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在電力企業(ye) 管理信息係統不斷應用與(yu) 普及的背景下，對多用戶預付費智能管理的需求也在不斷增加，尤其是電力企業(ye) 目前使用的是遠程抄表係統。如何將信息發布與(yu) 開關(guan) 控製進行有機的整合，實現多用戶購售電信息的共享，正成為(wei) 亟需解決(jue) 的問題。
現今常用的多用戶遠程預付費控係統主要為(wei) 基於(yu) 瀏覽器／服務器（browser／server，B／S）架構的多用戶遠程預付費控係統與(yu) 基於(yu) 代碼式電能表的多用戶遠程預付費控係統。經市場調查研究發現，取得過多用戶遠程預付費控係統中電能表子係統具有很大的局限性，隻能對電表數據進行讀取操作，無法對用戶遠程抄表、預付費進行係統的控製，不能實現完整的電力信息控製，存在經濟效益低下的問題。為(wei) 了解決(jue) 上述問題，對單相智能多用戶遠程預付費控係統優(you) 化設計進行研究。
取得過多用戶遠程預付費控係統的缺陷多存在於(yu) 電能表子係統中。因此，選擇電能表子係統作為(wei) 優(you) 化對象。為(wei) 了增加係統的智能性，設計新的單相智能預付費控電能表子係統，具體(ti) 優(you) 化設計過程如下。
微控製器是電能表子係統的核心控製元件，功能為(wei) 讀取計量芯片電能數據、數據處理、計算脈衝(chong) 計數、讀取時間、電能數據顯示與(yu) 報警、通信以及遠程傳(chuan) 輸等。微控製器性能的高低直接決(jue) 定電能表功能的實現效果。為(wei) 此，選取一款高性能的微控製器，對電能表子係統功能的實現具有至關(guan) 重要的作用。
選取微控製器時需要考慮下述幾個(ge) 方麵：一是功耗低；二是具備串行通信接口；三是具有較大的存儲(chu) 空間；四是具備多個(ge) 輸入與(yu) 輸出接口；五是計數器功能強大；六是性價(jia) 比高。結合上述，選取日本公司生產(chan) 的78KO係列8位微控製器。78KO係列微控製器具備性價(jia) 比高、功耗低、精度高等優(you) 勢，廣泛應用於(yu) 汽車、電子、工業(ye) 控製等領域。此次研究中，選取78K0527A微控製器作為(wei) 電能表子係統的控製核心。78K0527A微控製器包含4組8位通用寄存器、1KB的隨機存取存儲(chu) 器（random access memory，RAM）、128 KB的隻讀存儲(chu) 器（read-only memory，ROM）、看門狗定時器、時鍾輸出控製器、單電源Flash存儲(chu) 器、低電壓檢測器、定時器等元件，具備按鍵中斷功能。微控製器功能引腳與(yu) 外圍電路如圖1所示。
在單相電能表中，廣泛使用的是高精度的專(zhuan) 用計量芯片。依據多用戶遠程預付費控係統需求，采用ATT7053A計量芯片7。ATT7053A實質上是一個(ge) 具備串行外設接口（serial peripheral interface， SPI）的單相多功能計量芯片，工作電壓範圍為(wei) 3.0～3.6 V，晶振頻率為(wei) 5.53 MHz。電能計量芯片結構如圖2所示。
電能表供電線路為(wei) 220V的高壓線路，專(zhuan) 用計量芯片處理的信號為(wei) 一定範圍內(nei) 的電壓與(yu) 電流信號。為(wei) 此，需要采樣高精度的電壓、電流信號，保障采樣值在專(zhuan) 用計量芯片信號處理的範圍之內(nei) ，確保電能表的正常運作。另外，需要完成專(zhuan) 用計量芯片與(yu) 電能表高壓電力線路之間的電氣隔離，以保障電能表的安全。
在實際應用中，常采用電壓與(yu) 電流互感器模擬並采集電壓與(yu) 電流信號。其中，電壓互感器是一個(ge) 帶有鐵芯的變壓器，由一次線圈、二次線圈、鐵芯以及絕緣體(ti) 構成。根據變壓器原理可知，通過改變一次或者二次繞組的匝數，能夠產(chan) 生不同的電壓比，即可構成不同比例的電壓互感器。電壓互感器的功能是將較高的電壓值依據特定比例轉換為(wei) 較低的電壓值。電流互感器依據電磁原理構成，由繞組與(yu) 閉合鐵芯組成。相比之下，二次繞組匝數較多。當電流互感器工作時，繞組通過串接方式與(yu) 測量儀(yi) 表電路連接。電流互感器工作狀態接近於(yu) 短路，原因是二次回路在工作狀態下始終閉合，在測量交變電流時，電流互感器功能為(wei) 電氣隔離與(yu) 變流。
電壓信號采樣時，利用電壓互感器分壓的方式實現。電壓信號采樣後，采用電能專(zhuan) 用計量芯片進行相關(guan) 處理。電壓信號采樣電路如圖3所示。
在係統硬件設計的基礎上，進行單相智能預付費控電能表子係統軟件設計，主要包括主程序、電能數據計量與(yu) 處理程序以及用電數據存儲(chu) 程序設計，具體(ti) 設計過程如下。
電能表子係統主程序設計步驟如下所示。
電能數據計量與(yu) 處理是多用戶遠程預付費控係統的關(guan) 鍵環節，功能為(wei) 實時讀取時鍾讀數2，實現用戶電能的分時計量。以此為(wei) 基礎，實現存儲(chu) 用戶電能表用電數據信息、判斷剩餘(yu) 金額、電能報警以及預付費控製等功能。電能數據計量與(yu) 處理程序中包括通信中斷模塊。該模塊依據用戶的剩餘(yu) 金額對用戶供電情況進行控製。當剩餘(yu) 金額大於(yu) 零時，保障用戶的供電；若剩餘(yu) 金額較少時，提醒用戶繳費；若剩餘(yu) 金額小於(yu) 零時，繼電器斷開，切斷該用戶的供電。當用戶續交費用後，係統通過遠程售電子係統，利用RS-486通信，下發允許合閘命令，恢複用戶的供電。電能數據計量與(yu) 處理程序如圖5所示
在單相智能預付費控電能表子係統中，用戶用電數據的存儲(chu) 是通過 EEPROM實現的。 EEPROM能夠保障在多種因素影響下，若發生掉電現象，存儲(chu) 的用電數據不會(hui) 消失，並可以長時間保存。用電數據存儲(chu) 使用的是AT24C256芯片，存儲(chu) 器接收微控製器的數據讀寫(xie) 命令，從(cong) 而完成用電數據的存儲(chu) 寫(xie) 入。
為(wei) 了驗證優(you) 化係統的有效性與(yu) 經濟效益，設計仿真對比試驗。試驗中的對比係統為(wei) 基於(yu) B／S架構的多用戶遠程預付費控係統（係統1）和基於(yu) 代碼式電能表的多用戶遠程預付費控係統與(yu) 優(you) 化係統（係統2）。經濟效益主要由電費催收成本決(jue) 定。常規情況下，電費催收成本越小，表明係統的經濟效益越好。試驗硬件參數如表2所示。
由圖7可知，在不同靜電數值下，優(you) 化係統的電費回收時間均低於(yu) 係統1和係統2，說明該係統能夠抵禦靜電幹擾，有效降低電費回收所用時間。這是由於(yu) 該係統在優(you) 化過程中，選取了220V的高壓線路，其能夠保障采樣值在專(zhuan) 用計量芯片信號處理的範圍之內(nei) ，進而保障電能表的正常運作。
②快速瞬變脈衝(chong) 群。在遇到惡劣天氣時，電能表所處的供電線路極易產(chan) 生瞬間的尖峰電壓。除此之外，電網中的各種電力設備受各種因素影響會(hui) 發生突發故障。針對上述故障進行電網係統維修時，同樣會(hui) 產(chan) 生瞬時尖峰電壓。在此條件下，對比不同係統的電費回收所用時間。瞬變脈衝(chong) 幹擾下電費回收所用時間對比結果如圖8所示。
由圖8可知，與(yu) 靜電幹擾相比，不同係統的瞬變脈衝(chong) 幹擾下電費回收所用時間均有所降低，但是優(you) 化係統的優(you) 勢仍然十分明顯，其所用時間較高值僅(jin) 為(wei) 44s。通過不同條件下的電費回收所用時間對比結果可知，優(you) 化係統的應用效果更佳。
如表3所示，5次試驗中，優(you) 化係統的電費催收成本均小於(yu) 取得過係統1和係統2，優(you) 化係統的電費催收成本較小值為(wei) 98.9元，而係統1的電費催收成本較小值為(wei) 118.9元，係統1的電費催收成本較小值為(wei) 148.9元。這說明優(you) 化係統的經濟效益價(jia) 值較高，充分驗證了該係統的應用價(jia) 值。
將上述試驗結果與(yu) 取得過代表係統相比較，優(you) 化係統的電費催收成本與(yu) 電費回收所用時間較低。這充分說明優(you) 化單相智能多用戶遠程預付費控係統經濟效益較高，可以為(wei) 電力企業(ye) 帶來更高的利潤，也可以為(wei) 用戶提供更加優(you) 質的服務。
AcrelCloud-3200預付費水電雲(yun) 平台是安科瑞公司研製的與(yu) DDSY-1352單相電子式預付費電能表及DTSY-1352三相電子式預付費電能表配套的售電管理係統。另外可以選配遠傳(chuan) 閥控水表組成水電一體(ti) 預付費係統，達到先交費後用水的目的，剩餘(yu) 水量用完自動關(guan) 閥。主要完成電能表/水表參數設置，商戶售電/售水管理及能耗管理工作，操作簡便，實現物業(ye) 公司遠程實時操作實時監控，具有良好的人機界麵，能夠有效的統計和管理數據。安裝方便，是用電管理部門、商業(ye) 廣場和物業(ye) 小區，提高用電用水管理水平，解決(jue) 收費難問題的理想產(chan) 品。
清晰簡潔的展示所有房間狀態信息，所屬樓棟樓層，在線失連情況，費用狀態等，進入房間詳情可對房間當前實時信息進行查看，並可了解當天用電量和使用金額情況，可對房間內(nei) 的電表進行各種遠程控製操作，比如開戶、電價(jia) 設置，售電、退電、報警金額設置、分合閘操作等等。
係統針對商鋪開戶不僅(jin) 支持一戶一表，也支持一戶掛多表的需要;支持自定義(yi) 電價(jia) 方案，單一電價(jia) 、尖峰平穀電價(jia) 、階梯電價(jia) 等:支持預先設置開戶信息後期一鍵開戶;支持設置電表合額告警默認三級告警，告警金額和次也可以自定義(yi) ，推送方式支持手機短信，APP推送，郵件、語音外呼、公眾(zhong) 號推送等。
可以對已開戶的電表進行遠程充值，電費實時下發到電表。電表會(hui) 根據電度走字實時扣除電費同時係統也支持早台計費，金額下發到係統賬戶，到賬快速穩定。
訂單總覽，包含係統裏所有水電充值退費記錄，以及物業(ye) 費扣費流水記錄。收入概況，可以從(cong) 日，月，年，時間跨度等不同維度統計水電費收入情況，收入組成。
係統還提供了多個(ge) 報表以供查詢。用電綜合報表，幫助財務統計每個(ge) 月商鋪總用電量，尖峰平穀用電量以及電費，能耗同比分析，可以比較每個(ge) 月份與(yu) 去年同期相比的用能差距。能耗日月年報表，按日，月，年三個(ge) 不同維度查詢電表每個(ge) 階段的用能情況。
為(wei) 了方便用戶對大量儀(yi) 表進行管理和設置，可以在係統中新建批量操作任務，比如設置電價(jia) 、電表控製、儀(yi) 表設置、充值等，批量任務可以立即執行，也可以定時執行。
為(wei) 了靈活應對用戶多種多樣的收費方案，比如物業(ye) 費，房租，服務費等，係統支持用戶自定義(yi) 收費項目。收費方式可設置直接從(cong) 賬戶扣除或者生成催繳賬單，可設置周期性收費或者一次性收費，可以按固定金額收費或者按房間麵積換算等等。
某塊表為(wei) 主表，然後分配關(guan) 聯子表，係統每個(ge) 月自動將主表的用電按比例換算成電費從(cong) 子表中扣除，這樣可以剩餘(yu) 人工統計的麻煩。公攤方式多樣，可以根據比例公攤，按房間麵積公攤，按用量公排，收費方式有直接扣費或者生成維費賬單。
按日期生成後付費用戶周期用電費用，對數據進行確認後生成繳費賬單方便追蹤客戶繳費情況可導出繳費賬單以及欠費賬單通知客戶。
用戶可以在微信小程序或者微信公眾(zhong) 號自助查詢電表使用情況以及繳費。
針對取得過係統僅(jin) 對電表數據進行讀取操作時存在的成本較高和耗時較長的問題，提出單相智能多用戶遠程預付費控係統優(you) 化設計方法。微控製器實現讀取計量芯片電能數據、數據處理、計算脈衝(chong) 計數等功能。通過220V的高壓線路保障采樣值在專(zhuan) 用計量芯片信號處理的範圍之內(nei) ，實現電能表的正常運作。在此基礎上，通過係統軟件設計，實現用電數據的存儲(chu) 、寫(xie) 入與(yu) 保存等功能。試驗結果表明，該係統能夠有效抑製幹擾因素的影響、降低電費回收所用時間和電費催收成本、提升單相智能多用戶遠程預付費控係統應用性能，具有較高的應用價(jia) 值與(yu) 實用價(jia) 值。
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