在科學(xué)生產(chǎn)力快速發(fā)展的當今社會(huì )，數字化、網(wǎng)絡(luò )化、信息化、智能化在各方面的應用已成為社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的新趨勢。面對管理龐大的低壓用戶(hù)，若繼續采用通過(guò)IC卡等介質(zhì)讀取電表數據，不僅人工成本大、效率低，而且出錯風(fēng)險高、不利于營(yíng)銷(xiāo)管理及當下分時(shí)電價(jià)、預支電費等先進(jìn)模式的發(fā)展，有必要推廣無(wú)卡式預付費電能表使人員從過(guò)去繁瑣的低壓管理收費工作中解放出來(lái)，為客戶(hù)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。 

　　一、推廣使用預付費電能表的必要性 
　?。ㄒ唬┐_保電費回收是供電企業(yè)營(yíng)銷(xiāo)的首要任務(wù)?？蛻?hù)電費回收，是供電企業(yè)營(yíng)銷(xiāo)的重中之重。在租戶(hù)或信譽(yù)度較低的客戶(hù)中采取預購電的方式能有效降低回收風(fēng)險。 
　?。ǘ┴S富交費方式,客戶(hù)可以根據用電需求預購電量，不必像過(guò)去一樣每月按合同約定的固定電量繳交預付電費，減少資金積壓，方便省時(shí)。 
　?。ㄈ┮幈苷唢L(fēng)險，當調整電價(jià)時(shí)，管理者可對剩余電量進(jìn)行折算重新下發(fā)，避免了供電企業(yè)或客戶(hù)的損失。 
　?。ㄋ模┠壳皩η焚M客戶(hù)采取限電或停電措施，在用戶(hù)側安裝預購電裝置的方式投資大且工作任務(wù)繁重。 

　?。ㄎ澹┰跔I(yíng)銷(xiāo)系統、計量自動(dòng)化系統和需求側決策管理與分析系統的基礎上，不增加硬件設備投資，實(shí)現預購電功能及對預付費電能表遠程抄控的研究具有一定的必要性。 

　　二、傳統卡式預付費存在的缺點(diǎn) 
　　卡式預購電系統解決了收費難的問(wèn)題，但還存在以下缺點(diǎn)： 
　?。ㄒ唬┯秒姅祿牟杉粔蚣皶r(shí)。若不派人上門(mén)抄表，則只有當用戶(hù)購電時(shí)，才能將用戶(hù)的用電情況傳輸上來(lái)，數據存在滯后性，難以實(shí)現對實(shí)際用電量的統計和線(xiàn)損計算。 
　?。ǘ┊敻鶕蚁嚓P(guān)政策調整電價(jià)時(shí)，對于供電企業(yè)來(lái)說(shuō)，雖然可以采用限制囤積電量等方式，但調價(jià)后仍采用預售的電價(jià)結算，會(huì )對供電企業(yè)或客戶(hù)造成一定的損失。 

　?。ㄈo(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)監控管理，出現問(wèn)題不能及時(shí)發(fā)現和處理，一旦發(fā)生用電計量差錯，容易造成供電方與用電方的電費結算糾紛。 

　　三、遠程預付費的原理 
　?。ㄒ唬?span style="color:#333333;font-family:宋體, Tahoma, Arial, "background-color:#FFFFFF;">遠程預付費的基本概念 
　　與傳統的有卡式預購電或后付費不同，無(wú)卡式預購電方式，可由客戶(hù)選擇合適的付費方式，同時(shí)還具有自動(dòng)抄表功能。無(wú)卡式預購電將自動(dòng)抄表和預購電的特點(diǎn)和優(yōu)勢有機結合，具有豐富的應用功能和極強的靈活性，能有效解決單獨的預購電所存在的缺點(diǎn)。 
　?。ǘ?span style="color:#333333;font-family:宋體, Tahoma, Arial, "background-color:#FFFFFF;">遠程購電系統構成原理圖 
　　圖1中，整個(gè)遠程預付費流程主要由遠程預付費電表，電表采集器，遠程抄表系統等組成。服務(wù)器通過(guò)移動(dòng)公司專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )（GPRS/CDMA信道）或以太網(wǎng)與系統終端集中器通信，主站系統將加密的預付電費數據下發(fā)至集中器，集中器通過(guò)485線(xiàn)將數據傳送到RS485電能表或直接通過(guò)電力線(xiàn)載波將數據直接傳送至載波電能表讀取唯一的密鑰，然后集中器通過(guò)密鑰進(jìn)行加密發(fā)送購電數據到電能表，電能表接收由主站下發(fā)的預付電費數據同時(shí)通過(guò)標準加密算法解釋并判斷所收到數據是否為合法數據并執行相應的操作或返回相關(guān)數據，主站下發(fā)的指令數據可以是充值金額或對電能表遠程控制等，該系統有別于一般的IC卡預購電系統，IC卡預購電電表充值跟開(kāi)通都必需通IC卡來(lái)實(shí)現。 
　　 
　　四、遠程預付費硬件設備 
　?。ㄒ唬╊A付費電能表 
　　預付費電能表是本系統的重要的組成部分之一，它是一個(gè)直接面對zui終客戶(hù)的終端設備。 
　　1、數據存儲量大。電能表終端直接進(jìn)行計量、統計用戶(hù)多項用電信息，如電量的小時(shí)凍結數、日凍結數、月凍結數，用戶(hù)購電記錄日志信息，透支記錄日志信息信息，用戶(hù)可以通過(guò)電能表終端可以直接了解到自己zui近一個(gè)收費周期的用電量信息，免除了用戶(hù)到結算時(shí)才知道自身用電情況的出現。 
　　2、數據傳輸可靠性強。每個(gè)無(wú)卡式電能表終端內部具有一個(gè)唯一的密鑰計算方式，對重要的用電信息操作時(shí)需要多次的通信握手才能進(jìn)行，并且使用可靠的加密算法對重要數據進(jìn)行加密處理，提高系統的安全性，可靠性。 
　　3、功能設置人性化。電能表可以根據每個(gè)居民用戶(hù)的用電狀況的不同在營(yíng)銷(xiāo)系統的配合下，用戶(hù)可以自行設置剩余電量的報警閾值，當剩余電量少于設定閾值時(shí)，系統通過(guò)短信平臺系統可以直接及時(shí)地通知用戶(hù)。 
　?。ǘ╇姳聿杉衅?nbsp;
　　在集中器原本功能的基礎上增加了對電能表的電量下發(fā)，剩余電量查詢(xún)、報警等功能滿(mǎn)足無(wú)卡式預購電系統的功能需求。 
　　1、通信性能可靠、穩定。集中器通過(guò)對由主站發(fā)出的GPRS信號進(jìn)行接收、處理，并通過(guò)485通道對下屬的電能表的電量信息進(jìn)行抄讀、參數下發(fā)等功能，在傳輸的過(guò)程中對重要信息進(jìn)行加密處理，保證數據的準確性與安全性。 
　　2、對用電信息進(jìn)行有效監控。集中器對各個(gè)電能表終端的電量信息進(jìn)行定時(shí)監控，對重要信息進(jìn)行多次比對，當發(fā)現用戶(hù)剩余的用電量不足時(shí)，會(huì )以報警信息的形式上報到后臺主站，配合營(yíng)銷(xiāo)系統進(jìn)行催繳工作。這樣可以減輕了一線(xiàn)營(yíng)銷(xiāo)員工的工作強度，并有效降低了電費回收風(fēng)險。 
　　五、遠程預付費電能表總體設計 
　?。ㄒ唬┯布O計 
　　遠程預付費電能表的硬件設計如圖3所示，硬件部分主要包括微控制器、電能計量、LCD顯示、磁保持繼電器驅動(dòng)、通信接口和電源模塊?，F將主要的幾部分作一些簡(jiǎn)要介紹。 
　　
　　圖2 預付費電能表硬件設計 
　　電能計量部分：在本設計中，選用Analog Devices公司的高性能單相電能計量芯片ADE7755，用這一計量芯片設計的電能表質(zhì)量可靠，性能優(yōu)于國際標準IEC10356中的規范。 
　　控制部分：為整個(gè)電表能的心臟，實(shí)現電能脈沖的計數、掉電信號、數據通信、存儲器的讀寫(xiě)、LCD顯示的控制和磁保持繼電器的驅動(dòng)等功能。 

　　上行通信模塊：在本設計中，電能表除了RS485通信口外，還包括負責與集中器通信的上行通信模塊，模塊的通信方式可選電力線(xiàn)載波或者微功率無(wú)線(xiàn)。 

　?。ǘ┸浖O計 
　　系統上電后，首先要進(jìn)行初始化，初始化包括微處理器的特殊功能寄存器的設置，時(shí)鐘/定時(shí)器參數的設置，中斷的設置，隨后讀取EERPOM的數據。 
　　電表內部中斷負責電量的記錄。當有電量脈沖到來(lái)時(shí)，中斷服務(wù)程序對電量寄存器加1，隨后退出中斷，在主程序循環(huán)完成電計量功能。程序每0.5秒對剩余電量進(jìn)行判斷，如果小于零則置欠費標志，LCD及LED告警；如果大于零，判斷剩余電量是否少于設定的告警閾值，少于設定閾值置低剩余電量標志，LED告警，如果大于設定閾值則繼續處理計量數據。