【安科瑞节能学院】枣庄学院远程预付费系统的设计与应用

摘要

介绍枣庄学院远程预付费电能管理系统，采用智能预付费仪表进行远程分合控制，达到预付费使用功能。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-3200型远程预付费电能管理系统实现配电回路用电的收费和能效管理。

概述

本项目为枣庄学院远程预付费电能管理系统。根据校方对1#公寓、2#公寓学生预付费用电的要求，需要对枣庄学院各强电间的空调动力配电箱、各宿舍的PZ30箱配电回路进行组网集中管控，以保证先收费后用电。

系统结构描述

本监控系统主要实现枣庄学院公寓楼学生用电收费管理和统一管控，监控范围为楼层106台ADF100及488台ADM100，分18条总线，现场电表通过屏蔽双绞线和设置于采集箱的串口服务器进行通讯，将数据上传至预付费系统后台，实现远程收费管理功能。
本监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层；
如图（1）和图（2）所示：

图（1）整体网络架构拓扑图

图（2）各串口服务器拓扑图

间隔设备层主要为：ADM100和ADF100预付费多功能电表。
其中ADM100仪表安装于每一个学生宿舍内，一路进线，三路出线（照明、插座、风扇），其中照明出线要求定时合闸、分闸，如图（3）：

图（3）宿舍配电箱一次图

而ADF100仪表集装安装于强电井的动力配电箱内，用于计量各宿舍的空调用电，如图（4）：

图（4）空调动力配电箱一次图

ADM100和ADF100均具备RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：串口服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集并传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。1#公寓楼有2个强电井，每层有40个学生宿舍，面积为3300㎡。2#公寓楼与1#公寓楼情况完全相同。由于公寓楼表数较多，因此在1#公寓楼、2#公寓楼分别放置采集箱（内含2台8口串口服务器），走光纤至主机。
站控管理层：设有高性能服务器、显示器、UPS电源、票据打印机等设备。预付费管理系统服务器放置在2#公寓楼1F值班室，监控系统安装在服务器上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。
远程预付费电能管理系统主要功能
整个系统软件设计分为三个大块，分别是集中抄表服务系统，远程预付费电能管理系统，以及用户查询系统。
集中抄表服务程序常年运行，不间断定时对所有表进行远程抄表；远程预付费系统包含所有开户、售电、遥控及报表功能。主要特点如下：
a. 快速配置，即装即用：将电表和通讯管理机配置导入系统就可以使用；
b. 远程集中抄表：免去人工抄表，电表状态实时性高可到3分钟以内；
c. 远程售电：学校财务集中管理，电量实时下发；
d. 数据**：网络数据传输采用金融级的3DES加密算法；
e. 远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理；
f. 能耗分析及查询：用户和管理员都可查询预付费表或各类接入的计量仪表每天的用能状况；
传统的IC卡预付费售电管理系统实现了先交费后用电的管理模式，但由于抄收电表数据依赖于购电卡，用户用电数据滞后于发生时间，不仅需要人工抄表，也无法有效进行用电管理、监控和实时控制。
利用远程预付费电能管理系统，无需IC卡，可以实现计算机远程集中抄表、实时监控、远程充值和远程控制，学校财务部门即可完成整个抄表、收费、控制和核查工作，实现高度信息化和自动化，大大提高用电营销管理效率和水平，节约人力物力的同时，也提高了经济效益，同时也提高了学生用电的**系数。

案例分析

枣庄学院远程预付费电能管理系统楼层分配电箱采用ADF100及ADM100系列预付费计量仪表，该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功电度、剩余电量、剩余金额。
现场实现了以下功能：
1.集中抄表服务系统
系统默认半小时对所有表进行一次远程集中抄表，时间间隔支持个性化配置。
2.远程预付费电能管理系统
本系统分为五大模块，分别是操作员登陆模块、系统配置模块、用户（学生）管理模块、售电管理模块、报表中心模块，系统大致运行和操作流程如下：

本系统所有的报表及记录查询，都支持excel格式导出的功能。
a) 登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；
b) 系统设置：对公寓楼、仪表及默认参数进行配置；
c) 用户管理：对学生用户执行开户、销户、远程分合闸、抄表导出及记录查询等操作；
d) 售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；
e) 报表中心：提供售电财务报表、用能报表、报警报表等查询。

批量远程操作场景中，系统提供了多项功能，针对开户、报警1、报警2、欠费、未开户、失联状态都有不同的颜色显��；并且支持远程对仪表进行遥控，遥控的命令类型如下：
1.电价下发；2.设置下发（下发报警金额阈值和过载功率阈值）；3.保电（强制仪表合闸）；4.恢复预付费（欠费自动跳闸的模式）；5.拉闸（强制断电）；6.抄表导出（导出当前所有表状态为EXCEL）

系统还将电能计量仪表接入系统，进行远程集中抄表后，提供了辅助的能耗查询报表，为能耗分析、用能比对和**用电提供强有力的依据。该功能用于替代部分能耗分析和管理系统的功能.

系统还提供了多个报表以供查询，分别是日/月/年财务销售统计报表、失联表/通讯管理机查询报表、能耗查询报表、实时报警/历史报警查询报表，支持导出。以下是财务报表和预付费表日用能查询报表：

结束语

我公司提供的Acrel-3200远程预付费系统可以预收电费，实现“先交钱、后用电”，提高学校电费收缴率，方便学生充值缴费流程，可实现对学生宿舍用电统一管控，对保证学校的正常教学秩序做出了贡献。
参照标准：
ISO/IEC11801      《国际综合布线标准》
GB/50198          《监控系统工程技术规范》
GB50052-2009      《供配电系统设计规范》
GB50054-2011      《低压配电设计规范》
IEC 61587          《电子设备机械结构系列》
DL/T448-2000      《电能计量装置技术管理规程》
DL/T 698.1-2009    《第1部分：总则》
DL/T 698.2-2010    《第2部分：主站技术规范》
DL/T 698.31-2010   《第3.1部分：电能信息采集终端技术规范-通用要求》
DL/T/814-2002      《配电自动化系统功能规范》
DL/T5137-2001      《电测量及电能计量装置设计技术规程》
GB2887            《计算站场地技术条件》
GB/T18460.3        《IC卡预付费售电系统 第3部分： 预付费电度表》