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棗莊學院遠程預付費系統的設計與應用
摘要：介紹棗莊學院遠程預付費電能管理系統，采用智能預付費儀表進行遠程分合控制，達到預付費使用功能。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3200型遠程預付費電能管理系統實現配電回路用電的收費和能效管理。
關鍵詞：學生宿舍,棗莊學院,預付費電能表,Acrel-3200型,遠程預付費電能管理系統
0 概述
本項目為棗莊學院遠程預付費電能管理系統。根據校方對1#公寓、2#公寓學生預付費用電的要求，需要對棗莊學院各強電間的空調動力配電箱、各宿舍的PZ30箱配電回路進行組網集中管控，以保證先收費后用電。
1 系統結構描述
本監控系統主要實現棗莊學院公寓樓學生用電收費管理和統一管控，監控范圍為樓層106臺ADF100及488臺ADM100，分18條總線，現場電表通過屏蔽雙絞線和設置于采集箱的串口服務器進行通訊，將數據上傳至預付費系統后臺，實現遠程收費管理功能。
本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；
如圖(1)和圖(2)所示：
圖(1)整體網絡架構拓撲圖
圖(2)各串口服務器拓撲圖
間隔設備層主要為：ADM100和ADF100預付費多功能電表。
其中ADM100儀表安裝于每一個學生宿舍內，一路進線，三路出線(照明、插座、風扇)，其中照明出線要求定時合閘、分閘，如圖(3)：
圖(3)宿舍配電箱一次圖
而ADF100儀表集裝安裝于強電井的動力配電箱內，用于計量各宿舍的空調用電，如圖(4)：
圖(4)空調動力配電箱一次圖
ADM100和ADF100均具備RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：串口服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集并傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。1#公寓樓有2個強電井，每層有40個學生宿舍，面積為3300㎡。2#公寓樓與1#公寓樓情況*相同。由于公寓樓表數較多，因此在1#公寓樓、2#公寓樓分別放置采集箱(內含2臺8口串口服務器)，用光纖至主機。
站控管理層：設有高性能服務器、顯示器、UPS電源、票據打印機等設備。預付費管理系統服務器放置在2#公寓樓1F值班室，監控系統安裝在服務器上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
2 遠程預付費電能管理系統主要功能
整個系統軟件設計分為三個大塊，分別是集中抄表服務系統，遠程預付費電能管理系統，以及用戶查詢系統。
集中抄表服務程序常年運行，不間斷定時對所有表進行遠程抄表；遠程預付費系統包含所有開戶、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就可以使用；
b. 遠程集中抄表：免去人工抄表，電表狀態實時性可到3分鐘以內；
c. 遠程售電：學校財務集中管理，電量實時下發，并比對充值次數防止作假；
d. 數據安全：網絡數據傳輸采用金融級的3DES加密算法，防止數據作假竊電；
e. 遠程控制：可對任意一塊電表執行遠程拉閘或保電等一系列遠程控制操作，方便管理；
f. 能耗分析及查詢：用戶和管理員都可查詢預付費表或各類接入的計量儀表每天的用能狀況；
傳統的IC卡預付費售電管理系統實現了先交費后用電的管理模式，但由于抄收電表數據依賴于購電卡，用戶用電數據滯后于發生時間，不僅需要人工抄表，也無法有效進行用電管理、監控和實時控制。
利用遠程預付費電能管理系統，無需IC卡，可以實現計算機遠程集中抄表、實時監控、遠程充值和遠程控制，學校財務部門即可完成整個抄表、收費、控制和核查工作，實現高度信息化和自動化，大大提高用電營銷管理效率和水平，節約人力物力的同時，也提高了經濟效益，同時也提高了學生用電的安全系數。
3 案例分析
棗莊學院遠程預付費電能管理系統樓層分配電箱采用ADF100及ADM100系列預付費計量儀表，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功電度、剩余電量、剩余金額。
現場實現了以下功能：
1.集中抄表服務系統
系統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.遠程預付費電能管理系統
本系統分為五大模塊，分別是操作員登陸模塊、系統配置模塊、用戶(學生)管理模塊、售電管理模塊、報表中心模塊，系統大致運行和操作流程如下：
本系統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限分配，查看系統日志等功能；
b) 系統設置：對公寓樓、儀表及默認參數進行配置；
c) 用戶管理：對學生用戶執行開戶、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：提供售電財務報表、用能報表、報警報表等查詢。
批量遠程操作場景中，系統提供了多項功能，針對開戶、報警1、報警2、欠費、未開戶、失聯狀態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；2.設置下發(下發報警金額閾值和過載功率閾值)；3.保電(強制儀表合閘)；4.恢復預付費(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為EXCEL)
系統還將電能計量儀表接入系統，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。該功能用于替代部分能耗分析和管理系統的功能
系統還提供了多個報表以供查詢，分別是日/月/年財務銷售統計報表、失聯表/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。以下是財務報表和預付費表日用能查詢報表：
4 結束語
我公司提供的Acrel-3200遠程預付費系統可以預收電費，實現“先交錢、后用電”，提高學校電費收繳率，方便學生充值繳費流程，可實現對學生宿舍用電統一管控，對保證學校的正常教學秩序做出了貢獻。
參照標準：
ISO/IEC11801《綜合布線標準》
GB/50198《監控系統工程技術規范》
GB50052-2009《供配電系統設計規范》
GB50054-2011《低壓配電設計規范》
IEC 61587《電子設備機械結構系列》
DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》
DL/T 698.1-2009《第1部分：總則》
DL/T 698.2-2010《第2部分：主站技術規范》
DL/T 698.31-2010《第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-通用要求》
DL/T/814-2002《配電自動化系統功能規范》
DL/T5137-2001《電測量及電能計量裝置設計技術規程》
GB2887《計算站場地技術條件》
GB/T18460.3《IC卡預付費售電系統 第3部分： 預付費電度表》
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