīng)用的都是精確等級(jí)為1·0級(jí),誤差更小。感應(yīng)式電表的誤差范圍則為+0·86%~-5·7%,而且由于機(jī)械磨損這種無(wú)法克服的缺陷,導(dǎo)致感應(yīng)式電能表越走越慢,最終誤差越來(lái)越大。國(guó)家電網(wǎng)曾對(duì)感應(yīng)式電表進(jìn)行抽查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)50%以上的感應(yīng)式電表在用了5年以后,其誤差就超過(guò)了允許的范圍。

　　(3)過(guò)載、工頻范圍:智能電表的過(guò)載倍數(shù)一般能達(dá)到6~8倍,有較寬的量程。目前8~10倍率的表成正為越來(lái)越多用戶的選擇,有的甚至可以達(dá)到20倍率的寬量程。工作頻率也較寬,在40HZ~1000HZ范圍。而感應(yīng)式電表的過(guò)載倍數(shù)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(shù),可以通過(guò)相關(guān)的通信協(xié)議與計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件的控制管理。因此智能電表不僅有體積小的特點(diǎn),還具有了遠(yuǎn)傳控制(遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程斷送電)、復(fù)費(fèi)率、識(shí)別惡性負(fù)載、反竊電、預(yù)付費(fèi)用電等功能,而且可以通過(guò)對(duì)控制軟件中不同參數(shù)的修改,來(lái)滿足對(duì)控制功能的不同要求,而這些功能對(duì)于傳統(tǒng)的感應(yīng)式電表來(lái)說(shuō)都是很難或不可能實(shí)現(xiàn)的。

　　智能電表的發(fā)展方向

　　隨著智能電表的使用越來(lái)越廣泛，對(duì)我們的生活也產(chǎn)生了越來(lái)越多的有利影響，同時(shí)也在潛移默化的改變著我們的生活。

　　根據(jù)中國(guó)電網(wǎng)提出了總體規(guī)劃，并總結(jié)我國(guó)10年來(lái)電網(wǎng)電表的發(fā)展，我們可以得出圖2中顯示的結(jié)論：

　　要實(shí)現(xiàn)電表集中自動(dòng)抄表,其前提是電表需首先實(shí)現(xiàn)智能化,這樣才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)出戶,以達(dá)到集中抄表的目的,目前國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的應(yīng)用于集中抄表的電表有以下幾種形式。

　　3.機(jī)電結(jié)合的電度表

　　第一類機(jī)電結(jié)合的電度表,是在原有的機(jī)械表的基礎(chǔ)上,加裝電子式計(jì)數(shù)裝置和相應(yīng)的控制、通訊電路,或加上IC卡讀寫接口以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)和控制;其基本結(jié)構(gòu)是在原有機(jī)械電度表的轉(zhuǎn)盤上打孔或涂(貼)上能吸收光線的材料,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換,將機(jī)械轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變換成電脈沖信號(hào),再進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)數(shù)處理。這類電度表由于其計(jì)量原理沒(méi)有改動(dòng),其計(jì)量精度和特性與機(jī)械表完全一樣,而成本相對(duì)較高,其優(yōu)勢(shì)在于能充分利用現(xiàn)已安裝使用中的大量的機(jī)械電度表,且其計(jì)量原理為大眾所熟悉而容易接受。

　　另一類機(jī)電結(jié)合的電度表則是采用電子式計(jì)量電路在獲得數(shù)字式脈沖信號(hào)后,通過(guò)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)字碼轉(zhuǎn)輪得到電能計(jì)數(shù)值,這種結(jié)構(gòu)是最簡(jiǎn)潔可行的電子式電度表的方案,但遺憾的是其對(duì)計(jì)量電路的要求較高,即要求所有的表都按一個(gè)固定的比例將電能值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)數(shù)量的數(shù)字脈沖,才能按正確的速度驅(qū)動(dòng)微電機(jī)以轉(zhuǎn)動(dòng)字輪。這個(gè)比例就是所謂的電表常數(shù)(imp/kWh),由于電路中所用的決定脈沖速度的定時(shí)元件大都是參數(shù)離散性較大的阻容元件,為了保證電度表的計(jì)量精度和產(chǎn)品的一致性,就必須在生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)元件的篩選和對(duì)半成品的調(diào)校,也就是說(shuō)要增加相應(yīng)的人力物力的投入并要延長(zhǎng)生產(chǎn)周期,從而使電度表的生產(chǎn)費(fèi)用和成本有所增加。另外這種結(jié)構(gòu)的電度表在數(shù)據(jù)收集和用戶繳費(fèi)方式上與老式的機(jī)械表沒(méi)什么區(qū)別,應(yīng)屬淘汰產(chǎn)品。

　　4. 全電子式電度表

　　全電子式電度表則是當(dāng)今國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的一類電度表,其采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)和專門設(shè)計(jì)的電能測(cè)量集成電路,具有計(jì)量精度高、可防止竊電、自身?yè)p耗低和可靠性高等特點(diǎn)。其中的一些型號(hào)還具有復(fù)式計(jì)費(fèi)功能。由于此類電度表的用電量數(shù)據(jù)已經(jīng)數(shù)字化,可以很方便地與各種數(shù)據(jù)收集傳送電路配合組成自動(dòng)計(jì)量計(jì)費(fèi)的系統(tǒng),是現(xiàn)行家用電度表的換代產(chǎn)品,該類產(chǎn)品的大量使用將節(jié)省供電部門大量的抄表計(jì)算工作,并能及時(shí)回收電費(fèi)(先付費(fèi)后用電),具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　關(guān)于抄表方案,國(guó)內(nèi)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(hào)線并接在一根總線上,總線連接到樓下轉(zhuǎn)接器,各樓轉(zhuǎn)接器與小區(qū)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(tǒng)是直接利用現(xiàn)有低壓輸電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募谐硐到y(tǒng),省去了鋪線工程,優(yōu)勢(shì)明顯。該系統(tǒng)集微電子技術(shù)、通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新產(chǎn)品,具有高可靠且安裝簡(jiǎn)單等顯著特點(diǎn),廣泛適用于城市及農(nóng)村的電表、氣表抄收、計(jì)費(fèi)和監(jiān)控。但由于電力線是給用電設(shè)備傳送電能的,而不是用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的,所以電力線對(duì)數(shù)據(jù)傳輸有許多限制:(1)配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用,所以電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送;(2)不同信號(hào)耦合方式對(duì)電力載波信號(hào)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(gè)不理想的通信媒介,但由于現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,使電力線載波通信成為可能,其中數(shù)據(jù)信號(hào)的信噪比決定傳輸距離的遠(yuǎn)近。電力線載波通信的關(guān)鍵就是選用一個(gè)功能強(qiáng)大的電力線載波專用Modem芯片。

　　全電子式電度表系統(tǒng)組成：

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

　　(2)采集器。采集器能同時(shí)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(zhuǎn)換成計(jì)量認(rèn)可的物理量,存儲(chǔ)在各采集器的存儲(chǔ)器中,通過(guò)管理微機(jī),可以查詢系統(tǒng)中任意一戶的耗能信息,并在管理微機(jī)的抄表等命令下將用戶信息上傳。

　　(3)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器的主要任務(wù)為:完成與采集器的數(shù)據(jù)通信工作,向采集器下達(dá)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)命令,定時(shí)循環(huán)接收采集器的電量數(shù)據(jù)或根據(jù)系統(tǒng)要求接收某個(gè)電表或某組電表的數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)要求完成與主站的通訊,將用戶用電數(shù)據(jù)等主站需要的信息傳送到主站數(shù)據(jù)庫(kù)中。下行通道指的是轉(zhuǎn)換器與采集器之間的通信線路,主要有總線抄表系統(tǒng)、載波抄表系統(tǒng)和紅外抄表系統(tǒng)等三種方式。通信信道上行通道指的是轉(zhuǎn)換器與主站之間的通信線路,可以采用電話、無(wú)線、專線等通信介質(zhì)。

　　(4)系統(tǒng)管理軟件功能。系統(tǒng)管理軟件以通訊為基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心,提供數(shù)據(jù)處理、查詢、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、備份等功能;采用面向?qū)ο蠛湍K化相結(jié)合的方法,靈活支持不同客戶的要求,如特殊格式報(bào)表,權(quán)限控制等;持客戶原有的管理系統(tǒng),可與其它管理軟件接口,提供數(shù)據(jù)接口和通訊接口,具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能;可同時(shí)管理多個(gè)小區(qū),對(duì)各小區(qū)設(shè)置通訊參數(shù);電表管理,設(shè)置電表的原始參數(shù)、地址、及其狀態(tài);費(fèi)率管理,可任意設(shè)置多種費(fèi)率,設(shè)置各能源的單價(jià);用戶管理,管理和控制每戶的用量,管理用戶的結(jié)算方式;實(shí)時(shí)抄表功能,系統(tǒng)可抄取各能源表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);費(fèi)用自動(dòng)計(jì)算,實(shí)現(xiàn)將公共能源損耗平均分?jǐn)偦虬幢壤謹(jǐn)偟矫繎舨⒏鶕?jù)查表數(shù)據(jù)和單價(jià),自動(dòng)計(jì)算每產(chǎn)應(yīng)交費(fèi)用,以便向用戶收費(fèi);打印功能,打印各用戶費(fèi)用清單;查詢功能,可隨時(shí)查詢?nèi)我粦簟⑷我粏卧孔艏罢麄€(gè)小區(qū)內(nèi)所有住戶的耗能信息。

　　5.無(wú)線抄表

　　無(wú)線抄表是利用空間的無(wú)線信道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的,這樣的抄表方式毋須置疑是最為簡(jiǎn)單、方便的抄表模式,甚至在最近建設(shè)部某通訊規(guī)約的討論稿中也初定了三表無(wú)線抄表使用的無(wú)線電頻點(diǎn),但無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸存在著在建筑物對(duì)無(wú)線電信號(hào)的反射、吸收等作用下,信號(hào)傳輸不穩(wěn)定的問(wèn)題,另外表具安裝位置、空間抗擾等也對(duì)其穩(wěn)定工作有較大影響,同時(shí)無(wú)線電表產(chǎn)品自身也存在功耗等問(wèn)題,因此該模式概念上雖然都很好,但真正大面積推廣應(yīng)用還有相當(dāng)?shù)臍v程。舊的事物消亡,新的事物產(chǎn)生,是辯證唯物主義發(fā)展觀中事物發(fā)展規(guī)律必然趨勢(shì),同樣智能電表的發(fā)展是也是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步而必然前進(jìn)的,市場(chǎng)的需求也進(jìn)一步推動(dòng)了該產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步,因此,無(wú)論各地的用水管理部門還是智能電表生產(chǎn)廠家,都迫切需要有一個(gè)規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn),以使目前的電表行業(yè)早日步入規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展道路。

　　結(jié)論與展望

　　當(dāng)前,全國(guó)電力供需矛盾突出,加強(qiáng)電力需求管理,控制不合理用電也是節(jié)約。實(shí)現(xiàn)電力需求管理和綜合電力資管理,是電力供應(yīng)發(fā)展的方向。集中式智能電能表不僅能現(xiàn)電能計(jì)量、還能實(shí)現(xiàn)電能控制。當(dāng)電力充足時(shí),可復(fù)費(fèi)電計(jì)量,降低電價(jià),鼓勵(lì)用電;電力供用緊張時(shí),可限制用電或止供電,提高電價(jià),保證重點(diǎn)用電需求。現(xiàn)在我國(guó)城鎮(zhèn)通訊絡(luò)已比較完備,并已延伸到各個(gè)角落,應(yīng)用集中式智能電能構(gòu)建智能電能管理系統(tǒng),并結(jié)合通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立電能計(jì)，遠(yuǎn)程抄表?用電負(fù)荷控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電力供需平衡,保證網(wǎng)安全有著廣闊的應(yīng)用前景,也為實(shí)現(xiàn)電力需求側(cè)管理提了一條新途徑。

　　智能抄表系統(tǒng)是利用當(dāng)代微機(jī)技術(shù)、數(shù)字通訊技術(shù)與計(jì)量技術(shù)的完美結(jié)合，集能耗計(jì)量、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理于一體，將城市居民能耗信息與綜合處理相結(jié)合的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使公用事業(yè)部門及物業(yè)管理部門從根本上減輕人工上門抄表的繁雜勞動(dòng)。準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，既可節(jié)省人力，又可減少相關(guān)事業(yè)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(yīng)了現(xiàn)代用戶對(duì)繳費(fèi)的新需求。