电能表费控后备合闸装置的实现

王 琼，刘 水

（国网江西省电力科学研究院，江西南昌 330096）

0 引言

根据国家智能电网建设规划，智能电网的建设和发展分三个阶段逐步进行，到2020年将全面建成，其中的智能用电环节主要包含智能电能表的推广应用、智能采集终端的应用、用电信息采集系统的建设等方面，最终实现用电信息采集“全覆盖、全采集、全费控”的目标。全覆盖就是用电信息采集系统要覆盖电力公司经营区域内的各类电力用户。全采集就是要对用电信息采集系统所覆盖的各类计量点的用电信息实现远程自动采集。全费控就是电力用户用电信息采集系统能连续采集用户的用电情况，计算出其剩余电费的额度并显示给用户，在剩余电费不多时提示用户缴费，在剩余电费低于设定额度时执行购电跳闸控制，在用户完成缴费后系统命令电能表合闸回复供电。要实现以上目标就必须全面应用智能电能表：对于新增用户应采用具备费控功能的智能电能表；对原先使用不具备费控功能电能表的供电区域或场所必需进行智能电能表改造，将原有电能表更换为具有费控功能的智能电能表。

1 业务流程简介

用电信息采集系统在逻辑上分为主站层、通信信道层、采集设备层。主站是系统的管理中心，管理全系统的数据处理、数据应用以及发出采集、费控跳合闸命令；远程通信通道的主要方式有光纤通信、230 MHz无线通信、无线公网通信、中压电力线载波通信等。目前大部分采用无线公网（GPRS/CDMA）方式，无线公网投资小，应用范围广，组网灵活、适应性好、可靠性较高。采集设备层由终端、采集器和智能电能表组成。通讯时主站通过远程通道与终端通讯，终端再通过下行通道与智能电能表通讯。下行通道（终端与电能表的通讯通道）常用的有2种方式：第一种是采集终端通过输电线低压电力载波与智能电能表通讯；第二种是采集终端通过电力载波与采集器通讯，采集器再通过RS-485与电能表进行通讯。

运行时采集层按照主站设置的采集时间和时间间隔采集电能表的电量等信息，收到主站的抄表命令即将各电能表计量的用电信息发送到主站。主站层将采集到的电量则算成电费，再与电力用户的交费情况进行比较，计算出该用户的剩余电量。在剩余电费不多时提示用户缴电费，在剩余电费低于设定额度时执行购电跳闸控制，在用户完成缴费后系统命令电能表合闸恢复供电。

由于抄表采集与费控对用户的影响程度不一样，该两项功能的安全等级也不一样。抄表采集采用问答式通讯，即在收到主站的抄表命令后，集中器或电能表就直接回送主站所需的数据；费控功能的安全等级高，在进行费控时需要先完成费控身份认证，身份认证成功后电能表进入许可合闸状态，同时等待主站下发的合闸命令。

对于抄表，主站与采集层只需一个交互即可完成，若一次采集不成功可以进行第二次、第三次…第N次补抄，以提高采集成功率；费控跳闸也可通过多次命令完成；但对于费控合闸就不一样了，若电力用户在欠费停电后去交了电费就必须马上恢复电力供应，否则电力用户无法及时用上电，供电公司工作人员必需到现场通过红外掌机遥控电能表合闸恢复供电，若由于路远等原因延误了供电，供电部门就要受到用户的投诉。

2 后备合闸装置原理

为了解决根据费控合闸存在的问题，本电能表费控后备合闸装置的技术方案是，设计一种电能表费控后备合闸装置置于电能表内，通过红外接口接受遥控器的控制。在电力用户续费成功，但电能表远程合闸失败的情况下，用户可用普通家电遥控器对准自家电能表任意按下一个遥控按钮，本实用新型一种电能表费控后备合闸装置接收到红外触发信号后，即发出合闸脉冲控制电能表合闸恢复供电。具体设计如图1所示。

图1 系统结构图

电能表费控后备合闸装置由开关K1、K2、K3和光电耦合器组成；开关K2的一端分别连接光电耦合器和费控继电器，K2的另一端连接开关K3的一端；K3的另一端通过电阻接光电耦合器的VCC端，K1为费控继电器的一个常开触点开关，与费控继电器励磁回路串联。所述装置安装于电能表内，通过红外接口接受遥控器的控制。

后备合闸装置的基本工作原理是，以用户完成缴费智能电表处于允许合闸状态为前提，在满足前提的条件下，将远程合闸命令与本地红外控制合闸命令进行“逻辑或”，确保电能表只要收到该2个命令中的一个就能控制费控继电器合闸恢复供电。

3 具体实施

电能表费控后备合闸装置，在费控电能表远程合闸失败后，可由用户自己通过家电遥控器控制电能表费控开关合闸恢复供电。费控后备合闸装置共采用了3个常开开关，具体应用如下：

1）开关K1：电能表费控后备合闸装置用费控继电器的一个常开开关来表示智能电表是否处于允许合闸状态，串接在费控继电器的励磁回路中。当用户完成缴费智能电表处于允许合闸状态则该开关闭合，否则处于断开状态。

2）开关K2：用一个常开开关来表示智能电表是否接收到远程合闸指令的状态，若收到则该开关闭合，否则处于断开状态。

3）开关K3：用一个常开开关来表示智能电表是否接收到红外遥控器的信号，则该开关闭合，否则处于断开状态。家用遥控器发出的红外信号通过本实用新型的光电耦合器转变为电信号控制开关K3。

4）将开关K2与开关K3进行“逻辑或”（并联），再与开关K1进行“逻辑与”（串联），即构成了本实用新型一种电能表费控后备合闸装置，将本装置串接在费控继电器的励磁回路中，在开关K1闭合后，无论开关K2与开关K3哪个闭合，即可确保以用户在完成缴费后智能电表能合闸恢复供电。

5）电能表费控继电器具有自保持功能，在费控继电器合闸恢复供电后，开关K1、开关K2与开关K3自动断开。

电能表费控后备合闸装置的应用效果是，在电力用户续费成功，但电能表远程合闸失败的情况下，用户可用普通家电遥控器对准自家电能表任意按下一个遥控按钮，电能表费控后备合闸装置接收到红外触发信号后，即发出合闸脉冲控制电能表合闸恢复供电。

4 工作流程

电能表费控后备合闸装置由开关K1、K2、K3和光电耦合器组成；开关K2的一端分别连接光电耦合器和费控继电器，K2的另一端连接开关K3的一端；K3的另一端通过电阻接光电耦合器的VCC端，K1为费控继电器的一个常开触点开关，与费控继电器励磁回路串联。使用费控后备合闸装置在操作上需要补充业务流程为：主站与电能表进行身份相互论证，流程步骤同前。身份论证成功后，将电能表遥控合闸命令接收装置处于允许合闸状态，开关K1闭合。若电力用户续交电费成功，但电能表远程合闸失败的情况下，开关K2断开，这时用户可用普通家电遥控器对电能表按进行遥控合闸恢复供电。开关K3闭合，费控继电器的励磁回路通电动作合闸恢复供电。具体工作流程如图2所示。

图2 优化后工作流程

5 结语

电能表费控后备合闸装置的应用大大提高了用户供电的及时性，减少供用电人员之间的冲突，化解社会矛盾，可体现供电部门优质服务的理念。本实施例通过对现有电能表费控流程进行补充优化，对电能表增加了使用家电遥控器遥控合闸，恢复供电的功能。电能表费控后备合闸装置适用于在电力用户续交电费成功，但电能表远程合闸失败的情况下，用户可用普通家电遥控器对电能表按进行遥控合闸，及时恢复供电使用。

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