1 引言

　　近些年供電公司為解決欠費(fèi)問題相繼安裝使用了預(yù)付費(fèi)電能表及其售電管理系統(tǒng)，僅大連地區(qū)就運(yùn)行IC卡預(yù)付費(fèi)電能表56000余塊。預(yù)付費(fèi)電能表的推廣使用大大緩解了供電部門的收費(fèi)壓力，但是目前各地主要采用以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的IC卡預(yù)付費(fèi)電能表，它在使用中存在如下問題：

　?、?抗攻擊能力差。IC卡的丟失、損壞，特別是其開放的IC卡讀寫端口易受外界攻擊。被攻擊造成表內(nèi)控制系統(tǒng)失效后難以取證認(rèn)定，極易發(fā)生用電糾紛。

　?、?管理困難。由于IC卡購電的突發(fā)性和隨時性，增加了供電部門的售電壓力。同時為了保證數(shù)據(jù)的安全性，目前普遍采用智能CPU卡，它的COS系統(tǒng)和動態(tài)密鑰認(rèn)證保證了數(shù)據(jù)安全性的同時，也增加了用電管理部門的管理工作量。而且多環(huán)節(jié)論證增加非預(yù)期故障的發(fā)生。

　?、?難以適應(yīng)電價政策性調(diào)整的需要。電價在購電時就已確定并且寫在預(yù)付費(fèi)電能表中，由于IC卡預(yù)付費(fèi)電能表存貯的電價不能做到實(shí)時調(diào)整，每次調(diào)價都給供電部門增加了很多工作量，電力用戶為此也經(jīng)常提出異議。

　?、?以IC卡為數(shù)據(jù)傳遞媒介的預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)，限制了電話銀行、網(wǎng)上銀行等等購電方式的功能擴(kuò)展。必須要求電力用戶持卡到售電營業(yè)點(diǎn)購電，增加了電力用戶的負(fù)擔(dān)，降低電力營銷的服務(wù)質(zhì)量，同時也增加了供電部門的工作量。

　?、?數(shù)據(jù)采集不及時，無法實(shí)現(xiàn)反映用戶用電狀況，不能對竊電行為進(jìn)行有效監(jiān)控，不能滿足用電管理自動化、現(xiàn)代化的需求。

　　因此，為解決IC卡預(yù)付費(fèi)電能表在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題和弊端，我們研究開發(fā)了一種全新的預(yù)付費(fèi)電能表――遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表。這種遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表以GPRS/CDMA IX移動通信網(wǎng)作為信息傳遞媒介，通過用電管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)及其它用電管理功能。

　　2 原理組成及技術(shù)特點(diǎn)

　　遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表由預(yù)付費(fèi)多功能基表和通訊模塊兩部分組成，不設(shè)本地IC卡接口。通訊模塊裝有一個卡，具有靜態(tài)的IP地址，負(fù)責(zé)與用電管理系統(tǒng)主站通訊。該表具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

　?、?預(yù)付費(fèi)多功能基表的計(jì)量數(shù)據(jù)、預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)分開存貯，存儲信息相互獨(dú)立，避免了以往IC卡預(yù)付費(fèi)電能表由于計(jì)量數(shù)據(jù)與預(yù)付費(fèi)數(shù)據(jù)相互干擾產(chǎn)生的死機(jī)、黑屏、亂碼、無故報(bào)警、無故跳閘等故障。

　?、?通訊模塊由單獨(dú)CPU控制，不設(shè)FLASH，避免了數(shù)據(jù)重復(fù)存貯，有效降低了制造成本，同時簡化了系統(tǒng)工作流程。各種曲線及時間記錄存儲在基表內(nèi)，通訊模塊根據(jù)主站的數(shù)據(jù)請求讀取基表數(shù)據(jù)，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，打包上送給主站。同時，通訊模塊也可以根據(jù)要求，主動向主站上送基表數(shù)據(jù)。通訊模塊可進(jìn)行熱插拔更換，兼容GPRS/CDMA IX兩種制式，便于維護(hù)。

　?、?預(yù)付費(fèi)多功能基表的功能包括計(jì)量采樣、數(shù)據(jù)存儲、告警事件判斷、預(yù)付費(fèi)、負(fù)荷控制等，通訊規(guī)約滿足國標(biāo)《DL/T645-1997多功能電能表通信規(guī)約》;通訊模塊功能包括遠(yuǎn)程通訊、規(guī)約轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程校時等，通訊規(guī)約滿足國網(wǎng)負(fù)控規(guī)約《Q/GDW 130-2005電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約》。

　?、?用戶購電金額通過主站遠(yuǎn)程下發(fā)，基表計(jì)算儲存剩余金額。在運(yùn)行過程中，基表根據(jù)計(jì)量的有功電量、費(fèi)率時段單價、CT/PT變比等信息，實(shí)時遞減剩余金額。當(dāng)剩余金額低于告警閥值時，基表產(chǎn)生聲光告警，同時從告警端子輸出告警，提醒用戶及時購電。告警事件同時由通訊模塊上送到主站，主站再通過短信(或其他手段)通知用戶。當(dāng)用戶剩余金額小于0時，基表輸出跳閘信號，通過跳閘開關(guān)動作斷電?；硗瑫r產(chǎn)生跳閘事件，通過通訊模塊通知主站。

　　⑸ 從安全性考慮，除與預(yù)付費(fèi)有關(guān)的表計(jì)參數(shù)外，其它參數(shù)不能夠遠(yuǎn)程設(shè)置。購電數(shù)據(jù)智能通過主站遠(yuǎn)程下發(fā)，不能通過本地紅外或RS485口進(jìn)行購電。如果用戶購電時GPRS/CDMA IX網(wǎng)絡(luò)不通，主站可延時下發(fā)購電信息。在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后主站立即將購電信息下發(fā)到現(xiàn)場表計(jì)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不通時，表計(jì)自動進(jìn)入保電狀態(tài)，此時即使剩余電量小于0，跳閘端子也不輸出跳閘信號。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不通時，表計(jì)自動進(jìn)入保電狀態(tài)。這樣就避免了因網(wǎng)絡(luò)不通而不能及時下發(fā)購電信息造成的跳閘事件。表計(jì)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，主站也可以通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)置使表計(jì)進(jìn)入和退出保電狀態(tài)。保電狀態(tài)不影響剩余金額的扣減、告警事件的上送、負(fù)荷過載的判斷，只是對跳閘端子進(jìn)行保護(hù)，使其不產(chǎn)生輸出。供電部門工作人員在的情況下，也可以在主站通過GPRS/CDMA IX網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程直接控制跳閘。

　?、?剩余金額增加，剩余金額不足、跳閘輸出、表計(jì)參數(shù)更改等事件發(fā)生時，基表產(chǎn)生告警事件，經(jīng)通訊模塊主動上送給主站，以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。如果告警事件產(chǎn)生時網(wǎng)絡(luò)不通，則待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后，告警事件信息重新發(fā)送。

　?、?為防止用戶負(fù)荷超出規(guī)定的容量限制，遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表具有基本的負(fù)荷控制功能。有功功率連續(xù)超限5分鐘，基表液晶屏上告警顯示，同時基表產(chǎn)生過負(fù)荷告警事件上送至主站，主站通過短信告知用戶。有功功率連續(xù)超限15分鐘(參數(shù)可設(shè))基表產(chǎn)生跳閘信號輸出進(jìn)行跳閘。如果在上述間隔時間內(nèi)有功功率下降低于上限，則不進(jìn)行跳閘，重新進(jìn)行判斷。

　?、?遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)電能表的通訊模塊帶有RS485接口?？呻p向中繼轉(zhuǎn)發(fā)主站發(fā)送給外部電能表的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)主站對不具有通訊模塊的其他多功能表的控制、數(shù)據(jù)采集等。