Résumé : Cet article expose les principales fonctions du compteur d'énergie prépayé à carte IC traditionnel, analyse ses avantages et ses inconvénients d'application ; présente en détail l'extension des fonctions du compteur d'énergie prépayé après l'intégration de la technologie de communication, de la technologie de contrôle intelligent et promeut la valeur pratique, pour décrire la tendance possible du développement technique du compteur d'énergie prépayé.
Mot-clé : Compteur d'énergie prépayé, application, analyse
Les tarifs d'électricité constituent la principale source de financement des entreprises de distribution d'électricité pour maintenir leur production et leur développement. Leur ponctualité joue un rôle important dans la circulation de leurs capitaux. En raison du modèle de consommation d'électricité « utiliser l'électricité d'abord, payer plus tard », de la diversité des utilisateurs, des moyens techniques de coupure et de rationnement de l'électricité sur site, ainsi que de l'incompatibilité des réglementations avec l'économie de marché, les tarifs d'électricité représentent un risque important pour les entreprises de distribution d'électricité. Au fil des ans, ils ont investi des ressources humaines, financières et opérationnelles considérables. Dans ce contexte, afin de mieux s'adapter à la réforme du système électrique, les compteurs d'électricité prépayés ont été largement utilisés.
En raison du manque de maturité des premières technologies de communication liées au cœur de métier, la compatibilité du système est devenue un obstacle majeur à la popularisation et à l'application du système de télérelève automatique des compteurs pour la gestion de la facturation de l'énergie électrique, notamment en raison de la compatibilité du protocole de communication et de l'incohérence des normes de fabrication. Dans le contexte actuel, le compteur d'énergie prépayé à carte à puce n'avait d'autre choix que d'éviter le goulot d'étranglement des technologies de communication.
1. Compteur d'énergie prépayé de type carte
1.1 Fonction principale
1.1.1 Fonction de mesure : mesure monophasée de l'énergie active ; économie d'énergie historique et fonction de gel de l'énergie.
1.1.2 Fonction multitarif : Période de réglage programmable, tarifs multiples. L'horloge de temporisation dispose d'une fonction de compensation de température.
1.1.3 Fonction de communication : avec interface RS485 et interface de communication infrarouge. L'interface RS485 est généralement isolée électriquement de l'intérieur du compteur et dispose d'une protection d'accès contre les surtensions 220 V CA.
1.1.4. Fonction d'affichage : écran LCD, le bouton peut automatiquement faire défiler l'affichage, l'interface affiche le montant restant, la puissance totale, le prix actuel de l'électricité, etc.
1.1.5. Fonction de copie des informations d'achat d'électricité : un compteur correspond à une carte, ce qui signifie qu'un compteur ne peut correspondre qu'à une seule carte à puce. Lorsque la carte est insérée pour la transmission d'électricité, les informations de consommation électrique du compteur sont automatiquement copiées sur la carte à puce ; lors d'un nouvel achat d'électricité, les informations de la carte sont automatiquement enregistrées dans l'ordinateur pour archivage et vérification des données.
1.1.6. Fonction de rappel de recharge du compteur : Généralement, il existe une alarme d'affichage et une alarme de panne de courant, augmentant également la fonction de coupure de charge.
1.1.7. Fonction de contrôle de surcharge : Le réglage du seuil de puissance permet de contrôler la mise hors tension en cas de surcharge côté charge. Le délai de mise hors tension peut être réglé de deux manières : immédiate ou différée. Le courant peut être rétabli en appuyant sur le bouton ou en insérant la carte.
1.1.8. Fonction de contrôle prépayé : le compteur gère l'achat d'électricité, puis sa consommation. En cas de charge nulle, l'interrupteur de charge coupe automatiquement l'alimentation de la charge. Une fois la charge terminée, le compteur se referme pour rétablir l'alimentation de la charge. Grâce à des améliorations continues, une fonction de découvert a été ajoutée, permettant un découvert modéré en fonction de la situation. Ce découvert est paramétrable. Une fois le découvert terminé, le compteur s'éteint et le découvert est automatiquement débité et déduit lors de la prochaine recharge.
1.1.9. Fonction anti-accumulation de puissance : En raison du macro-contrôle de la politique de prix de l'électricité, afin d'empêcher qu'une puissance (quantité) excessive ne soit facturée au compteur, le client est empêché de facturer trop de puissance (quantité) à la fois en définissant le seuil de puissance d'accumulation dans le compteur.
10. Fonction de protection de sécurité : Généralement, la technologie de la carte CPU est utilisée pour la conception de la sécurité du système. L'authentification de sécurité du compteur d'énergie électrique à carte CPU et de la carte CPU est réalisée via le module ESAM du compteur d'énergie. Le microcontrôleur du compteur d'énergie à carte CPU assure uniquement la transmission des données pendant le processus d'authentification et ne participe pas au chiffrement ni au déchiffrement des données. Lors de la vente d'électricité, une série de tests d'authentification par clé permet d'effectuer des opérations telles que la confirmation de la carte d'achat d'électricité, l'autorisation d'écrire des informations sur la carte d'achat d'électricité et l'autorisation de réécrire le fichier binaire effacé.
1.2 Avantage principal
1.2.1 Améliorer l'efficacité et la précision de la lecture des compteurs. Grâce à l'interface RS485 et à l'interface de communication infrarouge, le lecteur de compteurs portable correspondant peut être utilisé pour la transcription par lots sur site. Cela a un impact majeur sur la situation actuelle, marquée par la forte augmentation du nombre de compteurs d'énergie gérés par les entreprises de distribution d'électricité.
1.2.2 Résoudre efficacement le problème des impayés. Réduction significative des coûts de fonctionnement liés au recouvrement des factures d'électricité et renforcement de la sécurité du recouvrement des factures.
1.2.3 Réduire les difficultés de paiement. Avec l'augmentation importante du nombre de clients et la concentration relative des créneaux horaires de paiement, le modèle de facturation traditionnel peut facilement engendrer des embouteillages. L'utilisation de compteurs d'énergie prépayés a considérablement réduit la pression sur les frais de compteur et les risques liés au service.
1.3 Problèmes dans l'application
1.3.1 Faible capacité anti-attaque. La perte ou l'endommagement de la carte à puce, notamment de ses ports de lecture et d'écriture ouverts, la rendent vulnérable aux attaques externes. Il est difficile d'obtenir des preuves après une attaque, ce qui entraîne une défaillance du système de contrôle interne et facilite les conflits électriques.
1.3.2 La gestion est complexe. En raison de la soudaineté et du caractère aléatoire de l'achat d'énergie par carte à puce, le service d'alimentation électrique a accru la pression sur la vente d'énergie. Parallèlement, afin de garantir la sécurité des données, les cartes à puce sont actuellement largement utilisées. Leur système COS et l'authentification par clé dynamique garantissent la sécurité des données, mais augmentent également la charge de travail du service de gestion de l'énergie. De plus, la démonstration multi-liaison augmente le risque de pannes imprévues.
1.3.3 La flexibilité de la politique tarifaire de l'électricité est limitée. Le prix de l'électricité est déterminé et enregistré sur le compteur d'énergie prépayé lors de l'achat. Comme le prix de l'électricité enregistré dans le compteur d'énergie prépayé à carte à puce ne peut être ajusté en temps réel, chaque ajustement de prix représente une charge de travail importante pour le fournisseur d'électricité, et les clients sont sujets à des questions.
1.3.4 La collecte des données n'est pas effectuée à temps. Elle ne permet pas de suivre en temps réel la consommation d'électricité du client, de surveiller efficacement les vols d'électricité et de répondre aux besoins de gestion en temps réel de l'automatisation de la gestion de l'électricité.
1.3.5 L'évolutivité fonctionnelle du système d'achat d'électricité est limitée. Le système de prépaiement utilisant des cartes à puce comme support de transmission de données ne permet pas une liaison efficace avec les services bancaires par téléphone, en ligne et autres modes d'achat d'électricité. Les clients achètent souvent leur électricité aux points de vente avec des cartes, ce qui réduit la qualité du service de commercialisation et alourdit la charge de travail des fournisseurs d'électricité. Par conséquent, afin de résoudre les problèmes et les inconvénients liés à l'application concrète des compteurs d'énergie prépayés à carte à puce, le problème de compatibilité du système de communication est résolu. La suppression du goulot d'étranglement de la technologie de base offre un vaste champ d'application jusqu'alors inimaginable pour les compteurs d'énergie prépayés.
2. Intégration d'un compteur d'énergie prépayé et d'un système de relevé de compteurs à distance
2.1Les principales méthodes de communication utilisées dans les systèmes de télérelève de compteurs incluent la fibre optique, la ligne téléphonique, le bus RS485, le câble TV, Internet, les courants porteurs en ligne, les bus d'instruments, les communications par satellite, les protocoles GPRS et CDMA. Chaque méthode de communication présente ses avantages, ses inconvénients et ses applications. L'application pratique des technologies CPL basse tension, à saut de fréquence, de transmission et de relais (le compteur peut être configuré dynamiquement comme routeur ou transpondeur par le concentrateur local via la ligne électrique) et de puces spéciales est également prise en compte. Actuellement, le système de télérelève automatique de compteurs basse tension associe principalement la méthode de relevé centralisé des compteurs CPL, la transmission à distance GPRS et les solutions de compteurs d'énergie prépayés.
2.2Structure du système : le système de relève centralisée des compteurs à courant porteur en ligne se compose de stations centrales de relève centralisée, de collecteurs, de concentrateurs, de compteurs et d'autres équipements. Un réseau dédié est mis en place en fonction des conditions du site. La relève, le contrôle et la gestion de la consommation électrique sont assurés par logiciel. Le système comprend trois couches physiques et deux couches de liaison. La collecte des données de la station centrale adopte une structure en étoile : un centre de gestion de la consommation électrique assure la gestion des multiples concentrateurs ; la station centrale est connectée au concentrateur de données via le réseau GPRS ; les collecteurs sont connectés par des lignes électriques basse tension, installés dans le coffret de comptage, et connectés en parallèle aux compteurs d'énergie des clients via l'interface RS485 pour former la couche client.
2.3 Fonctionnalités du système
2.3.1 Adopter la méthode de communication PLC (Power Line Carrier) : utilisation efficace de la structure topologique du réseau électrique, construction facile.
2.3.2 Groupe de données de base : tous les clients inclus dans le système de copie centralisé peuvent être sélectionnés pour la copie (copie ponctuelle, copie complète), la copie multipoint pour former un groupe de données de base et diverses analyses (perte de ligne, débit multiple, charge, etc.), pour répondre aux besoins de diverses gestions intelligentes des clients.
2.3.3 Combinaison de logiciels et de matériel : La conception du système prend pleinement en compte les besoins et la commodité des utilisateurs. Sur la base d'un matériel fixe, toutes les compensations des fonctions du système, les modifications de gestion et les ajouts d'opérations (alimentation à distance) sont effectués par le logiciel d'arrière-plan.
2.3.4 Il présente les avantages d'une installation facile, d'une grande fiabilité, d'une sécurité optimale et d'une excellente maintenabilité. Parallèlement, le coût du projet est faible, la maintenance du système est simple et les coûts d'exploitation sont faibles.
2.4 Application des fonctions principales
Le compteur d'énergie à prépaiement à distance coopère avec le système de gestion de la consommation d'énergie pour réaliser des fonctions telles que la lecture à distance du compteur, le prépaiement à distance, la prévention du vol d'électricité et la gestion de la charge.
2.4.1 Relevé de compteur à distance
La station principale peut effectuer des relevés aléatoires et déterminer, grâce aux données de relecture, si le compteur d'énergie sur site est défectueux ou si la consommation d'électricité du client est anormale. Elle peut également effectuer les relevés selon la routine de relevé et transmettre les données de relecture au système d'information de gestion de la commercialisation de l'électricité pour le calcul du coût de l'électricité. Parallèlement, la station principale peut également demander au compteur d'énergie électrique de remonter régulièrement les données de terrain grâce à un paramétrage à distance.
2.4.2 prépayé à distance
Les clients peuvent acheter de l'électricité sous différentes formes pour éviter efficacement les pics de paiement. Lorsque le compteur est à zéro, le compteur déclenche un signal de déclenchement qui déclenche le relais interne ou le commutateur de contrôle de charge externe pour couper le courant, évitant ainsi les impayés. Le prépaiement à distance est sûr et fiable, évitant les pannes telles que la non-lecture de la carte et les erreurs d'information dues à la transmission via la carte à puce. Parallèlement, lors de l'ajustement du prix de l'électricité, les paramètres du compteur d'énergie sur site peuvent être modifiés par lots et en temps opportun via la station centrale, garantissant ainsi la synchronisation des paramètres du compteur avec l'ajustement du prix.
2.4.3 Anti-vol
En cas de modification des paramètres du compteur d'énergie électrique sur site ou de défaillances telles qu'une perte de tension, une perte de courant ou un câblage incorrect, le compteur d'énergie électrique peut être automatiquement signalé à la centrale. Une inspection sur site est alors nécessaire. Cette fonction permet de détecter efficacement l'électricité et de prévenir les problèmes avant qu'ils ne surviennent.
2.4.4 gestion de la charge
La station maître peut collecter les données de tension, de courant, de puissance, d'électricité et autres du compteur d'énergie sur site pour l'analyse et la gestion de la charge. À partir des données de courant, la courbe de charge peut être tracée pour suivre l'évolution de la charge électrique. À partir des données de tension, le taux de qualification de tension peut être calculé. En définissant la limite de puissance active dans le compteur d'énergie, il est possible de contrôler la consommation de surcharge du client.
2.5 Analyse des gains
2.5.1 La télérelève permet d'économiser d'importantes sommes d'argent sur les coûts de main-d'œuvre des releveurs. Parallèlement, les erreurs de relevé manuel sont évitées et les défauts détectés à temps, améliorant ainsi le niveau de service.
2.5.2 Grâce à la mise en œuvre du prépaiement, les arriérés ont été considérablement réduits, le taux de recouvrement des charges d'électricité a été amélioré et les coûts d'exploitation de la restauration sur site de l'électricité dans la gestion du recouvrement des charges d'électricité ont été réduits.
2.5.3 Étant donné que la surveillance en ligne de l'état de fonctionnement du compteur d'énergie électrique sur site peut être effectuée, elle peut efficacement empêcher le vol d'électricité et réduire la perte inconnue d'électricité.
2.5.4 Grâce au contrôle automatique de la charge, l'apparition de surcharges du compteur est éliminée, et en même temps, le phénomène selon lequel les clients n'effectuent pas d'évaluation du prix de l'électricité et du tarif de l'électricité en fonction de l'heure d'utilisation en raison d'une sous-déclaration de la capacité de consommation d'énergie est évité.
3. Scénario d'application des produits prépayés Acrel
3.1 Fonction
Collecte, contrôle et déclenchement des frais d'électricité des compteurs prépayés ; fourniture d'un module de gestion post-paiement ; module d'analyse de la consommation d'énergie ;
Recouvrement des loyers et des charges foncières, ainsi que des arriérés ;
Frais d'électricité partagés dans les espaces publics ;
Accès à la lecture et au comptage des compteurs dans les espaces publics et les postes électriques ;
Prépaiement + consommation énergétique du bâtiment, système intégré de mesure énergétique classé et sous-poste ;
Gestion financière centralisée et contrôle des groupes immobiliers/propriétés, autorité distincte pour les sous-propriétés ;
La solution sans fil est facile à modifier et à déboguer
4. Sélection rapide des produits :
5. Conclusion
Bien que les compteurs d'énergie prépayés traditionnels présentent de plus en plus d'inconvénients, les rendant inadaptés aux besoins de la gestion moderne de l'électricité, leur utilisation reste limitée à court terme, notamment dans les régions où la clientèle est relativement dispersée. D'autre part, avec le développement continu de la société, les compteurs d'énergie prépayés seront de plus en plus intégrés aux technologies de communication et de contrôle intelligent (par exemple, les compteurs d'énergie prépayés à distance, basés sur la communication mobile, pourraient remplacer complètement les compteurs d'énergie prépayés traditionnels à carte à puce). Pour les compteurs d'énergie prépayés, la fonction de « contrôle intelligent à distance en temps réel » est une tendance technologique incontournable pour leur expansion à l'international. Pour les fournisseurs d'électricité, la généralisation et l'application de cette fonction permettront également d'améliorer continuellement la gestion et la qualité de service de la consommation électrique quotidienne.
Références :
[1] Manuel de conception et d'application du microréseau d'entreprise Acrel. Version 2022.05.
Date de publication : 29 avril 2025