摘要：该文通过对预付费电能表及其售电管理系统的技术招标，探讨了目前许多IC卡电能表及其售电管理系统技术解决方案，并进行了技术方案论述以及具体技术方案的优化，细化等过程，得出了最佳IC卡预付费电能表的新型技术方案。关键词：预付费；载波；数传电能表中图分类号：TM933.4文献标志码：B文章编号:1003-0867(2006)07-0005-03目前供电企业一户一表改造结束后，县电力企业低压用户数量剧增，大多数都在十几万户以上，给供电企业的抄表、收费工作带来了十分艰巨的任务，特别是用户拖欠电费现象的日趋严重，加大了催费、收费方面的工作量，加大了按时收缴电费的难度。为了解决好这些问题，先购电后用电这一结算方式自然成了对长期严重拖欠电费现象用户的最佳解决途径，亦即预付费结算方式自然就成了最佳解决方案。实施预付费结算方式以后，还需要对用户的负荷进行在线检测，并按日、月、季、年统计分析用户实际用电量，进行线损率计算，这就需要具备远方抄表系统等功能。因此，预付费和载波数传电能表技术自然就成为我们理想的解决方案。通过预付费电能表技术，我们对用户实施先购电后用电这一目的，通过远抄数传电能表技术，我们实现对用户、对线路进行电量统计、多级线损分析、负荷曲线分析、用电异常检测（防窃电）以及电能质量、电压、功率等进行有效检测等目的，从而达到两全其美的供用电管理效果。我们汉中市区电力局最近在预付费电能表技术招标工作方面就是本着这一原则进行招标，探讨了技术招标方式，就目前现有IC卡预付费电能表的技术方案，进行了研讨以及具体技术方案的优化、细化等过程，得出了最佳的IC卡预付费电能表的新型技术方案，达到了目前最佳的技术与经济效果。1技术方案的具体确定我们首先对预付费电能表，如有卡售电的接触式IC卡电能表和非接触式IC卡电能表，以及无卡售电方式电能表的优缺点进行了评细的分析比较，并对新开发的电力线载波预付费数传电能表作了介绍和分析。为了实现电能表的数传，还对各种传输网络进行了分析比较，如低压电力线载波、无线数传电台、GSM/GPRS无线网络、RS-485等网络及其组网方式。由于本文篇幅有限，在此不作详细介绍。通过分析比较后，我们可以认为：利用低压电力线载波通信接口实现远程数传功能，实现远程预付费载波数传及远方抄表功能，是最经济实惠、最方便控制，而且是一举两得的最佳方案。为了使该最佳方案得到落实，我们在招标时，对该方案进行了进一步的细化和优化。2技术方案的细化与优化为了安全可靠、完美实现我们所选择的最佳技术方案，使其达到尽善尽美的理想效果，我们对招标中的电能表具体技术方案还做了进一步的细化和优化工作。剔除其目前已有产品及其系统所存在的技术弊端，加入我们自己构思设计的技术改进方案和具体的细化与优化技术方案，使其系统更加安全、可靠，性能更加卓越。2.1预付费载波数传电能表及集中控制器的优化电力载波数传预付费电能表（以下简称电能表）实际是一种采用了大规模集成电路、专用载波模块、高性能CPU和RTC时钟芯片，可按峰、谷、平时段累计计量交流有功电能和需量，并实现了远程数传预付费的新型高性能电能表。计量组件实现电能数据采集和窃电检测，电力线载波模块实现电能数据传送和控制；主控单元实现预付电费不同时段的自动计算和扣除；控制电路根据电费余额自动实现通断，限定用电的最大负荷，实行超负荷自动断电等，可以方便地实施远程控制。该类型的电能表必须同时具备预付费及电力线载波数传两种功能，预付费方式以电力线载波数传预付费售电方式为主，以非接触式IC智能射频卡（内装MCU，ASIC等）式IC卡售电方式为副，以利用掌上电脑或笔记本电脑进行现场临时应急售电方式为应急备用。利用电能表的电力线载波数传功能对用户用电情况进行实时检测、远方抄表和用电管理等。从电力结算中心到电能表数据集中器(数据终端)之间的通信方式为电话线通信方式或GPRS数据流通信。电子式电能表的显示方式必须采用液晶（LCD）屏幕全汉字显示，清晰直观，LCD在正常使用条件下寿命大于15年；显示窗口读数为6位（含一位小数），满读数为99999.9；掉电（断电）保护；停电时数据保存期为30年，复电后程序从断点处开始运行；电能表使用寿命大于15年，表壳采用密封防尘结构，阻燃抗老化。单只电能表的平均功耗：≤4VA，1.5W；启动电流0.003I_b；具有防潜动逻辑设计；正常工作温度：-25～ 55℃；极限工作温度：-45～ 70℃；正常工作电压：154～286V；频率：50Hz±5％。电能表要求具有防磁、防振、耐冲击、耐高压、耐腐蚀、耐辐射；静电放电抗干扰性大于8kV；电快速脉冲群抗干扰性大于4.8kV；辐射电磁场抗干扰性大于8kV；浪涌抗干扰性大于4.5kV；软件和硬件都进行抗干扰处理。电能表集中控制器的优化：集中控制器的控制电能表容量≥1000只；接力中继深度为3级；集中器采用多种抗雷击措施；具备MODEM保护电路；远程数传传递参数时间为0.5s每个参数；通信方式为低压电力线载波；传输速率为9600bit/s；电话线接口为RJ11；另外，数据集中控制器对于电网结构来说应该具有自适应、自感知、自学习、自记忆功能。2.2电力线载波数传预付费售电功能的优化电能表必须具有内部开关性能优良、控制可靠、质量卓越、准确计量的电能表。具有严防“误通信、误读卡、误动作、误计量”的“四误”功能。电能表内部的IC卡预付费设备功能具有专用特制的加密防盗功能的读写器。售电机与IC卡预付费电能表之间的信息交换必须采用安全的加密算法来保证，加密信息应该包括有关操作人员信息及用电方和供电方人员的信息等。售电操作软件：在功能方面除了正常管理需要的功能，如权限管理、IC卡预付费设备管理、数据库后台管理、数据查询、数据统计、各种报表等以外，还应该具备各种数据自动检测分析功能，如数据错误分析、返回数据分析、客户实际用电量与购电量对照分析，客户实际用电负荷（功率）分析、客户购电记录分析等，对于有问题的客户由计算机发出提示及报警，管理人员再进行详细分析与处理等功能。严防购买性能单一、功能简单的售电操作软件。权限管理：为了使售电系统内的所有操作人员形成相互制约的监督机制，应该按照职责权限分别设置超级管理员（超级管理卡）、资料管理员（资料管理卡）、售电管理员（售电管理卡）、资料员（资料员卡）、售电员（售电员卡）、抄表员（抄表员卡）、检定员（测试卡）等。在塔型售电系统权限管理体系的基础上，必须将每个人员的名称、身份、口令、密码等个人信息和操作信息等全部记录在自己的专人专卡上，实施专人专卡专用，无卡不能进入、无卡不能操作，无卡就没有任何权限。卡与卡之间形成互相监督制约机制，也就是等于操作人之间形成互相监督制约的安全机制，同时将每个操作人员的个人信息及操作记录等，在后台数据库上进行资料备份，从而保证了安全的监督制约机制。负荷可调：任意设置控制功率，超预设负荷上限自动断电。当电能表当前功率超过用户功率限额，电能表会自动跳闸报警，等待5分钟，表计会自动重合闸，同时超功率报警跳闸次数累计加一，如果超功率报警跳闸次数超过额定超功率报警跳闸次数(具体次数由供电部门设定)，则表计无法自动重合闸，用户必须办理增容手续，才能使表计重新恢复供电。防窃电功能：有报警功能。报警方式为，将用户的窃电信号通过电力线载波和电话线通过计算机指令传输到电力结算中心的计算机上，由计算机通过软件自动发出窃电信号的报警信息。在每月内，抄表人员按照上、中、下旬三次进行远程抄表获取信息，或者由计算机自动进行远程抄表获取信息。具有用电监察功能，接口电路具有防静电攻击及防电气短路的措施，安全可靠。显示信息：显示系统数据、显示剩余电量、充值电量、已用电量、累积电量、相关信息等。当用户的用电情况发生变化时，资料库信息及售电系统信息可根据变化情况进行随时调整。当剩余电量不足时（电量数根据需要任意设定），或低于设定值时，当表内剩余电费低于设定的报警门限时，电费报警标志“！”会以1s的频率闪烁，同时故障指示灯会高频闪烁，提醒用户购电。当表内剩余电费低于零（包括零）时，电能表会自动跳闸，用户购电后电能表充值，即可恢复供电。2.3电力线载波数传远抄功能的优化电能表能通过电力线载波进行信息通信，既能实现远方抄表，又能实现远方在线实时检测和监视等功能。能对用户的用电情况实现远程监视、远程报警及送电、停电功能。在功能优化方面首先应该考虑的是远方抄表工作方面正常管理所需要的各种功能，如抄表人员的权限管理、人员分级管理、分级操作管理、后台数据库（sqlserver）管理、数据库维护、数据库备份、数据库设置、抄表员表数据管理、管理员操作数据管理、远方抄表系统历史数据记录管理，抄表系统日、周、月、季、年抄表数据管理等，各种数据查询、各种数据统计、各种报表等。然后还应该设计编制具备各种数据自动检测分析功能，例如数据错误分析、远方抄表返回数据分析、用户年、月、日同期用电量对照分析，客户实际用电负荷（功率）分析等，分析判断后对于有问题的客户由计算机发出提示及报警，管理人员再根据计算机自动提示的资料依据等再进行具体化的人工详细分析及问题处理。最后还要编制远方抄表数据与电费数据库之间的接口程序，将远方抄表数据通过软件直接传入电费数据库后进行线损计算或电费计算等工作，形成一套完整的自动抄表、计算、收费等系统。必须具有用电异常报警提示，设置若干小时（天）无用电记录，自动提示系统（防表外盗电）。抄表速度要大于150户/分钟。电力线载波数传等返回数据必须与供电局的电费数据库进行有效连接，方便抄表、以及转换成SQLSERVER2000或ORACLE数据库格式进行计算等工作。通信的寻址功能准确无误、安全可靠。数据有效传输距离，主干线大于3000m。数据集中器还要求：远程用电监控或用户负荷监控，支持后台系统远程实时监控电能表，对电能表情况进行分析；校时功能：可实现系统校时；自诊断功能：可自动进行系统检测，发现异常有记录和报警；能够实施交互命令，支持后台系统进行命令级交互命令操作。2.4电力线载波数传预付费售电软件的优化电力线载波数传预付费售电系统管理软件功能应完备，应该满足售电管理系统复杂性要求及安全性、可靠性的优化要求。作为电力线载波数传预付费售电系统软件来说，在功能方面首先应该考虑的是正常管理所需要的各种功能，如权限管理、人员分级管理、权限分级管理、专人专卡管理、分级操作管理、读写卡管理、读写器管理、后台数据库（sqlserver）管理、数据库（sqlserver）维护、数据库（sqlserver）备份、数据库（sqlserver）设置、售电员（售电员卡）售电数据管理、管理员（管理员卡）操作数据管理、资料员（资料员卡）操作数据管理、抄表员（抄表员卡）抄表数据管理，购电卡售电数据管理、购电卡返回数据管理、抄表卡返回数据管理、售电系统历史数据记录管理，日、周、月、季、年售电数据统计报表等，每个售电员的售电操作数据统计报表等，各种数据查询、各种数据统计、各种报表等。然后还应该设计编制具备各种数据自动检测分析功能，例如数据错误分析、IC卡（包括购电卡和抄表卡等）返回数据分析、客户实际用电量与购电量对照分析，客户实际用电负荷（功率）分析、客户购电记录分析等，分析判断后对于有问题的客户由计算机发出提示及报警，管理人员再根据计算机自动提示的资料依据等再进行具体化的人工详细分析及问题处理。同时还要求提供全套系统的免费扩展、免费升级、免费维护、免费更改。3结论本文探讨了目前现有IC卡预付费电能表的技术方案，并进行了技术方案研讨以及具体技术方案的优化、细化等过程，得出了最佳的IC卡预付费电能表的新型技术方案。该技术方案不但克服了以前IC卡预付费电能表所固有的缺点，而且主要防范了接触式IC卡电能表在技术质量上存在的主要缺陷及问题，提高了预付费电能表及其售电卡的使用寿命，提高了预付费电能表、售电卡和售电管理系统的安全性、合理性、可靠性和科学性，而且能够利用表内的电力线载波功能对用户进行在线检测、远方抄表与在线分析等工作，方便了电力部门及时掌握用户的用电情况，随时可对用户的用电负荷、用电量等情况进行监测与管理，给电力部门的负荷管理、线损管理等管理工作带来了许多便利。