Tiivistelmä: Tässä artikkelissa selitetään perinteisen IC-kortin prepaid-energiamittarin päätoiminnot, analysoidaan sen sovellusetuja ja -haittoja; esitellään yksityiskohtaisesti prepaid-energiamittarin toimintojen laajentuminen viestintätekniikan ja älykkään ohjaustekniikan integroinnin jälkeen sekä edistetään käytännön arvoa ja kuvataan prepaid-energiamittarin mahdollista teknistä kehitystä.
Avainsana: Ennakkoon maksettu energiamittari, sovellus, analyysi
Sähkömaksut ovat sähkönjakeluyritysten tärkein varojen lähde tuotannon ja kehityksen ylläpitämiseksi, ja niiden oikea-aikainen veloittaminen on tärkeää sähkönjakeluyritysten pääomankierrossa. Sähkönkulutusmallin "käytä sähköä ensin, maksa myöhemmin" vuosien ajan, laajan sähkön käyttäjäkunnan ja paikan päällä tapahtuvien sähkökatkosten ja tehon säännöstelyn teknisten keinojen sekä markkinatalouden kanssa yhteensopimattomien tukisäännösten vuoksi sähkönjakeluyritykset ottavat suoraan valtavan riskin sähkömaksujen veloittamisesta. Työvoimaa, taloudellisia resursseja ja operatiivista painetta on vuosien varrella käytetty. Tässä yhteydessä, jotta sähköjärjestelmän uudistukseen voidaan sopeutua paremmin, ennakkoon maksettuja sähkömittareita on käytetty laajalti.
Varhaisen ydinosaamiseen liittyvän tietoliikenneteknologian kypsymättömän soveltamisen vuoksi järjestelmän yhteensopivuudesta on tullut merkittävä este sähköenergian mittauksen hallintaan tarkoitettujen etämittareiden automaattisten lukujärjestelmien yleistymiselle ja soveltamiselle. Erityisesti tietoliikenneprotokollan yhteensopivuus ja valmistusstandardien epäjohdonmukaisuus ovat vaikuttaneet tähän. Tuolloisessa ympäristössä IC-korttityyppisillä ennakkoon maksetuilla energiamittareilla ei ollut muuta vaihtoehtoa kuin välttää tietoliikenneteknologian sovelluspullonkaula.
1. Korttityyppinen ennakkoon maksettu energiamittari
1.1 Päätoiminto
1.1.1 Mittaustoiminto: yksivaiheinen pätöenergian mittaus; tallentaa historiallista tehoa ja siinä on tehon jäädytystoiminto.
1.1.2 Monitariffitoiminto: Ohjelmoitava ajanjakso, useita tariffeja. Ajastimessa on lämpötilakompensointitoiminto.
1.1.3 Tiedonsiirtotoiminto: RS485-liitännällä ja infrapunatiedonsiirtoliitännällä. RS485-liitäntä on yleensä sähköisesti eristetty mittarin sisäpuolelta ja siinä on 220 V:n AC-pääsysuojaus.
1.1.4. Näyttötoiminto: LCD-näyttö, painike voi automaattisesti vaihtaa näyttöä, käyttöliittymä näyttää esimerkiksi jäljellä olevan määrän, kokonaistehon, nykyisen sähkön hinnan ja niin edelleen.
1.1.5. Tietojen kopiointi sähkön ostoa varten: yksi mittari, yksi kortti, eli yksi mittari voi vastata vain yhtä IC-korttia. Kun kortti asetetaan sähkönsiirtoa varten, mittarin sähkönkulutustiedot kopioidaan automaattisesti takaisin IC-kortille. Kun sähköä ostetaan uudelleen, kortin tiedot kirjoitetaan automaattisesti tietokoneeseen arkistointia ja tietojen varmennusta varten.
1.1.6. Mittarin latauksen muistutustoiminto: Yleensä mittarissa on näyttöhälytys ja sähkökatkoksen hälytys, jotka myös lisäävät kuorman katkaisutoimintoa.
1.1.7. Ylikuormituksen ohjaustoiminto: Asettamalla tehokynnyksen voidaan toteuttaa kuormapuolen ylikuormituksen virrankatkaisun hallinta. Virrankatkaisuaika voidaan asettaa kahdella tavalla: välitön katkaisu ja viivästetty katkaisu. Virta voidaan palauttaa painamalla painiketta tai asettamalla kortti.
1.1.8. Ennakkomaksutoiminto: mittari toteuttaa hallintamenetelmän, jossa ensin ostetaan sähköä ja sitten käytetään sähköä. Kun mittarissa ei ole sähkön latausta, mittarin kuormakytkin katkaisee automaattisesti kuorman virransyötön. Mittarin latauksen jälkeen mittari sulkeutuu uudelleen palauttaakseen kuorman virransyötön. Jatkuvan parannuksen myötä on lisätty ylitystoiminto, joka mahdollistaa kohtuullisen ylityksen todellisen tilanteen mukaan. Ylitys voidaan asettaa. Kun ylitys on suoritettu, mittari sammuu ja ylitysosuus veloitetaan ja vähennetään automaattisesti, kun mittari ladataan seuraavan kerran.
1.1.9. Hamstrauksen estotoiminto: Sähkön hintapolitiikan makrotason hallinnan ansiosta mittariin asetetaan hamstraustehon kynnysarvo, joka estää liiallisen tehon (määrän) lataamisen mittariin.
10. Tietoturvatoiminto: Järjestelmän tietoturvasuunnittelussa käytetään yleensä CPU-korttiteknologiaa. CPU-kortin sähköenergiamittarin ja CPU-kortin tietoturva-autentikointi suoritetaan energiamittarin ESAM-moduulin kautta. CPU-kortin energiamittarin MCU toimii vain tiedonsiirron roolissa todennusprosessin aikana, eikä se osallistu tietojen salaamiseen tai salauksen purkamiseen. Sähköä myytäessä voidaan useiden avaintodennustestien avulla toteuttaa toimintoja, kuten sähkön ostokortin vahvistus, lupa kirjoittaa tietoja sähkön ostokortille ja lupa kirjoittaa binääritiedoston poisto takaisin.
1.2 Tärkein etu
1.2.1 Mittariluennan tehokkuuden ja tarkkuuden parantaminen. RS485-liitännän ja infrapunatiedonsiirtoliitännän kautta vastaavaa kädessä pidettävää mittarinlukulaitetta voidaan käyttää erälukemiseen paikan päällä. Tällä on erittäin tärkeä vaikutus nykytilanteeseen, jossa sähkönjakeluyritysten hallinnoimien energiamittareiden määrä on kasvanut jyrkästi.
1.2.2 Ratkaistaan tehokkaasti maksurästien ongelma. Merkittävästi alennetaan sähkölaskujen perinnän käyttökustannuksia ja parannetaan sähkömaksujen perinnän turvallisuutta.
1.2.3 Lievitetään maksuvaikeuksien ristiriitaa. Asiakasmäärän suuren kasvun ja suhteellisen keskittyneiden maksuaikavälien vuoksi perinteinen veloitusmalli aiheuttaa helposti maksuruuhkia. Prepaid-energiamittareiden käyttöönotto on vähentänyt huomattavasti laskutuslaskujen ja palveluriskien painetta.
1.3 Sovelluksen ongelmat
1.3.1 Heikko hyökkäysten torjuntakyky. IC-kortin katoaminen ja vaurioituminen, erityisesti sen avoimet IC-kortin luku- ja kirjoitusportit, ovat alttiita ulkoisille hyökkäyksille. Hyökkäyksen jälkeen on vaikea saada todisteita, mikä voi johtaa sisäisen valvontajärjestelmän vikaantumiseen, ja sähkökiistojen syntyminen on erittäin helppoa.
1.3.2 Hallinta on vaikeaa. IC-korttien virrankulutuksen äkillisyyden ja satunnaisuuden vuoksi virransyöttöosasto on lisännyt myyntivoiman paineita. Samaan aikaan älykkäitä CPU-kortteja käytetään nykyään laajalti tietoturvan varmistamiseksi. Sen COS-järjestelmä ja dynaaminen avaintodennus varmistavat tietoturvan, mutta lisäävät samalla virrankulutuksen hallintaosaston työmäärää. Lisäksi monilinkkidemonstraatio lisää odottamattomien vikojen esiintyvyyttä.
1.3.3 Sähkön hintapolitiikan mukautumiskyky ei ole vahva. Sähkön hinta on määritetty ja kirjoitettu ennakkoon maksettuun energiamittariin sähköä ostettaessa. Koska IC-kortin ennakkoon maksettuun energiamittariin tallennettua sähkön hintaa ei voida muuttaa reaaliajassa, jokainen hinnanmuutos lisää paljon työmäärää sähköyhtiölle. Asiakkailla on myös alttiita kysymyksiin.
1.3.4 Tiedonkeruu ei ole oikea-aikaista. Se ei pysty heijastamaan asiakkaan sähkönkulutustilaa reaaliajassa, ei pysty tehokkaasti valvomaan sähkövarkauksia eikä vastaamaan sähkönhallinnan automaation reaaliaikaisiin hallintatarpeisiin.
1.3.5 Sähkön ostomenetelmän toiminnallisuus ei ole kovin skaalautuva. IC-kortteja tiedonsiirtovälineenä käyttävää ennakkomaksujärjestelmää ei ole helppo yhdistää tehokkaasti puhelinpankkiin, verkkopankkiin ja muihin sähkön ostomenetelmiin. Asiakkaat ostavat usein sähköä sähkönmyyntipisteistä korteilla, mikä heikentää sähkömarkkinoinnin palvelun laatua ja lisää sähköyhtiöiden työmäärää. Siksi IC-korttien ennakkoon maksettujen energiamittareiden käytännön sovelluksen ongelmien ja haittojen ratkaisemiseksi viestintäjärjestelmän yhteensopivuusongelma on ratkaistu. Ydinteknologian pullonkaulan läpimurto tarjoaa valtavan tilan, jota ennakkoon maksettujen energiamittareiden etäkäyttöön ei ehkä voida kuvitellakaan.
2. Ennakkomaksullisen energiamittarin ja etämittarinlukujärjestelmän integrointi
2.1Etämittarinluentajärjestelmän perusviestintämenetelmiin kuuluvat pääasiassa optinen kuituviestintä, puhelinlinjaviestintä, RS485-väylä, TV-kaapeli, internet, sähkölinjan kantoaallon viestintä, instrumenttiväylä, satelliittiviestintä, GPRS ja CDMA jne. Kaikilla viestintämenetelmillä on omat etunsa ja haittansa sekä sovellettavat näkökohdat. Yhdistettynä sähkönjakeluyritysten teollisuuden ominaispiirteisiin ja pienjänniteverkkojen kantoaallon hajaspektrin käytännön sovelluksiin, taajuushyppelyyn, edelleenlähetykseen ja välitykseen (paikallinen konsentraattori voi dynaamisesti asettaa kantoaallon mittarin dynaamisesti reitittimeksi tai transponderiksi sähkölinjan kautta) ja erikoissirujen käytännön sovelluksiin. Tällä hetkellä pienjänniteverkkojen automaattisessa mittarinluentajärjestelmässä käytetään enimmäkseen keskitettyä sähkölinjan kantoaallon mittarinlukumenetelmää, GPRS-etäsiirtoa ja prepaid-energiamittarien teknisiä ratkaisuja.
2.2Järjestelmän rakenne: keskitetty sähkönkulutuksen mittarinlukujärjestelmä koostuu keskitetyn lukemisen pääasemista, kerääjistä, keskittimistä, mittareista ja muista laitteista. Paikan olosuhteiden mukaan muodostetaan erillinen verkko, ja mittarinluku, ohjaus ja sähkönkulutuksen hallinta suoritetaan ohjelmiston avulla. Järjestelmä koostuu kolmesta fyysisestä kerroksesta ja kahdesta linkkikerroksesta. Pääaseman tiedonkeruu noudattaa tähtirakennetta, eli yksi virrankulutuksen hallintakeskus toimii useiden keskittimien hallintakerroksena; pääasema on yhdistetty tiedonkeskittimeen GPRS-verkon kautta; keräimet on yhdistetty pienjännitelinjojen kautta, keräimet on asennettu mittarilaatikkoon ja keräimet ja asiakkaan energiamittarit on kytketty rinnakkain RS485-liitännän kautta muodostaen asiakaskerroksen.
2.3 Järjestelmän ominaisuudet
2.3.1 Ota käyttöön PLC:n (sähköjohtojen kantoaallon) tiedonsiirtomenetelmä: sähköverkon topologian tehokas käyttö, helppo rakenne.
2.3.2 Perustietoryhmä: kaikki keskitetyn kopiointijärjestelmän asiakkaat voidaan valita kopiointia (pistekopiointi, täysi kopiointi), monipistekopiointia perustietoryhmän muodostamiseksi ja erilaisia analyysejä (linjahäviö, moninopeus, kuormitus jne.) varten erilaisten älykkäiden asiakkaiden hallintatarpeiden täyttämiseksi.
2.3.3 Ohjelmiston ja laitteiston yhdistelmä: Järjestelmän suunnittelussa on otettu täysin huomioon käyttäjien tarpeet ja mukavuus. Kiinteän laitteiston pohjalta kaikki järjestelmän toimintojen kompensointi, hallinnan muokkaaminen ja toimintojen lisääminen (etäohjauksen virransyöttö) suoritetaan taustaohjelmistolla.
2.3.4 Sen etuna on helppo asennus, korkea luotettavuus, hyvä turvallisuus ja vahva huollettavuus. Samalla projektikustannukset ovat alhaiset, järjestelmän ylläpito on yksinkertaista ja käyttökustannukset ovat alhaiset.
2.4 Päätoimintojen soveltaminen
Etäennakkomaksulla varustettu energiamittari toimii yhdessä virrankulutuksenhallintajärjestelmän kanssa ja toteuttaa toimintoja, kuten mittarin etäluentaa, etäennakkomaksua, sähkövarkauksien estoa ja kuormanhallintaa.
2.4.1 Mittarin etäluenta
Pääasema voi suorittaa satunnaisia mittarinluentoja ja arvioida luettujen tietojen perusteella, onko paikan päällä oleva energiamittari viallinen tai onko asiakkaan sähkönkulutus epänormaalia. Pääasema voi myös lukea mittarin mittarinlukurutiinin mukaisesti ja lähettää luetut tiedot sähkömarkkinoinnin hallintajärjestelmään sähkökustannusten laskentaa varten. Samalla pääasema voi myös asettaa sähköenergiamittarin raportoimaan kenttätietoja säännöllisesti etäasetuksilla.
2.4.2 etämaksu
Asiakkaat voivat ostaa sähköä eri muodoissa välttääkseen tehokkaasti maksupiikkejä. Kun asiakkaan mittarissa on jäljellä 0, mittari antaa laukaisusignaalin, joka katkaisee virransyötön sisäisellä releellä tai ulkoisella kuormanohjauskytkimellä, jolloin vältetään maksurästit. Etäennakkomaksumenetelmä on turvallinen ja luotettava, ja se estää vikoja, kuten kortin lukematta jäämisen ja tietovirheet, jotka johtuvat tiedonsiirrosta IC-kortin kautta. Samanaikaisesti, kun sähkön hintaa muutetaan, paikallisen energiamittarin sähkön hintaparametreja voidaan muokata erissä ja ajallaan pääaseman kautta, jotta varmistetaan, että paikallisen energiamittarin sähkön hintaparametrit synkronoidaan hinnanmuutoksen kanssa.
2.4.3 Varkaudenesto
Kun paikan päällä olevan sähkömittarin parametrit muuttuvat tai ilmenee vikoja, kuten jännitehäviö, virtahäviö tai väärä johdotus, sähkömittari voidaan automaattisesti ilmoittaa pääasemalle. Mene paikan päälle tarkastettavaksi. Tämä toiminto voi tehokkaasti varastaa sähköä ja estää ongelmia ennen niiden ilmenemistä.
2.4.4 kuormituksen hallinta
Pääasema voi kerätä paikallisen energiamittarin jännitteen, virran, tehon, sähkön ja muita tietoja kuormituksen analysointia ja hallintaa varten. Virtatietojen perusteella voidaan piirtää kuormituskäyrä sähkökuorman muutosten seuraamiseksi. Jännitetietojen perusteella voidaan laskea jännitteen kelpuusaste. Asettamalla energiamittariin pätötehon raja voidaan hallita asiakkaan ylikuormitusvirrankulutusta.
2.5 Vahvistusanalyysi
2.5.1 Mittarin etäluennan ansiosta mittarinlukijoiden työvoimakustannuksissa voidaan säästää paljon. Samalla voidaan välttää manuaalisen mittarinluennan virheet ja mittariviat voidaan löytää ajoissa, mikä parantaa palvelutasoa.
2.5.2 Ennakkomaksun käyttöönoton ansiosta maksurästit ovat pienentyneet huomattavasti, sähkömaksujen perintäaste on parantunut ja sähkömaksujen perintähallinnassa paikan päällä tapahtuvan sähkönjakelun palautuksen käyttökustannukset ovat pienentyneet.
2.5.3 Koska paikan päällä olevan sähkömittarin toimintatilaa voidaan seurata verkossa, se voi tehokkaasti estää sähkövarkauksia ja vähentää tuntematonta sähköhäviötä.
2.5.4 Automaattisen kuormituksen ohjauksen ansiosta ylikuormitusmittarin palaminen vältetään, ja samalla vältetään ilmiö, jossa asiakkaat eivät tee käyttöaikaperusteista sähkön hinnan ja tehonkulutuksen arviointia sähkönkulutuksen aliraportoinnin vuoksi.
3. Acrelin ennakkoon maksettujen tuotteiden sovellusskenaario
3.1 Toiminto
Ennakkoon maksetun mittarin sähkömaksujen kerääminen, hallinta, maksurästien poisto; jälkimaksujen hallintamoduuli; energiankulutuksen analyysimoduuli;
Vuokran ja kiinteistömaksujen sekä rästien perintä;
Jaetut sähkölaskut yleisillä alueilla;
Mittarien lukeminen ja mittaus julkisilla alueilla ja sähköasemilla;
Ennakkomaksu + rakennuksen energiankulutus, luokiteltu ja alanimikkeittäin mitattu integroitu järjestelmä;
Keskitetty kiinteistöryhmien taloushallinto ja valvonta, erilliset valtuudet osakiinteistöille;
Langaton ratkaisu on helppo muokata ja helposti debugata
4. Nopea tuotteen valinta:
5. Johtopäätös
Vaikka perinteisten prepaid-energiamittareiden monet haitat ovat yhä ilmeisempiä, koska ne eivät pysty vastaamaan nykyaikaisen sähkönhallinnan tarpeisiin, lyhyellä aikavälillä, erityisesti alueilla, joilla asiakaskunta on suhteellisen hajallaan, niillä on silti tietty soveltamisaste. Toisaalta yhteiskunnan jatkuvan kehityksen myötä prepaid-energiamittarit integroituvat tiiviimmin viestintätekniikkaan ja älykkääseen ohjaustekniikkaan (esimerkiksi mobiiliviestintätekniikkaan perustuvat etäprepaid-energiamittarit voivat korvata kokonaan perinteiset IC-korttiprepaid-energiamittarit. Energiamittarin soveltamisala). Prepaid-energiamittareiden osalta on väistämätön teknologinen kehitystrendi, että niillä on "etäreaaliaikaisen älykkään ohjauksen" toiminto laajentuakseen suurempaan maailmaan. Sähkönjakeluyrityksille "etäreaaliaikaisen älykkään ohjauksen" toiminnon suosio ja soveltaminen voivat myös jatkuvasti parantaa päivittäisen sähkönkulutuksen hallintatasoa ja palvelun laatua.
Viitteet:
[1] Acrel Enterprise -mikroverkon suunnittelu- ja sovelluskäsikirja. Versio 2022.05
Julkaisuaika: 29.4.2025