智能化电力费控系统的建设模式与应用

魏军彦 刘荣才 李鸿新

摘 要：随着智能化的电力营销费控系统在各电力企业广泛应用，汉江集团水电公司采用后台远程费控+智能载波终端的模式，自主开发一套电力智能费控系统，将先进的现场信息化采集技术与运行高速、算法精准的后台主站高度结合，实现现场数据实时、准确与数据库交互，同时同步更新用户量费数据。利用智能化信息采集与实时监控系统的远程负控功能，将电量数据用于电费测算、线损分析、电网规划等各项工作中，取得明显效果。

关键词：电力营销智能费控系统;预付费;远程费控;智能采集

中图法分类号：F426;TP311.5         文献标志码：A         DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0613

节约能源，合理使用水、电、气能源是当今社会形成的共识。为顺应这一趋势，预付费概念应运而生。国家电网公司发布的《国家电网公司“十二五”电网智能化规划》中对建设智能化信息采集管理系统也提出了具体要求，预付费一体化系统从消费的环节，采用先进的科学管理手段降低消耗、减少损失，避免能源的浪费和无序使用。

预付费一体化在电力行业的使用，集中体现为电力营销费控系统的广泛运用。电力营销费控系统集成通信网络，计量设备、计算机软硬件技术为一体的数据采集、分析和监控体系。同时，采用成熟的有线网络或无线网络，数据通信总线实现电力数据在计量表计和后台系统主站之间自动传输，进行能耗分析，解决用能核算、用能收费、损耗控制、用能预测等方面问题，为宏观决策提供及时准确的数据。

1   电力营销模式的发展变化

电力营销费控系统是以电力营销业务为基础的集用电信息采集、测算、远控为一体的综合系统。系统可以根据电子信息采集功能实现远程抄表，自动测算剩余电量，与设置的预警数值作对比之后可以实现对客户电量、余额等提醒和预警，在营销实时化的同时，实现了负控的智能化。同时，也提高了电力企业的电费回收率。隨着信息化技术的不断发展，电力营销费控的模式也在不断优化改进。

1.1    后台智能费控实现方式

1.1.1    远程费控模式

表计上不存储预付费相关信息，拉合闸完全由主站系统来控制。用户在收费系统前台或线上缴费，系统根据交费信息、价格信息以及通过采集系统采集的、计量表计的数据，实时计算剩余费用，当剩余费用等于或低于报警门限值时，主站系统发催费告警通知（包括短信告警方式），通知用户及时缴费。当剩余电费等于或低于跳闸门限值时，在没有设定可透支的情况下，预付费系统通过采集系统向表计下发跳闸控制命令，切断供电。用户缴费成功后，主站系统计算剩余费用，当剩余费用大于跳闸门限值时，主站系统（预付费系统、采集通信系统）通过终端或直接向计量表计下发发送允许合闸命令并允许合闸。

这种模式可实现真正意义上“本地网”的集中管理，统一计费，统一营收，做到整个社会范围内的能源管理自动化。

1.1.2    本地费控模式

除了支持以上所说的远程费控控制功能以外，还能通过CPU卡进行购电，表内具有电价等相关参数，在表内进行结算。

用户需持卡到营业厅或线上购电，售电员将购电金额通过售电系统写入用户购电卡中。用户返回后将卡插入或通过射频卡作为介质，电表自动接收充值金额并计入表内剩余金额中。用户用电时，电表按照用电量及当时电价实时扣减表内剩余金额。表内剩余金额小于报警金额时，电表发出剩余金额不足告警;金额用完后，电表自动断电。电价可以是单一电价、阶梯电价或是复费率电价。用户断电后，需持卡到营业厅再次购电并充入电表，电表才会恢复供电。

1.2   现场负控终端组网方式

1.2.1   集中器+RS485组网

根据现场的情况，在负荷集中区域安装一台配网集中器，单个集抄终端经485通讯端口与电能表连接;少量零散的低压电力用户以RS485电缆接入就近的集抄终端或更换为带GPRS模块的智能电能表。主要用于站内及专变用户表计的组网安装，下行采集信号稳定，不易受干扰。

优点是抄表速度快，实时性好，通讯稳定可靠，功能扩展容易，远程停送电可靠，通讯范围不受变压器限制。

缺点是总线布线施工工作量较大，需专业队伍安装和调试。且总线暴露在外容易被破坏，通讯电缆的短路、开路故障查找困难，易遭受雷击，后期维护工作量大。

1.2.2    集中器+电力载波组网

集中器与载波表之间通过电力线载波通讯方式，无需在重新布线，在变压器低压侧安装一台集中器（接入三相电压），用户直接安装具有载波模块的电能表。

利用低压电力线载波方式将同一配变台区内的所有用户的电能表读数集中抄收到数据集中器，各配变台区的数据集中器再通过无线通讯将数据传送到管理主站。集中器的每个485口均可以直接连接电能表，每个485口可接入32支电表。采用载波模式支持1 000支载波模块电表的配置，适用于表计分散安装，载波信号较好的情况。一般一台集中器最多可管理1 024个电力载波终端，可以满足一台配变所覆盖的全部用户。在后台界面即可通过集中器，实时抄取台区所有载波表数据。

优点是网络结构简单，安装方便，无需敷设通信线路;上行通道投资低，施工相对简单，载波抄读效果、实时性较好，可以利用到已经更换的表计，资源可得到合理利用。载波表成本高，接线简单，实际采到率可达99%以上。

缺点是通讯实时性相对较差;采集范围限于同一变压器供电范围内，受现场环境、线路远近、电力负荷等因素影响较大，可能存在载波孤岛现象。受电能质量环境干扰，影响采抄率。

1.2.3    集中器+采集器+RS485电能表组网

需安装采集器通过485线采集脉冲电表的数据，然后传给集中器，一台采集器一般可采集16只RS485电表。这种方式需大量敷设485通讯线，组建485网络将表计并接，需通过采集器扩展，接点多，容易出现隐蔽的接线错误，而且不容易发现。这种目前已不作为主流推广方式。

2   电力费控系统现场的应用

水电公司在2016年提出费控构建思路，2017年开展前期方案设计，2018年着手现场智能终端网络的建设，2019年1月费控系统主站全面建成，并投入试运行。初步实现“智能采集，实时费控”目标。

该系统采用后台远程费控+GPRS通讯通道+现场载波终端的模式，这种运行方式将先进的现场信息化采集技术与运行高速、算法精准的后台主站高度结合，实现现场数据实时、准确与数据库交互，同时同步更新用户量费数据。

后台主站硬件部分包括服务器、交换机、路由器、防火墙及采集终端（集中器、智能电表）等;软件部分包括电力营销主程序、web程序、數据库、终端监测程序、防火墙。系统网络拓扑图见图1。

2.1   系统硬件结构组成

现场数据前置采集及数据交换及处理层：前置采集处理层能够与各种接入终端以各种通信方式进行通信，按照既定通信规约解析数据，并对数据进行初步处理。软、硬件设备包括采集服务器、通信接入设备、支持软件、通信规约解析软件等。

数据交换处理层主要用于存储档案数据，采集的现场数据以及运行的数据处理。抽取存储综合应用数据，与营销系统交换数据等。主要由数据库服务器、磁盘阵列、数据备份设备、接口服务器等构成。

业务处理及综合应用层包含负荷管理、配变监测计量、电能量计量遥测、低压抄表等业务子系统处理功能。利用来自不同自动化子系统的数据完成线损分析以及WEB服务等功能。主要由综合服务器、WEB服务器构成。

终端设备层由分布在变电站、专变大客户配变房以及低压用户侧的自动化终端数据采集处理终端设备构成，包括厂站计量终端、专变负荷负荷控制终端、低压台区集中器等设备。

通信服务应用层能够完成主站与终端之间的通信功能，主要由通信接入设备以及通信网络构成。

2.2    营销系统应用功能组成

营销系统采用B/S开发模式，分为档案管理、抄表管理、计费管理、收费管理、报表管理、系统管理六个功能模块。

2.2.1    档案管理

实现辖区内的计量装置的自动抄表、自动补抄、随抄功能，实时掌握每个用户电量情况。客户基本档案包括客户档案信息、电源点信息、计量点信息、计费点信息、电能表信息、表码信息、欠费信息、收费信息。方便查询和维护所有用户的档案信息。配电设备管理包括配电设备用于维护配电设备档案信息，以树形结构展示变电站、线路和变压器之间的层级关系，以表单的形式展示各节点设备的详细信息，并支持增、删、改操作。电能表档案管理包括电能表档案功能页面用于维护电能表档案信息，提供了增、删、改、查功能。

2.2.2    抄表管理

远程费控功能，即根据用户实时余额情况远程对电表进行自动、手动拉合闸，实现远程费控功能。手工抄表适用于人工抄表至远程抄表的过渡阶段，未实现远程采集的电表，由抄表员、录入员手工录入码值。集中器档案管理集中器档案功能主要用于对集中器档案的维护，包括查询、修改、删除操作，除此之外，还有对指定集中器进行“初始化”“下发参数”“校时”等指令操作。集中器电表档案管理主要用于对集中器电表档案的查询、删除操作，以及一些指令下发操作，包括“召测参数”“下发参数”“跳闸”“合闸”。日冻结数据查询菜单包含三个Tab页，分别为“日冻结数据”“抄收统计”和“未采集电表”。日冻结数据Tab页主要用于展现集中器每天从用户电表采集到的冻结数据，并支持通过图表的形式按时间段展示每个用户用电曲线的变化。数据随机召测可实时在线召测智能电表数据，电压、电流、有功等。其他功能包括高压整点数据、时段电量、定时采集、台区线损、跳合闸日志等。

2.2.3   计费管理

实现厂站、线路、台区的电量统计和分析，掌握用电量、损耗等运行数据。短信提醒功能：实现了催费通知、缴费通知、跳闸预警、跳闸通知、电费通知等不同类型的短信提醒功能。抄表状态维护：按月管理抄表册状态，抄表册状态根据抄表、计费、审核等业务过程完成状态自动变化。

电费计算按月批量或单户进行电费计算，并查询计费结果。电费通知通过批量生成电费通知短信，并可手工编辑短信内容，通过短信平台批量或单户发送到用户手机。电费台账按所选时段区间查询电费台账，包括按表计台账、按用户台账、按电价台账等信息;实时费控根据用户用电情况和缴费情况实时控制用户费控状态，展示用户实时电费余额;根据预设催费阈值生成和发送催费和跳闸通知短信;对欠费用户进行电表跳闸。电费附件，即查询电费缴纳附件信息及按指定格式打印。票据管理对票据金额录入及核对;打印电费托收单，查询托收单明细信息;查询票据分类明细。用电情况分类统计包括查询各类用电情况信息，包括大工业用户明细、大工业用户表计明细、商业大用户明细、电价汇总、倒送外购汇总、倒送外购明细。其他功能包括电价维护、电费退补、电费审核、欠费信息等。

2.2.4   收费管理

用户可通过系统平台进行日常的收费、充值及票据打印等操作。提供运行台账、电费台账、费控实时余额、时段电量明细、收费日报、退补明细等明细查询功能。充值缴费包括用电客户进行电费缴纳、打印（补打）收据、打印电费清单;费控用户缴费完成后更新用户费控状态，对已跳闸的用户自动进行合闸处理等。收费员日报按日期和收费员查询收费明细记录并汇总实收总金额实收月度统计电费月度平衡表查询与统计。

2.2.5   报表管理

综合线损，即综合线损查询统计，包括110kV线损统计表、10kV线损统计表。四站平衡统计，即四站平衡统计信息查询，包括站内电量平衡统计、站内线路损耗明细、站内变压器损耗明细、站内电量平衡明细。其他馈线线损报表、各类用户供用电统计报表等。

2.2.6   系统管理

主要完成系统参数配置、用户权限、系统管理等工作，主要模块有：部门管理、操作员管理、角色管理、菜单管理、全局参数、字典管理等。

3   系统先进性及创新点

3.1   费控电费实时测算

传统的“先用电，后缴费”模式，对欠费用户，管理手段很落后，只能依靠抄表员到现场手动停电。缴费的滞后性，给电费的回收带来很大风险。智能费控系统实时获取电能采集系统采集的用电数据，并进行实时测算，测算用户的电费及剩余电费，改变了电费按月计算的传统模式。可对用户的用电情况动态监测，及时催收，有效降低电费回收的風险。

3.2    先进的远程操作控制

在新型费控系统中，利用先进的智能电网技术，实现电表电量的远程采集，并结合费控业务，实现实时远程拉合闸，对用电拖欠电费的用户，就可及时采取停电措施。

费控用户的欠费金额达到预设下限值，系统通过GPRS通道，自动发送跳闸指令，给智能电表，电表收到命令，启动跳闸程序，对用户实施停电。待用户完成缴费并预存电费后，电表自动完成复电合闸。彻底改变了停复电不及时且需要大量人工的问题，实现经济、高效的电网应用。

3.3    智能型费控断路器的引入

首次创新性引进低压智能断路器自动控制技术。根据《电能计量装置技术管理规程》（DL/T 448-2000）规定：低压供电，负荷电流在50A以上时，宜采用经电流互感器接入式的接线方式。即对负荷较大的用户，不允许采用电能表内置断路器进行直接分合闸。传统的装表接电中，对负荷较大（Ifh≥100A）的工商业用户，采用经电流互感器+电能表+普通断路器的接线方式，弊端是电能表和断路器之间，缺乏直接有效的停复电连接途经，断路器的停复电完全依靠人工操作，效率低下。在费控系统建设中，首次使用智能型费控专用产品——电能表外置费控断路器，通过主站发出的控制信号，实现用户停送电全程自动控制。费控断路器控制回路与电能表跳合闸输出接点连接，即对电能表输出接点信号的检测，可自动进行分合操作，接通或断开负载，实现用户欠费分闸，付费合闸的全自动控制功能。该断路器的额定电流可达100～630A，同时具有短路、过载、欠压保护。此产品的应用，大大扩展了远程费控技术的使用场景，提高智能化操作水平。

3.4   多渠道的催缴费方式

催费部分开发了电力费控系统自动短信平台。将营销系统与移动短信平台对接，电费计算完成后，根据用户电费及余额，自动发送电费通知、催费通知、停电通知等短信，通知用户及时完成电费的预缴。也可根据需求，自由定义，自动/手动发送手机电费提醒短信。

缴费部分开发了电子移动支付渠道，所有电力用户目前可通过微信、手机银行、柜台充值等多中方式。为自己或他人电费账户进行缴费和充值业务。

3.5    先进的自助服务终端系统

为更好提升用户的服务体验，提高服务满意水平，建议一套与费控系统相支撑的自助服务终端系统，主要包扩自助服务终端设备、网络平台、数据库平台及软件平台。该系统在营业厅部署自助终端，自助终端与部署装在机房的交易服务器通讯，再由交易服务器与营销系统、银行、微信平台、支付宝平台公共支付系统进行数据交互，实现客户各种业务的实时受理。实现以下功能：①自助缴费：可办理微信缴费、支付宝缴费、工行支付码等服务。②多媒体查询：通知公告、业务办理要求、现行电价表、服务指南等。③票据打印：自助打印充值凭证、电费清单等。④综合信息查询：提供用户基本档案、电费信息、缴费信息、欠费信息等相关信息查询。

4   应用效果分析

4.1   直接经济效益

4.1.1   提高智能化水平，增强设备的抗风险能力

优化合理的营销系统运行模式，可以实现现场设备与后台主站数据的无缝对接，大大提高智能化程度。截止2020年10月25日，公司辖区内运行的费控型智能电能表共1.4万块，较2018年1月的统计数据相比，新增智能电表1.1万块，智能电表普及率从原有的12.9%上升到82.3%，每日冻结值采集成功率达99.1%，远控成功率98%，低压智能终端的普及，提升现场设备的安全性、可靠性，增强设备的抗风险能力。

4.1.2   提高电费风险控制能力，降低电费回收风险

远程费控系统的实现，降低电费回收风险，通过短信、电话、上门催缴等多种电费预警方式，及时引导客户回收电费，同时支持多渠道、多途径等多种电费回收方式，加快电费自己的回收速度，系统运行以来，费控客户的电费回收率可达100%，基本实现零拖欠，大大提高了电费风险控制能力。

4.1.3    提高工作效率，节省人工开支

传统手工抄表时代，营业所每月从抄表到录入需要近10天时间，每月有大量表码抄录工作。智能化的费控系统简化抄录核流程，从根本上减轻了人工的繁杂劳动，节约抄表及录入的时间，现在每月的仅需要1d就可完成10余人的电表抄录工作，使供用电人员有更多的时间开展用电服务和配电设施的维护中，更好提升服务窗口形象。

4.2    社会效益

4.2.1    提高優质服务水平

预付费推广解决了电费发行后，后期收费时间长、催收难的问题，收费期间通过短信或电话等方式及时告知客户缴纳电费，同时在电量余额达到阀值时及时提醒，对有用电疑惑的用户，服务人员直接上门为其排查，充分体现了人性化，提高企业服务形象。

4.2.2    有效促进节能减排

配网智能设备的安装，远程费控系统的应用，可调节、引导用电客户合理使用生活电器，实时掌握负荷变化情况，养成良好用电习惯，减少电量无效消耗和盲目浪费，同时便捷的远程缴费模式，让用户足不出户即可享有优质电力资源，达到节约资源和保护环境目的。

5   结语

综上所述，电力营销费控系统是一个集电力营销业务为核心，集用电信息采集、电费核算及智能控制为一体的综合系统，包括智能费控营销系统组建模式，后台主站和现场采集终端的不同组网方式。同时，推广应用到汉江集团水电公司的营销系统建设，通过先进的电费算法测算、远程智能控制、便捷的自助服务体验，最终实现电力营销“智能采集，实时费控”的目标。

收稿日期：2021-03-02

作者简介：魏军彦，女，工程师，主要从事配网信息化建设工作。E-mail：87024089@qq.com

Construction mode and application of intelligent power cost

control system

WEI Junyan LIU Rongcai Li hongxin

（Hanjiang Group Water and Electricity Company，Danjiangkou 442700，China）

Abstract：With the wide application of Intelligent Power Marketing Fee Control System in various power enterprises，Hanjiang Group Hydroelectric Company develops a set of power intelligent fee control system independently by using the mode of background remote fee control + smart carrier terminal. It combines advanced on-site information acquisition technology with high-speed and accurate algorithm background master station to achieve real-time，accurate and data on-site.The library interacts while synchronously updating user fee data.By using the remote negative control function of intelligent information collection and real-time monitoring system，the power data can be used in the work of electricity charge calculation，line loss analysis，power network planning and so on，and obvious results have been achieved.

Key words：Electric Marketing Intelligent Fee Control System;Prepaid;Remote cost control; Intelligent collection;