宿遷澤達職業(yè)技術(shù)學院項目預(yù)付費宿舍水電管理系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)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(yù)付費宿舍水電管理系統(tǒng)，采用智能預(yù)付費儀表進行遠程分合控制，達到預(yù)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(yù)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(yù)付費電能表；Acrel-3200型；遠程預(yù)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(yù)付費宿舍水電管理系統(tǒng)。根據(jù)預(yù)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(yù)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(shè)置于采集箱的串口服務(wù)器進行通訊，將數(shù)據(jù)上傳至預(yù)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(luò)拓撲圖

間隔設(shè)備層主要為：預(yù)付費多功能電表。這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)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(luò)通訊層主要為：串口服務(wù)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(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

以上網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，傳輸距離能達到1.2km。

2  遠程預(yù)付費電能管理系統(tǒng)主要功能

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

      集中抄表服務(wù)程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預(yù)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(shè)置電價、費率和階梯電價；

d. 遠程售電：財務(wù)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(luò)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(yù)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(yù)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(yù)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(yù)付費宿舍水電管理系統(tǒng)采用DTSY1352-NK系列預(yù)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(wù)系統(tǒng)

集中抄表服務(wù)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(wù)，能將電費金額預(yù)警和欠費預(yù)警自動生成手機自發(fā)送給對應(yīng)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(yù)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(shè)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(wù)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(shè)置功率過載的閾值，也支持設(shè)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(shè)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(fù)預(yù)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(wù)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(wù)報表和預(yù)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(yù)付費解決方案，系統(tǒng)不但可以預(yù)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(shè)計規(guī)范》

GB50054-2011       《低壓配電設(shè)計規(guī)范》

IEC 61587          《電子設(shè)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(shè)計技術(shù)規(guī)程》

GB2887             《計算站場地技術(shù)條件》

GB/T18460.3        《IC卡預(yù)付費售電系統(tǒng) 第3部分： 預(yù)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