本地費控智能電能表的特點及參數(shù)設置分析

陶 鵬，張 艷，曹惠敏

(1.河北省電力研究院，石家莊 050021；2．石家莊供電公司，石家莊 050021)

2009年國家電網(wǎng)公司頒布了智能電能表技術規(guī)范，對于智能電能表的功能、技術要求、外觀尺寸進行了統(tǒng)一。根據(jù)表計采用的費控類型、通信方式、準確度等級等功能的不同，智能電能表共分為36種類型。其中，本地費控智能電能表的電費電價信息、控制參數(shù)均保存在表計中，利用表計計算用戶已繳電費和實際使用電費情況，自動實現(xiàn)表計的拉合閘控制。

1 本地費控智能電能表的特點[1]

1.1 智能預付費

傳統(tǒng)預付費電能表購電時購買的是電量，當電價發(fā)生變化時，已購買的電量無法隨之調(diào)整，給交易雙方造成損失；本地費控智能電能表購電時存入表計中的是金額，電價信息存儲在表計中，當電價調(diào)整時，可以通過采集主站更改表計中的電價信息，不會給交易雙方帶來損失。

1.2 遠程采集數(shù)據(jù)

通過用電信息采集系統(tǒng)，可以遠程采集本地費控智能電能表內(nèi)的數(shù)據(jù)，包括用電量、剩余金額、電價等參數(shù)。

1.3 費控功能

本地費控智能電能表中的控制芯片可以根據(jù)用戶的繳費情況和用電情況，對用戶進行拉合閘控制。控制芯片通過計算用戶已用電費和繳納電費，控制繼電器的拉合閘。對于采用外置繼電器方式的本地費控智能電能表，當用戶已用費用大于已繳費用時，表計通過繼電器控制端子向外置繼電器發(fā)出控制信號，外置繼電器自行跳開，用戶無法用電；只有當用戶充值后，繼電器控制端子會再次向外置繼電器發(fā)出控制信號，使外置繼電器可以手動合閘，用戶可以再次用電。

1.4 多種方式計費

根據(jù)不同時間段的用電負荷，制定不同的電價，利用電價手段調(diào)節(jié)用電負荷，引導用戶錯峰用電；在階梯電量范圍內(nèi)的電價不變，超過階梯電量的電價將有一定程度的增加，保證用戶基本用電電價不變的情況下，增加對于奢侈用電的收費，促進用戶自覺節(jié)能減排。

1.5 實時顯示豐富用電信息

本地費控智能電能表可以實時顯示電壓、電流、功率、功率因數(shù)、剩余電費等參數(shù)，使用戶隨時獲取用電信息。

1.6 交互功能

用電信息采集系統(tǒng)主站通過采集本地費控智能電能表的剩余電費信息，在用戶剩余電費金額低于報警金額時，向用戶發(fā)出報警短信告知用戶；在電費用完侯后，定期向用戶發(fā)送催費通知。

2 本地費控智能電能表的安全保障

本地費控智能電能表具備本地交易、遠程對時、遠程參數(shù)修改等功能，為保障智能電能表本地/遠程數(shù)據(jù)交互的安全性，必須對表計本地/遠程介質(zhì)間數(shù)據(jù)交互進行加密，因此應用了智能電能表密鑰管理技術，又稱為用電信息密鑰管理技術。用電信息密鑰管理系統(tǒng)是用電信息采集系統(tǒng)安全防護體系的根本保障，承擔著實現(xiàn)密鑰的生成、傳遞、備份、恢復、更新、應用的全過程管理，是開展對用戶發(fā)卡、主站采集、營銷售電業(yè)務的基礎，是保障智能電能表和采集終端安全運行的前提[2]。

通過在智能電能表及采集終端中增加ESAM安全芯片，在采集系統(tǒng)主站、售電系統(tǒng)、發(fā)卡系統(tǒng)等配套系統(tǒng)配置密碼機,實現(xiàn)用電信息密鑰管理系統(tǒng)的硬件加密[3]。智能電能表所有的ESAM安全芯片及用戶卡均由國家電網(wǎng)公司計量中心統(tǒng)一發(fā)行，發(fā)行完畢后交付給網(wǎng)省級(地市級)計量中心，由網(wǎng)省級(地市級)計量中心將本省(市)的密鑰寫入用戶卡中，完成用戶卡密鑰更新，更新完本省(市)密鑰的用戶卡可以直接在售電系統(tǒng)中開戶，交付給電力用戶使用。

3 本地費控智能電能表的參數(shù)設置

本地費控智能電能表主要參數(shù)由DL/T 645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》[4]備案文件中規(guī)定的一、二類參數(shù)構成，這些參數(shù)大多為電費計算及控制的相關參數(shù)，主要包括：費率表、時段表、時區(qū)表、互感器變比、報警金額、賒欠門限金額、囤積金額、結算日、階梯電價、階梯值等。在實際應用過程中，不同表計廠家對于這些參數(shù)的理解存在一定差異，造成數(shù)據(jù)設置不一致，為本地費控智能電能表的參數(shù)預置檢查及推廣應用造成了影響，以下對容易出現(xiàn)理解偏差的參數(shù)進行詳細說明，同時給出了參數(shù)設置推薦方案。

3.1 費率切換時間

3.1.1 參數(shù)說明

費率切換時間用于在電價調(diào)整時使用。本地費控智能電能表可以存儲2套電價表，當表計內(nèi)的時間走到2套費率切換時間設置的值時，電價由第1套切換至第2套。

3.1.2 存在問題

DL/T 645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》中未明確指明不進行電價切換時該時間如何設置，不同表計廠家對該參數(shù)設置不同，造成預置參數(shù)檢查不統(tǒng)一，無法判別是否正確設置了該值。

3.1.3 參數(shù)設置推薦方案

協(xié)議中指明若2套費率切換時，應凍結該時刻參數(shù)，因此建議在不進行電價切換時，將2套費率切換時間設置為全零。同樣，建議在不進行切換時，將2套時區(qū)表切換時間、2套日時段表切換時間、2套梯度切換時間設置為全零。

3.2 報警金額

3.2.1 參數(shù)說明

智能電能表控制過程如下：電能表剩余電費金額小于等于報警金額1時，電能表的報警燈閃爍；當電能表剩余電費金額小于等于報警金額2時，電能表的報警燈閃爍，同時預跳閘，提醒用戶及時購電，用戶可通過插卡恢復供電；當電費用完時，電能表剩余電費金額為透支金額，當透支金額大于等于透支限額時，電能表跳閘，此時只能通過再次充值恢復智能表供電。

3.2.2 存在問題

若將報警金額2設置為大于0，當電能表剩余金額等于報警金額2時，電能表預跳閘，但此時用戶表計中仍存有電費，部分用戶對于智能電能表控制過程不甚理解，認為表計有電費時就跳閘，是智能表出現(xiàn)故障，容易造成電力企業(yè)與電力用戶之間的誤解甚至糾紛。

3.2.3 參數(shù)設置推薦方案

將報警金額2設置為0，即電能表剩余電費金額為0元時，電能表預跳閘，避免了出現(xiàn)誤解甚至糾紛的可能。

3.3 時區(qū)表設置

3.3.1 參數(shù)說明

在我國部分省份，不同的月份采用不同的電價，因此需要將不同月份采用的電價通過時區(qū)表設置到智能電能表中。

3.3.2 存在問題

每套時區(qū)表規(guī)定最多可以有14組數(shù)據(jù)。在實際應用過程中，通常不需要設置14組數(shù)據(jù)，如，7月份到9月份采用第2套日時段表，其他月份采用第1套日時段表，則有效數(shù)據(jù)僅為070102、090101。不同表計廠家對于有效數(shù)據(jù)不足14組的處理方式差異較大，有些僅寫入2組有效數(shù)據(jù)，有些將后12組有效數(shù)據(jù)全補為0，有些重復寫入2組有效數(shù)據(jù)，造成參數(shù)預置檢查及實際應用存在一定的差異。

3.3.3 參數(shù)設置推薦方案

DL/T 645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》中對于有效數(shù)據(jù)小于總數(shù)據(jù)量時有明確

規(guī)定，要求用最后1位有效數(shù)據(jù)補滿無效數(shù)據(jù)位[5]。上述例子中，正確做法應該是將表內(nèi)數(shù)據(jù)補寫為070102、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101、090101。日時段表、公共假日及日時段表數(shù)的設置與時區(qū)表的設置類似。

3.4 邏輯控制

3.4.1 邏輯控制說明

本地費控智能電能表參數(shù)之間存在一定邏輯關系，如，必須有階梯值存在，階梯電價才能夠有實際意義；必須有日時段表數(shù)據(jù)，費率電價才能有實際意義。

3.4.2 存在問題

各個表計廠家對于DL/T 645-2007《多功能電能表通信協(xié)議》理解不同，部分廠家自行增加了參數(shù)間的邏輯控制功能，造成參數(shù)預置檢查存在一定困難。如，在表計費率數(shù)設置為1時，其余的費率數(shù)無法寫入、無法讀出；在梯度數(shù)設置為0時，梯度值和階梯電價無法寫入、無法讀出等。

3.4.3 推薦邏輯控制

建議取消邏輯控制功能，由相應的控制字進行控制。如，費率數(shù)為1時，僅采用費率1，其余費率可以寫入、讀出，但不參與實際計費；梯度數(shù)為0時，階梯值和階梯電價可以寫入、讀出，但不參與實際計費。在這種情況下，若預先知道階梯值、階梯電價，可以設置到表計中，待國家相應政策發(fā)布時，僅更改梯度數(shù)一個參數(shù)就可以開啟階梯電價功能，不僅方便了實際應用，而且統(tǒng)一了參數(shù)預制檢查。

4 結束語

本地費控智能電能表是伴隨智能電網(wǎng)的建設而出現(xiàn)的，其交互性、智能性、豐富的顯示方式、多樣的計費功能與傳統(tǒng)的機械表、電子表、量控預付費表相比具有明顯的優(yōu)勢。本地費控智能電能表可以根據(jù)用戶實際用電情況自行扣費，并根據(jù)已繳繳費及已扣費用的情況提醒用戶購電，而所有的繳費、扣費計算均依賴于表計內(nèi)部參數(shù)的設置。不同表計生產(chǎn)廠商對于規(guī)約、技術規(guī)范理解存在一定的差異，對于智能電能表參數(shù)設置理解不同，造成本地費控智能電能表計算電費時存在誤差，給貿(mào)易結算雙方造成損失，為此以上對實際應用中理解差異較大的參數(shù)給出了解釋，并提出了參數(shù)設置推薦方案，避免由于參數(shù)設置錯誤給智能電能表應用造成的不良后果。

參考文獻：

[1] Q/GDW (354-364)-2009，智能電能表技術規(guī)范系列[S].

[2] 王勤初，姚艷霞.智能電能表信息安全防護技術[J].電測與儀表，2010，47(8A)：111-115.

[3] 陶維青，黃俊祥，曹 軍，等.ESAM安全模塊在預付費電表中的應用研究[J].電測與儀表，2010，47(11)：58-62.

[4] DL/T 645-2007，多功能電能表通信規(guī)約標準[S].

[5] 孟珺遐，朱寧輝，白曉民，等.基于DL/T 645-2007協(xié)議的智能電表嵌入式通信軟件研發(fā)[J].電網(wǎng)技術，2010，34(9)：7-12.