安全費控體系與低壓費控設備應用

廣東電網計量中心 曾爭 林國營

引言

近幾年，南方電網公司在全網范圍內推進智能電能表和低壓集抄建設，已在多個省區實現大規模應用。由于新型費控電能表的應用，各級電能計量管理人員需要對安全費控體系進行一個全方位的認識。

1 安全費控體系架構

安全費控體系是基于密鑰管理系統，以一體化營銷管理信息系統費控功能建設為核心，通過集成硬件密碼設備，建立安全認證及電能計量關鍵信息安全防護機制，實現營銷計量數據的傳輸機密性和完整性，適應用電精益化管理的需求，在保障安全、防范經營風險的基礎上，實現優質供電服務水平的提升及客戶電力消費的全過程管理。

圖1 安全費控體系總體框架

安全費控體系由密鑰管理系統、營銷管理系統、計量自動化系統、發行檢驗平臺、費控功能檢測平臺組成。密鑰管理系統以密碼機作為密鑰數據載體，在各級密鑰管理系統及業務系統之間以離線方式傳輸。

密碼機根據用途分為密管密碼機和應用密碼機，密管密碼機作為密鑰管理系統的重要組成部分，用于存儲本級根密鑰，并生成業務系統應用密鑰。應用密碼機包括計量自動化密碼機、營銷密碼機、發行密碼機和檢測密碼機，分別為計量自動化系統、營銷管理系統、發行檢驗平臺和費控功能檢測平臺提供密碼服務。

2 密鑰管理系統

密鑰管理系統是安全費控體系的核心組成部分，密鑰管理系統負責密鑰的生成、備份、恢復、傳輸、更新、銷毀等全生命周期管理。密鑰管理系統發行的密碼機為同級的發行檢驗平臺、費控功能檢測平臺、計量自動化系統、營銷管理系統提供密鑰服務。

省級密鑰管理系統首先接收網級密鑰管理系統下發的密管密碼機、密管工具卡、指紋令牌和操作手冊等，同時具備軟件運行環境后，進行軟件安裝部署，并生成本級根密鑰。

省級密鑰管理系統根據二次發行分散代碼生成二次發行業務密鑰，通過二次發行密碼機傳遞到省級二次發行系統，配合卡片的二次發行工作。省級密鑰管理系統根據省級業務分散代碼生成省級檢測業務密鑰、計量自動化業務密鑰、營銷業務密鑰，通過對應密碼機傳遞到省級檢測系統、計量自動化系統、營銷管理系統。

表1 外置斷路器（費控開關）狀態控制表

圖2 密鑰管理系統網絡拓撲圖

省級密鑰管理系統根據虛擬地市分散代碼生成模擬地市級根密鑰，并發行模擬地市級密碼機。模擬地市級密鑰管理系統根據地市級業務分散代碼生成地市級檢測業務密鑰、營銷業務密鑰，通過對應密碼機傳遞到地市級檢測系統、營銷管理系統。

3 費控應用模式

根據南方電網公司安全費控體系建設方案，結合費控電能表、負控終端及外置斷路器技術規范，費控應用具有2種模式。

遠程費控模式：表頭計量、系統計費、系統遠程控制。費控電能表計量電量，通過遠程通信信道接入計量自動化系統，上傳費控電能表的表碼數據，計量自動化系統對采集到的表碼數據進行異常過濾后傳輸到營銷系統進行計費，營銷系統完成電費測算，并根據客戶電費余額，對費控電能表（低壓）發起遠程控制命令，實現催費告警、欠費停電、繳費復電控制等。

本地費控模式：表頭計量、表頭計費、電能表本地控制。依托費控電能表本身進行電量計量、電費計算，并根據電能表剩余金額情況執行拉合閘操作，實現催費告警、欠費停電、繳費復電控制。費控電能表可通過計量自動化系統，上傳客戶用電信息；營銷系統接收客戶繳費信息，通過通信信道對費控電能表下發充值命令。

費控電能表根據應用需求可設置為遠程費控模式和本地費控模式，兩者的主要區別在于：在遠程費控模式下，費控表僅進行計量，計費功能由營銷系統完成，由營銷系統發出指令對用戶用電控制；在本地費控模式下，費控表完成計量、計費功能，自主實現對用戶用電控制。

在應用現場，費控電能表可通過營銷系統指令實現由本地費控模式對遠程費控模式的轉換，由于遠程費控模式對通信條件要求較高，在通信信道條件較差的區域，可以先采用本地費控模式，待通信通信條件轉好后，轉換為遠程費控模式。

4 費控電能表及配套外置斷路器

三相費控電能表全部為開關外置類型，需配合外部斷路器實現對用戶用電控制。三相費控表對斷路器的控制方式分為兩種：無源節點控制方式（常開、常閉觸點）。三相費控電能表13～15號輔助端子輸出一對無源無極性開關信號，對外置斷路器進行控制；有源輸出控制方式。三相費控電能表13號輔助端子直接輸出一個電壓控制信號，控制信號引自電能表供電線路的相線，并由15號端子接收外置斷路器的狀態反饋信號。

單相費控電能表分為單相費控電能表(開關內置)和單相費控電能表（開關外置）兩種類型。單相費控電能表（開關內置）的電流規格為220V,5(60)A。該類型電能表內部含有內置斷路器，可以獨立使用，能夠自動拉閘和合閘，實時反饋開關狀態，使用靈活。單相費控電能表（開關外置）電流規格為220V,5(80)A,該類型電能表需要配合電能表用外置斷路器使用。單相費控表對外置斷路器的控制均采用有源輸出控制方式。從電能表5號輔助端子直接輸出一個電壓控制信號，控制信號引自電能表供電線路的相線；并由6號輔助端子接收斷路器的狀態反饋信號。

南網費控表用外置斷路器根據單相和三相兩種不同的應用場合，分為2P斷路器和4P斷路器兩種，電流規格為80A和125A，與一般低壓斷路器主要區別是，能實現自動拉合閘并能實時反饋斷路器狀態。

南網外置斷路器由電動操作機構和斷路器本體組成。電動操作機構主要由電源電路、控制電路、動作機構等部分組成。斷路器本體與通用的低壓斷路器一致，主要由通電導體、電磁線圈、脫扣機構、觸頭機構、滅弧機構等部分構成。

圖3 電動操作機構

外置斷路器照片

外置斷路器（費控開關）由費控電能表輸出信號進行控制，具體的控制邏輯如表1所示。