宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院項目預付費宿舍水電管理系統(tǒng)的設計與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘要：介紹宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院項目預付費宿舍水電管理系統(tǒng)，采用智能預付費儀表進行遠程分合控制，達到預付費使用功能。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3200型遠程預付費電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的收費和能效管理。

關(guān)鍵詞：學校；宿舍；用電安全；預付費電能表；Acrel-3200型；遠程預付費電能管理系統(tǒng)

0  概述 

本項目為宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院項目預付費宿舍水電管理系統(tǒng)。根據(jù)預付費售電的要求，需要對宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院的宿舍配電回路進行預付費電能管理，以保證先收費后用電。

1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

本監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院宿舍進行收費管理和安全用電管理；監(jiān)控范圍為樓層ADF300-III-36D(12S)-Y多回路計量箱6臺，分2條總線，現(xiàn)場電表通過屏蔽雙絞線和設置于采集箱的串口服務器進行通訊，將數(shù)據(jù)上傳至預付費系統(tǒng)后臺，實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通，完成能效管理和收費管理的系統(tǒng)功能。

本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層；

如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡拓撲圖

間隔設備層主要為：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(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡通訊層主要為：串口服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集并傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，一般都采用二根連線，接線簡單方便；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(shù)據(jù)但是在同一時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率達到10Mbps。

RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達30個設備，傳輸距離能達到1.2km。

2  遠程預付費電能管理系統(tǒng)主要功能

      整個系統(tǒng)軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務系統(tǒng)，遠程預付費電能管理系統(tǒng)，以及用戶查詢系統(tǒng)。

      集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統(tǒng)包含所有開戶、售電、遙控及報表功能。主要特點如下：

a. 快速配置，即裝即用：將電表和通訊管理機配置導入系統(tǒng)就可以使用；

b. 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態(tài)實時性可到3分鐘以內(nèi)；

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

d. 遠程售電：財務集中管理，電量實時下發(fā)，并比對充值次數(shù)防止；

e. 數(shù)據(jù)安全：網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數(shù)據(jù)竊電；

f. 遠程控制：可對任意一塊電表執(zhí)行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；

g. 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；

      傳統(tǒng)的IC卡預付費售電管理系統(tǒng)實現(xiàn)了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數(shù)據(jù)依賴于購電卡，用戶用電數(shù)據(jù)滯后于發(fā)生時間，不僅需要人工抄表，也無法進行用電管理、監(jiān)控和實時控制。

     利用遠程預付費電能管理系統(tǒng)，無需IC卡，可以實現(xiàn)計算機遠程集中抄表、實時監(jiān)控、遠程充值和遠程控制，物管部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現(xiàn)高度信息化和自動化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節(jié)約人力物力的同時，也提高了經(jīng)濟效益，同時還具有防信息泄露防竊電的安全功能。

3  案例分析

宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院項目預付費宿舍水電管理系統(tǒng)采用DTSY1352-NK系列預付費計量儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、剩余電量、剩余金額。

現(xiàn)場實現(xiàn)了以下功能：

1.集中抄表服務系統(tǒng)

集中抄表服務程序包含三大模塊，除了常年運行的定時對所有儀表進行集中遠程抄表以外，還集成了報警發(fā)送服務，能將電費金額預警和欠費預警自動生成手機自發(fā)送給對應的商鋪用戶，該功能需要與硬件配合使用。

系統(tǒng)默認半小時對所有表進行一次遠程集中抄表，時間間隔支持個性化配置。

2.遠程預付費電能管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶（宿舍）管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統(tǒng)大致運行和操作流程如下：

本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出的功能。

a) 登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

b) 系統(tǒng)設置：對建筑、儀表及默認參數(shù)進行配置；

c) 用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、抄表導出及記錄查詢等操作；

d) 售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

e) 報表中心：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。

系統(tǒng)針對商鋪開戶不僅支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要；同時支持和解決了項目改造后新老表切換時，老表金額轉(zhuǎn)入的問題；支持峰谷電價，支持一表一電價；可對單表設置功率過載的閾值，也支持設置單表金額報警的兩級閾值。

批量遠程操作場景中，系統(tǒng)提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、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行遙控，遙控的命令類型如下：

1.電價下發(fā)；2.設置下發(fā)（下發(fā)報警金額閾值和過載功率閾值）；3.保電（強制儀表合閘）；4.恢復預付費（欠費自動跳閘的模式）；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(tǒng)還將電能計量儀表接入系統(tǒng)，進行遠程集中抄表后，提供了輔助的能耗查詢報表，為能耗分析、用能比對和安全用電提供強有力的依據(jù)。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務銷售統(tǒng)計報表、失聯(lián)表/通訊管理機查詢報表、能耗查詢報表、實時報警/歷史報警查詢報表，支持導出。以下是財務報表和預付費表日用能查詢報表：

4  結(jié)束語

隨著社會生產(chǎn)的進步，在高校宿舍用電量不斷增長、對供電質(zhì)量要求不斷提高的同時，也存在大量安全隱患的情況，加重了高校宿舍管理的困難。為了使高校宿舍提高電費收繳率，規(guī)避惡意欠費造成的經(jīng)濟損失，方便宿舍管理、避免安全隱患，我公司特提供成套的預付費解決方案，系統(tǒng)不但可以預收電費，實現(xiàn)“先交錢、后用電”，又可針對用戶有選擇性的進行限電。

參照標準：

ISO/IEC11801       《綜合布線標準》

GB/50198           《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB50052-2009       《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

GB50054-2011       《低壓配電設計規(guī)范》

IEC 61587          《電子設備機械結(jié)構(gòu)系列》

DL/T448-2000       《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)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(guī)范》

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

DL/T/814-2002      《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

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

GB2887             《計算站場地技術(shù)條件》

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

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電