Sammanfattning: Denna artikel förklarar huvudfunktionerna hos den traditionella förbetalda energimätaren med IC-kort, analyserar dess fördelar och nackdelar; introducerar i detalj funktionsutökningen av förbetalda energimätare efter integration av kommunikationsteknik och intelligent styrteknik. För att främja det praktiska värdet, beskriva den möjliga tekniska utvecklingstrenden för förbetalda energimätare.
Nyckelord: Förbetald energimätare, applikation, analys
Elavgifter är den huvudsakliga finansieringskällan för kraftföretag för att upprätthålla produktion och utveckling. Huruvida de kan debiteras i tid spelar en viktig roll i kraftföretagens kapitalflöde. På grund av elförbrukningsmodellen "använd el först, betala senare" under många år, den breda elanvändarbasen och de tekniska medlen för strömavbrott och elransonering på plats, samt oförenligheten med stödjande regleringar med marknadsekonomin, leder det direkt till en enorm risk för kraftföretag att debitera elavgifter. Under årens lopp har arbetskraft, ekonomiska resurser och operativt tryck lagts på dem. I detta sammanhang har förbetalda elmätare använts i stor utsträckning för att bättre anpassa sig till reformen av elsystemet.
På grund av den omogna tillämpningen av den tidiga kärnrelaterade kommunikationstekniken har systemets kompatibilitet blivit ett viktigt hinder som påverkar populariseringen och tillämpningen av fjärrstyrda automatiska mätaravläsningssystem för hantering av elenergimätning, särskilt kompatibiliteten hos kommunikationsprotokollet och inkonsekvensen i tillverkningsstandarden. I den dåvarande miljön hade förbetalda energimätare av IC-korttyp inget annat val än att undvika kommunikationsteknikens flaskhalsar.
1. Förbetald energimätare av korttyp
1.1 Huvudfunktion
1.1.1 Mätfunktion: enfasmätning av aktiv energi; spara historisk effekt och har funktionen att frysa strömmen.
1.1.2 Multitarifffunktion: Programmerbar tidsperiod, flera tariffer. Tidtagningsklockan har en temperaturkompensationsfunktion.
1.1.3 Kommunikationsfunktion: med RS485-gränssnitt och ett infrarött kommunikationsgränssnitt. RS485-gränssnittet är generellt elektriskt isolerat från mätarens insida och har en åtkomstskyddsdesign mot AC 220V.
1.1.4. Displayfunktion: LCD-display, knappen kan automatiskt växla mellan displayerna, gränssnittet visar exempelvis återstående mängd, total effekt, aktuellt elpris och så vidare.
1.1.5. Informationskopiering för elköp: en mätare, ett kort, det vill säga en mätare kan endast motsvara ett IC-kort. När kortet sätts i för elöverföring kopieras elförbrukningsinformationen i mätaren automatiskt tillbaka till IC-kortet; när el köps in igen skrivs informationen på kortet automatiskt in i datorn för arkivering och dataverifiering.
1.1.6. Påminnelsefunktion för mätarladdning: Generellt finns det displaylarm och strömavbrottslarm, som också utökar funktionen för att stänga av lasten.
1.1.7. Överbelastningskontrollfunktion: Genom att ställa in effekttröskeln kan den styra avstängningen av överbelastning på lastsidan. Avstängningstiden kan ställas in på två sätt: omedelbar avstängning och fördröjd avstängning. Strömmen kan återställas genom att trycka på knappen eller sätta i kortet.
1.1.8. Förbetald kontrollfunktion: Mätaren använder hanteringsmetoden att först köpa el och sedan använda el. När det inte finns någon laddning i mätaren kommer lastbrytaren i mätaren automatiskt att stänga av strömförsörjningen. Efter laddning av mätaren stängs den igen för att återställa strömförsörjningsfunktionen. Med kontinuerlig förbättring har övertrasseringsfunktionen lagts till, vilket kan möjliggöra måttlig övertrassering beroende på den faktiska situationen. Övertrasseringen kan ställas in. När övertrasseringen är klar stängs mätaren av och övertrasseringsdelen debiteras och dras av automatiskt nästa gång mätaren laddas.
1.1.9. Funktion mot hamstring av effekt: På grund av makrostyrningen av elprispolicyn, för att förhindra att för mycket effekt (mängd) debiteras mätaren, begränsas kunden från att debitera för mycket effekt (mängd) åt gången genom att ställa in tröskelvärdet för hamstring av effekt i mätaren.
10. Säkerhetsskyddsfunktion: Generellt används CPU-kortteknik för systemsäkerhetsdesign. Säkerhetsautentiseringen av CPU-kortets elmätare och CPU-kortet sker via ESAM-modulen i energimätaren. MCU:n i CPU-kortets elmätare spelar endast en roll för dataöverföring under autentiseringsprocessen och deltar inte i datakryptering och dekryptering. Vid försäljning av el kan operationer som bekräftelse av elköpskortet, tillstånd att skriva information på elköpskortet och tillstånd att skriva tillbaka binärfiler och radering av dem utföras genom en serie nyckelautentiseringstester.
1.2 Huvudfördel
1.2.1 Förbättra effektiviteten och noggrannheten vid mätaravläsning. Genom RS485-gränssnittet och det infraröda kommunikationsgränssnittet kan motsvarande handhållna mätaravläsningsenhet användas för batchavläsning på plats. Detta har en mycket viktig effekt i den nuvarande situationen där antalet energimätare som hanteras av kraftförsörjningsföretag har ökat kraftigt.
1.2.2 Löser effektivt problemet med skulder. Avsevärt minskade driftskostnader för indrivning av elräkningar och förbättrar säkerheten vid indrivning av elavgifter.
1.2.3 Lindra motsättningarna med betalningssvårigheter. Med den stora ökningen av antalet kunder och relativt koncentrerade betalningstidsluckor är det mycket lätt att den traditionella debiteringsmodellen orsakar betalningsstockningar. Tillämpningen av förbetalda energimätare har kraftigt minskat trycket på diskavgifter och servicerisker.
1.3 Problem i applikationen
1.3.1 Dålig attackmotståndskraft. Förlust och skador på IC-kortet, särskilt dess öppna läs- och skrivportar på IC-kortet, gör det sårbart för externa attacker. Det är svårt att få fram bevis efter en attack, vilket kan orsaka fel i det interna kontrollsystemet, och det är mycket lätt att uppstå tvister om elnätet.
1.3.2 Hantering är svårt. På grund av hur plötsligt och slumpmässigt strömförsörjningen till IC-kort sker har strömförsörjningsavdelningen ökat trycket på att sälja ström. Samtidigt används smarta CPU-kort i stor utsträckning för att säkerställa datasäkerhet. Dess COS-system och dynamiska nyckelautentisering säkerställer datasäkerhet, men ökar samtidigt hanteringsarbetsbelastningen för strömförsörjningsavdelningen. Dessutom ökar multilänksdemonstrationen risken för oväntade fel.
1.3.3 Anpassningsförmågan hos elprisreglerna är inte stark. Elpriset har fastställts och skrivits in i den förbetalda energimätaren vid inköp av el. Eftersom elpriset som lagras i IC-kortets förbetalda energimätare inte kan justeras i realtid, ökar varje prisjustering arbetsbördan för elbolaget. Kunderna är också benägna att ifrågasätta.
1.3.4 Datainsamling sker inte i rätt tid. Den kan inte återspegla kundens elförbrukningsstatus i realtid, kan inte effektivt övervaka elinsamling och kan inte uppfylla behoven av realtidshantering för automatisering av elhantering.
1.3.5 Funktionsskalbarheten hos elköpsmetoden är inte hög. Förskottsbetalningssystem som använder IC-kort som dataöverföringsmedium är inte lätta att skapa en effektiv koppling till telefonbank, internetbank och andra elköpsmetoder. Kunder köper ofta el på elförsäljningsställen med kort, vilket minskar servicekvaliteten för elförsäljning och ökar arbetsbelastningen för elförsörjningsföretag. För att lösa problemen och nackdelarna med den faktiska tillämpningen av förbetalda elmätare med IC-kort löses därför kompatibilitetsproblemet med kommunikationssystemet. Genombrottet av flaskhalsen i den kärnrelaterade tekniken ger ett stort utrymme som kan vara ofattbart för fjärranvändning av förbetalda elmätare.
2. Integrering av förbetald energimätare och fjärravläsningssystem
2.1De grundläggande kommunikationsmetoderna i fjärravläsningssystem för mätare inkluderar huvudsakligen optisk fiberkommunikation, telefonlinjekommunikation, RS485-buss, TV-kabel, internet, kraftledningskommunikation, instrumentbuss, satellitkommunikation, GPRS och CDMA, etc. Alla typer av kommunikationsmetoder har sina fördelar och nackdelar och tillämpliga aspekter. Kombinerat med branschegenskaperna hos kraftförsörjningsföretag och den praktiska tillämpningen av lågspänningskraftledningskommunikation, frekvenshoppning, vidarebefordran och reläering (bärvågsmätaren kan dynamiskt ställas in som en router eller transponder av den lokala koncentratorn via kraftledningen) och praktisk tillämpning av specialchips. För närvarande använder lågspänningssystemet för automatisk fjärravläsning av mätare mestadels den centraliserade mätaravläsningsmetoden för kraftledningskommunikation + GPRS-fjärröverföring + förbetald energimätare.
2.2Systemstrukturen för centraliserade mätaravläsningssystem för kraftledningar består av centraliserade avläsningsmasterstationer, samlare, koncentratorer, mätare och annan utrustning. Beroende på platsförhållandena etableras ett dedikerat nätverk, och mätaravläsning, styrning och hantering av elförbrukning utförs via programvara. Systemet består av tre fysiska lager och två länklager. Datainsamlingen i masterstationen använder en stjärnstruktur, det vill säga att en strömförbrukningshanteringscentral fungerar som hanteringslager för flera koncentratorer; masterstationen är ansluten till datakoncentratorn via GPRS-nätverket; samlarna är anslutna via lågspänningsledningar, samlarna är installerade i mätarlådan, och samlarna och kundens energimätare är parallellt anslutna via RS485-gränssnittet för att bilda kundlagret.
2.3 Systemfunktioner
2.3.1 Använd PLC-kommunikationsmetod (power line carrier): effektiv användning av elnätets topologistruktur, enkel konstruktion.
2.3.2 Grundläggande datagrupp: alla kunder som ingår i det centraliserade kopieringssystemet kan väljas för kopiering (punktkopiering, fullständig kopiering), flerpunktskopiering för att bilda en grundläggande datagrupp och olika analyser (linjeförlust, flera hastigheter, belastning etc.) för att möta behoven hos olika intelligenta kunders hantering.
2.3.3 Kombination av programvara och hårdvara: Systemdesignen tar fullt hänsyn till användarnas behov och bekvämlighet. Baserat på fast hårdvara utförs all systemfunktionskompensation, hanteringsmodifiering och drifttillägg (fjärrkontrollström) av bakgrundsprogramvaran.
2.3.4 Den har fördelarna med enkel installation, hög tillförlitlighet, god säkerhet och god underhållbarhet. Samtidigt är projektkostnaden låg, systemunderhållet enkelt och driftskostnaden låg.
2.4 Tillämpning av huvudfunktioner
Den fjärrförbetalda energimätaren samarbetar med systemet för strömförbrukningshantering för att realisera funktioner som fjärravläsning av mätare, fjärrförskottsbetalning, förebyggande av elinbrott och lasthantering.
2.4.1 Fjärravläsning av mätare
Huvudstationen kan utföra slumpmässig mätaravläsning och bedöma om den lokala energimätaren är felaktig eller om kundens elförbrukning är onormal baserat på avläsningsdata. Huvudstationen kan också läsa av mätaren enligt mätaravläsningsrutinen och överföra avläsningsdata till elmarknadsföringssystemet för beräkning av elkostnader. Samtidigt kan huvudstationen också få elmätaren att regelbundet rapportera fältdatainformation via fjärrinställning.
2.4.2 fjärrbetalt kontantkort
Kunder kan köpa el i olika former för att effektivt undvika betalningstoppar. När det återstående beloppet i kundens mätare är 0, matar mätaren ut en utlösningssignal som gör att det interna reläet eller den externa lastbrytaren stänger av strömmen, vilket undviker beteendet med skulder. Fjärrbetalningsmetoden är säker och pålitlig och undviker fel som att kortet inte läses och informationsfel på grund av informationsöverföring via IC-kortet. Samtidigt, när elpriset justeras, kan elprisparametrarna i den lokala energimätaren ändras i omgångar i tid via huvudstationen, för att säkerställa att elprisparametrarna i den lokala energimätaren är synkroniserade med prisjusteringen.
2.4.3 Stöldskydd
När parametrarna för den lokala elmätaren ändras eller om det uppstår fel, såsom spänningsbortfall, strömförlust eller felaktig kabeldragning, kan elmätaren automatiskt rapporteras till huvudcentralen. Besök platsen för en inspektion. Denna funktion kan effektivt stjäla elektricitet och förhindra problem innan de uppstår.
2.4.4 lasthantering
Huvudstationen kan samla in spänning, ström, effekt, el och andra data från den lokala energimätaren för lastanalys och hantering. Enligt strömdata kan lastkurvan ritas för att övervaka förändringar i elbelastningen. Enligt spänningsdata kan spänningskvalificeringsgraden beräknas. Genom att ställa in den aktiva effektgränsen i energimätaren kan kundens överbelastningsförbrukning styras.
2.5 Förstärkningsanalys
2.5.1 Genom att använda fjärravläsning av mätare kan en stor mängd arbetskostnader för mätare sparas. Samtidigt kan fel vid manuell mätaravläsning undvikas och mätarfel kan upptäckas i tid, vilket förbättrar servicenivåerna.
2.5.2 Tack vare införandet av förskottsbetalning har skulderna minskat kraftigt, återvinningsgraden för elavgifter har förbättrats och driftskostnaderna för återställning av el på plats i samband med återvinningshanteringen av elavgifter har minskat.
2.5.3 Eftersom driftstatusen för den lokala elmätaren kan övervakas online kan det effektivt förhindra elistöld och minska okända elförluster.
2.5.4 Tack vare den automatiska lastregleringen elimineras risken för att överbelastningsmätaren bränner, samtidigt som man undviker fenomenet att kunder inte utför tidsbestämda elpriser och effekttaxor på grund av underrapporterad elförbrukningskapacitet.
3. Applikationsscenario för Acrel Prepaid-produkter
3.1 Funktion
Insamling, kontroll av elavgifter för förbetalda mätare, utbetalning av skulder; tillhandahållande av modul för hantering av efterbetalning; modul för analys av energiförbrukning;
Indrivning av hyra och fastighetsavgifter samt utestående skulder;
Delade elavgifter i allmänna utrymmen;
Tillgång till mätaravläsning och mätning i allmänna utrymmen och transformatorstationer;
Förskottsbetalning + byggnadens energiförbrukning, integrerat system för klassificerat och underpostmässigt energimätning;
Centraliserad ekonomisk förvaltning och kontroll av fastigheter/fastighetsgrupper, separat behörighet för underfastigheter;
Den trådlösa lösningen är enkel att modifiera och felsöka
4. Snabbt produktval:
5. Slutsats
Även om många nackdelar med traditionella förbetalda energimätare blir alltmer framträdande och inte kan möta behoven hos modern elhantering, finns det på kort sikt, särskilt i regioner där kundbasen är relativt spridd, fortfarande en viss grad av tillämpning. Å andra sidan, med den kontinuerliga utvecklingen av samhället, kommer förbetalda energimätare att integreras närmare med kommunikationsteknik och intelligent styrteknik (till exempel kan fjärrförbetalda energimätare baserade på mobil kommunikationsteknik helt ersätta traditionella förbetalda energimätare med IC-kort. Energimätarens tillämpningsområde). För förbetalda energimätare är det en oundviklig teknisk utvecklingstrend att ha funktionen "fjärrstyrd intelligent realtidskontroll" för att expandera till en större värld. För elförsörjningsföretag kommer populariseringen och tillämpningen av funktionen "fjärrstyrd intelligent realtidskontroll" också att kunna kontinuerligt förbättra hanteringsnivån och servicekvaliteten för den dagliga elförbrukningen.
Referenser:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Version 2022.05
Publiceringstid: 29 april 2025