Sammendrag: Denne artikkelen forklarer hovedfunksjonene til den tradisjonelle forhåndsbetalte energimåleren med IC-kort, analyserer fordeler og ulemper ved bruken; introduserer i detalj funksjonsutvidelsen av forhåndsbetalte energimålere etter integrering av kommunikasjonsteknologi og intelligent kontrollteknologi og fremmer den praktiske verdien, for å beskrive den mulige tekniske utviklingstrenden for forhåndsbetalte energimålere.
Nøkkelord: Forhåndsbetalt energimåler, applikasjon, analyse
Strømavgifter er den viktigste finansieringskilden for kraftforsyningsbedrifter for å opprettholde produksjon og utvikling. Hvorvidt de kan faktureres i tide spiller en viktig rolle i kapitalomløpet til kraftforsyningsbedrifter. På grunn av strømforbruksmodellen "bruk strøm først, betal senere" i mange år, den brede strømbrukerbasen og de tekniske metodene for strømbrudd og strømrasjonering på stedet, samt uforenligheten med støttende regelverk med markedsøkonomien, fører dette direkte til en enorm risiko for at kraftforsyningsbedrifter tar ut strømavgifter, og det har blitt lagt arbeidskraft, økonomiske ressurser og driftspress på dem gjennom årene. I denne sammenhengen har forhåndsbetalte strømmålere blitt mye brukt for å bedre tilpasse seg reformen av kraftsystemet.
På grunn av den umodne anvendelsen av tidlig kjernekommunikasjonsteknologi, har systemets kompatibilitet blitt et viktig hinder som påvirker populariseringen og anvendelsen av fjernstyrte automatiske måleravlesningssystemer for styring av elektrisk energimåling, spesielt kompatibiliteten til kommunikasjonsprotokollen og inkonsekvensen av produksjonsstandarden. I miljøet på den tiden hadde IC-korttypen forhåndsbetalte energimålere ikke noe annet valg enn å unngå flaskehalsen i kommunikasjonsteknologien.
1. Forhåndsbetalt energimåler av korttype
1.1 Hovedfunksjon
1.1.1 Målefunksjon: enfasemåling av aktiv energi; sparer historisk strøm, og har funksjonen for strømfrysing.
1.1.2 Multitarifffunksjon: Programmerbar innstilling av tidsperiode, flere tariffer. Tidtakingsklokken har en temperaturkompensasjonsfunksjon.
1.1.3 Kommunikasjonsfunksjon: med RS485-grensesnitt og et infrarødt kommunikasjonsgrensesnitt. RS485-grensesnittet er vanligvis elektrisk isolert fra innsiden av måleren og har en anti-AC 220V tilgangsbeskyttelsesdesign
1.1.4. Skjermfunksjon: LCD-skjerm, knappen kan automatisk veksle mellom visningssykluser, grensesnittet viser for eksempel gjenværende mengde, total strøm, gjeldende strømpris og så videre.
1.1.5. Funksjon for tilbakekopiering av informasjon om strømkjøp: én måler, ett kort, det vil si at én måler kun kan tilsvare ett IC-kort. Når kortet settes inn for strømoverføring, kopieres strømforbruksinformasjonen i måleren automatisk tilbake til IC-kortet. Når strøm kjøpes inn igjen, skrives informasjonen på kortet automatisk inn i datamaskinen for arkivering og dataverifisering.
1.1.6. Påminnelsesfunksjon for lademåler: Vanligvis er det displayalarm og strømbruddalarm, i tillegg til økt funksjon for å kutte av lasten.
1.1.7. Overbelastningskontrollfunksjon: Ved å stille inn effektterskelen kan den utføre kontroll av overbelastning på lastsiden. Avstengingstiden kan stilles inn på to måter: umiddelbar avstenging og forsinket avstenging. Strømmen kan gjenopprettes ved å trykke på knappen eller sette inn kortet.
1.1.8. Forhåndsbetalt kontrollfunksjon: Måleren bruker en styringsmetod der den kjøper strøm først og deretter bruker strøm. Når det ikke er strøm igjen i måleren, vil lastbryteren i måleren automatisk slå av strømforsyningen til lasten. Etter at måleren er ladet, vil måleren lukke seg igjen for å gjenopprette strømforsyningsfunksjonen til lasten. Med kontinuerlig forbedring er det lagt til en overtrekksfunksjon, som kan tillate moderat overtrekk i henhold til den faktiske situasjonen. Overtrekket kan stilles inn. Etter at overtrekket er fullført, vil måleren slås av, og overtrekksdelen vil automatisk bli belastet og trukket fra neste gang måleren lades opp.
1.1.9. Funksjon mot hamstring av strøm: På grunn av makrokontrollen av strømprispolitikken, for å forhindre at for mye strøm (mengde) belastes måleren, er kunden begrenset fra å belaste for mye strøm (mengde) om gangen ved å angi terskelen for hamstring av strøm i måleren.
10. Sikkerhetsbeskyttelsesfunksjon: Generelt brukes CPU-kortteknologi for systemsikkerhetsdesign. Sikkerhetsautentiseringen av CPU-kortets strømmåler og CPU-kortet fullføres gjennom ESAM-modulen i energimåleren. MCU-en til CPU-kortets strømmåler spiller kun en rolle i dataoverføringen under autentiseringsprosessen, og deltar ikke i datakryptering og -dekryptering. Ved salg av elektrisitet kan operasjoner som bekreftelse av strømkjøpskortet, tillatelse til å skrive informasjon på strømkjøpskortet og tillatelse til å skrive tilbake binærfilsletting utføres gjennom en rekke nøkkelautentiseringstester.
1.2 Hovedfordel
1.2.1 Forbedre effektiviteten og nøyaktigheten av måleravlesningen. Gjennom RS485-grensesnittet og infrarødt kommunikasjonsgrensesnitt kan den tilhørende håndholdte måleravlesningsenheten brukes til batchtranskripsjon på stedet. Dette har en svært viktig effekt på den nåværende situasjonen der antallet energimålere som administreres av strømforsyningsbedrifter har økt kraftig.
1.2.2 Løser problemet med restanser effektivt. Reduserer driftskostnadene for innkreving av strømregninger betydelig, og forbedrer sikkerheten ved innkreving av strømgebyrer.
1.2.3 Lindre motsetningen knyttet til betalingsvansker. Med den store økningen i antall kunder og relativt konsentrerte betalingstidspunkter, er det svært lett for den tradisjonelle betalingsmodellen å forårsake betalingsbelastning. Bruken av forhåndsbetalte energimålere har redusert presset på skrankegebyrer og servicerisikoer betraktelig.
1.3 Problemer i applikasjonen
1.3.1 Dårlig angrepsmotstand. Tap og skade på IC-kortet, spesielt de åpne lese- og skriveportene på IC-kortet, er sårbare for eksterne angrep. Det er vanskelig å innhente bevis etter et angrep, noe som kan føre til at det interne kontrollsystemet feiler, og det er veldig lett å få strømtvister.
1.3.2 Administrasjon er vanskelig. På grunn av hvor plutselig og tilfeldig strømkjøpet til IC-kort skjer, har strømforsyningsavdelingen økt presset med å selge strøm. Samtidig er smarte CPU-kort mye brukt for å sikre datasikkerhet. COS-systemet og dynamisk nøkkelautentisering sikrer datasikkerhet, men øker også administrasjonsarbeidsmengden til strømstyringsavdelingen. Dessuten øker flerlenkedemonstrasjonen forekomsten av uventede feil.
1.3.3 Tilpasningsevnen til justering av strømprispolitikken er ikke sterk. Strømprisen er bestemt og skrevet inn i den forhåndsbetalte energimåleren når strøm kjøpes. Siden strømprisen som er lagret i IC-kortets forhåndsbetalte energimåler ikke kan justeres i sanntid, legger hver prisjustering mye arbeidsmengde til strømleverandøren. Kunder er også tilbøyelige til å stille spørsmål.
1.3.4 Datainnsamlingen skjer ikke i tide. Den kan ikke gjenspeile kundens strømforbruksstatus i sanntid, kan ikke effektivt overvåke strømtyveri og kan ikke oppfylle behovene for sanntidsstyring for automatisering av strømstyring.
1.3.5 Funksjonsskalerbarheten til strømkjøpsmetoden er ikke høy. Forhåndsbetalingssystemet som bruker IC-kort som dataoverføringsmedium er ikke lett å danne en effektiv kobling med telefonbank, nettbank og andre strømkjøpsmetoder. Kunder kjøper ofte strøm på strømsalgssteder med kort, noe som reduserer tjenestekvaliteten til strømmarkedsføringen og øker arbeidsmengden til strømleverandørene. For å løse problemene og ulempene ved den faktiske bruken av forhåndsbetalte energimålere med IC-kort, løses derfor kompatibilitetsproblemet til kommunikasjonssystemet. Gjennombruddet av flaskehalsen i kjernerelatert teknologi gir et enormt rom som kan være utenkelig for fjernbruk av forhåndsbetalte energimålere.
2. Integrering av forhåndsbetalt energimåler og fjernavlesningssystem
2.1De grunnleggende kommunikasjonsmetodene i fjernmåleravlesningssystemet inkluderer hovedsakelig optisk fiberkommunikasjon, telefonlinjekommunikasjon, RS485-buss, TV-kabel, internett, kraftledningskommunikasjon, instrumentbuss, satellittkommunikasjon, GPRS og CDMA, etc. Alle typer kommunikasjonsmetoder har sine fordeler og ulemper og anvendelige aspekter. Kombinert med bransjeegenskapene til strømforsyningsbedrifter og den praktiske anvendelsen av lavspennings kraftledningsbærerspektrum, frekvenshopping, videresending og reléing (bærermåleren kan dynamisk settes som en ruter eller transponder av den lokale konsentratoren gjennom kraftledningen) teknologi og praktisk anvendelse av spesielle brikker. For tiden bruker lavspennings fjernautomatisk måleravlesningssystem for det meste den sentraliserte måleravlesningsmetode for kraftledning + GPRS-fjernoverføring + forhåndsbetalt energimåler-serie av tekniske løsninger.
2.2Systemstrukturen til et sentralisert måleravlesningssystem for kraftledninger består av sentraliserte avlesningshovedstasjoner, samlere, konsentratorer, målere og annet utstyr. I henhold til forholdene på stedet etableres et dedikert nettverk, og måleravlesning, kontroll og styring av strømforbruket utføres via programvare. Systemet består av tre fysiske lag og to koblingslag. Datainnsamlingen til hovedstasjonen bruker en stjernestruktur, det vil si at ett strømforbruksstyringssenter er styringslaget for flere konsentratorer; hovedstasjonen er koblet til datakonsentratoren via GPRS-nettverket; samlerne er koblet via lavspentledninger, samlerne er installert i målerboksen, og samlerne og kundens energimålere er koblet parallelt via RS485-grensesnittet for å danne kundelaget.
2.3 Systemfunksjoner
2.3.1 Ta i bruk PLC (kraftledningsbærer) kommunikasjonsmetode: effektiv bruk av strømnettets topologistruktur, enkel konstruksjon.
2.3.2 Grunnleggende datagruppe: Alle kunder som er inkludert i det sentraliserte kopieringssystemet kan velges for kopiering (punktkopiering, full kopiering), flerpunktkopiering for å danne en grunnleggende datagruppe og ulike analyser (linjetap, flere rate, last osv.) for å møte behovene til ulike intelligente kunder.
2.3.3 Kombinasjon av programvare og maskinvare: Systemdesignet tar fullt hensyn til brukerens behov og bekvemmelighet. Basert på fast maskinvare utføres all kompensasjon for systemfunksjoner, modifikasjon av administrasjon og tillegg av drift (fjernkontrollstrøm) av bakgrunnsprogramvaren.
2.3.4 Den har fordelene med enkel installasjon, høy pålitelighet, god sikkerhet og god vedlikeholdsevne. Samtidig er prosjektkostnaden lav, systemvedlikeholdet enkelt og driftskostnadene lave.
2.4 Anvendelse av hovedfunksjoner
Den eksterne forhåndsbetalte energimåleren samarbeider med strømforbruksstyringssystemet for å realisere funksjoner som fjernavlesning av målere, fjernforhåndsbetaling, forebygging av strømtyveri og laststyring.
2.4.1 Fjernavlesning av måler
Hovedstasjonen kan utføre tilfeldig måleravlesning og avgjøre om energimåleren på stedet er defekt eller om kundens strømforbruk er unormalt i henhold til avlesningsdataene. Hovedstasjonen kan også lese av måleren i henhold til måleravlesningsrutinen og overføre avlesningsdataene til strømmarkedsføringsinformasjonssystemet for beregning av strømkostnader. Samtidig kan hovedstasjonen også få energimåleren til å rapportere feltdatainformasjon regelmessig via fjerninnstilling.
2.4.2 ekstern forhåndsbetalt
Kunder kan kjøpe strøm i ulike former for effektivt å unngå betalingstopper. Når det gjenværende beløpet i kundens måler er 0, sender måleren ut et utløsningssignal som får det interne reléet eller den eksterne lastkontrollbryteren til å slå av strømmen, og dermed unngå restanser. Den eksterne forhåndsbetalingsmetoden er trygg og pålitelig, og unngår feil som manglende avlesning av kortet og informasjonsfeil på grunn av overføring av informasjon via IC-kortet. Samtidig, når strømprisen justeres, kan strømprisparametrene i den lokale energimåleren endres i omganger i tide via hovedstasjonen, for å sikre at strømprisparametrene i den lokale energimåleren er synkronisert med prisjusteringen.
2.4.3 Tyverisikring
Når parametrene til den lokale strømmåleren endres, eller det oppstår feil som spenningstap, strømtap eller feil kabling, kan strømmåleren automatisk rapporteres til hovedstasjonen. Dra til stedet for en inspeksjon. Denne funksjonen kan effektivt stjele strøm og forhindre problemer før de oppstår.
2.4.4 lasthåndtering
Hovedstasjonen kan samle inn spenning, strøm, effekt, elektrisitet og andre data fra energimåleren på stedet for lastanalyse og -styring. I henhold til strømdataene kan lastkurven tegnes for å overvåke endringer i strømbelastningen. I henhold til spenningsdataene kan spenningskvalifiseringshastigheten beregnes. Ved å sette den aktive effektgrensen i energimåleren, kontrolleres kundens overbelastningsstrømforbruk.
2.5 Gevinstanalyse
2.5.1 Ved å bruke fjernavlesning av målere kan man spare en stor del av arbeidskostnadene for måleravleserne. Samtidig kan feil ved manuell måleravlesning unngås, og målerfeil kan oppdages i tide, noe som forbedrer servicenivået.
2.5.2 På grunn av implementeringen av forhåndsbetaling har restansene blitt kraftig redusert, inndrivingsgraden for strømavgifter er forbedret, og driftskostnadene for gjenoppretting av strøm på stedet i inndrivingshåndteringen av strømavgifter er redusert.
2.5.3 Siden driftsstatusen til den lokale strømmåleren kan overvåkes online, kan det effektivt forhindre strømtyveri og redusere ukjent strømtap.
2.5.4 På grunn av den automatiske lastkontrollen elimineres forekomsten av overbelastningsmålerutbrudd, samtidig som man unngår fenomenet med at kunder ikke utfører vurdering av strømpris og strømtariff på grunn av underrapportering av strømforbrukskapasitet.
3. Bruksscenario for Acrel forhåndsbetalte produkter
3.1 Funksjon
Innkreving, kontroll av forhåndsbetalt strømmåler, restansuttak; modul for etterbetalingsstyring; modul for energiforbruksanalyse;
Innkreving av husleie og eiendomsgebyrer, og restanser;
Felles strømkostnader i fellesområder;
Tilgang til måleravlesning og måling i offentlige områder og transformatorstasjoner;
Forhåndsbetaling + bygningens energiforbruk, klassifisert og underpostbasert energimålingssystem med integrert system;
Sentralisert økonomistyring og kontroll av eiendoms-/eiendomsgrupper, separat myndighet for undereiendommer;
Den trådløse løsningen er enkel å modifisere og enkel å feilsøke
4. Raskt produktvalg:
5. Konklusjon
Selv om mange ulemper med tradisjonelle forhåndsbetalte energimålere blir stadig mer fremtredende, slik at de ikke kan møte behovene til moderne strømstyring, er det fortsatt en viss grad av anvendelse på kort sikt, spesielt i regioner der kundebasen er relativt spredt. På den annen side, med den kontinuerlige utviklingen av samfunnet, vil forhåndsbetalte energimålere bli tettere integrert med kommunikasjonsteknologi og intelligent kontrollteknologi (for eksempel kan eksterne forhåndsbetalte energimålere basert på mobil kommunikasjonsteknologi fullstendig erstatte tradisjonelle forhåndsbetalte energimålere med IC-kort. Energimålerens anvendelsesområde). For forhåndsbetalte energimålere er det en uunngåelig teknologisk utviklingstrend å ha funksjonen "fjernstyrt intelligent kontroll i sanntid" for å ekspandere til en større verden. For strømforsyningsbedrifter vil populariseringen og anvendelsen av funksjonen "fjernstyrt intelligent kontroll i sanntid" også kunne kontinuerlig forbedre administrasjonsnivået og servicekvaliteten til det daglige strømforbruket.
Referanser:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Versjon 2022.05
Publisert: 29. april 2025