Acrel プリペイド エネルギー メーターとエネルギー管理システムのアプリケーション分析

エンジニア:Dina huang 電話:+8618761502682 電子メール:dina.huang@email.acrel.cn

江蘇アクレル電気製造株式会社

抽象的な：この記事では、従来の IC カードプリペイド電力量計の主な機能を説明し、そのアプリケーションの長所と短所を分析します。通信技術、インテリジェント制御技術を統合した後のプリペイド電力量計の機能拡張を詳細に紹介し、実用的な価値を促進し、プリペイド電力量計の可能な技術開発動向を説明します。

キーワード：プリペイド電力量計、アプリケーション、分析

電気料金は電力供給企業が生産と開発を維持するための主な資金源であり、電力料金を期限内に充電できるかどうかは電力供給企業の資本循環において重要な役割を果たします。長年にわたる「最初に電気を使い、後で支払う」電力消費モデル、広範な電力ユーザー層、オンサイト停電と電力配給の技術的手段、および市場とのサポート規制の非互換性が原因です。それは電力会社の電気料金請求における大きなリスクに直結し、長年にわたり人的資源、財源、経営圧力が注ぎ込まれてきた。こうした中、電力システム改革に適応するため、プリペイド式電力メーターの普及が進んでいます。

初期のコア関連通信技術の応用が未熟であるため、システムの互換性は、電力量計量管理のための遠隔自動検針システムの普及と応用に影響を与える重要な障害となっており、特に通信プロトコルとシステムの互換性は重要です。製造基準の不一致。当時の環境では、ICカード型プリペイド電力量計は通信技術のアプリケーションボトルネックを回避せざるを得ませんでした。

1.ICアードTそうそうP返済したEエネルギーMエーテル

1.1 主な機能

1.1.1 計量機能: 単相計量有効エネルギー;過去の電力を保存し、電力を凍結する機能があります。

1.1.2 マルチ料金機能: プログラム可能な設定期間、複数の料金プラン。タイミングクロックには温度補償機能が付いています。

1.1.3 通信機能：RS485インターフェースと赤外線通信インターフェース付き。RS485 インターフェイスは通常、メーターの内部から電気的に絶縁されており、AC 220V アクセスに対する保護設計が施されています。

1.1.4.表示機能：LCDディスプレイ、ボタンは自動的に表示を循環でき、インターフェースには残量、総電力量、現在の電気料金などを表示します。

1.1.5.情報コピーバック売電機能：1メーター1カード、つまり1メーターは1枚のICカードにのみ対応します。電力伝送のためにカードを挿入すると、メーター内の電力使用量情報が自動的に IC カードにコピーされます。電気を再び購入すると、カード内の情報が自動的にコンピュータに書き込まれ、アーカイブとデータ検証が行われます。

1.1.6.メーター再充電リマインダー機能：一般に、表示アラームと停電アラームがあり、負荷を遮断する機能も増加します。

1.1.7.過負荷制御機能：電力閾値を設定することで、負荷側の過負荷時の電源オフ制御を実現します。電源オフ時間は、即時電源オフと遅延電源オフの 2 通りの方法で設定できます。ボタンを押すか、カードを挿入することで電源が復旧します。

1.1.8.プリペイド制御機能：メーターは電力を購入してから使用する管理方法を実現します。メーター内の電気料金がなくなると、メーター内のロードスイッチが自動的に負荷電源を遮断します。メーターを充電した後、メーターは再び閉じて負荷電源機能を回復します。継続的な改善により、当座貸越機能が追加され、実際の状況に応じて適度な当座貸越を行うことができます。当座貸越の設定が可能です。当座貸越が完了すると、メーターの電源がオフになり、次回メーターに再チャージするときに当座貸越部分が自動的にチャージされ、差し引かれます。

1.1.9.電力貯蔵防止機能：電気料金政策のマクロ制御により、メーターへの過剰な電力（量）の充電を防ぐため、お客様が一度に過剰な電力（量）を充電することを制限します。メーター内の蓄積電力しきい値を設定します。

10. セキュリティ保護機能: 一般に、システムのセキュリティ設計には CPU カード技術が使用されます。CPU カード電力量計と CPU カードのセキュリティ認証は、電力量計内の ESAM モジュールを通じて完了します。CPU カード エネルギー メーターの MCU は、認証プロセス中のデータ送信の役割のみを果たし、データの暗号化と復号化には関与しません。売電時には、一連の鍵認証テストにより、買電カードの確認、売電カードへの情報の書き込み許可、バイナリファイル消去のライトバック許可などの操作を実現します。

1.2 主な利点

1.2.1 検針の効率と精度を向上させます。RS485 インターフェースと赤外線通信インターフェースを介して、対応する手持ち式検針装置を現場でのバッチ転記に使用できます。これは、電力会社が管理する電力量計の数が急増している現状に非常に重要な影響を与えています。

1.2.2 延滞問題を効果的に解決します。電気料金徴収業務コストの大幅削減と電気料金徴収のセキュリティ強化

1.2.3 支払い困難という矛盾を軽減する。顧客数が大幅に増加し、支払い時間枠が比較的集中しているため、従来の課金モデルでは支払いの混雑が非常に発生しやすくなっています。プリペイド電力量メーターの適用により、カウンター料金とサービスのリスクに対するプレッシャーが大幅に軽減されました。

1.3 アプリケーションの問題点

1.3.1 対攻撃能力が低い。IC カードの紛失や破損、特に開いている IC カードの読み書きポートは外部からの攻撃に対して脆弱です。攻撃を受けた後に証拠を得ることが難しく、内部管理システムが破綻するため、電力紛争が非常に起こりやすい。

1.3.2 管理が難しい。IC カードによる電力購入が突然かつ無作為に行われたため、電力供給部門は電力販売の圧力を強めています。同時に、データのセキュリティを確保するために、現在、スマート CPU カードが広く使用されています。COS システムと動的キー認証によりデータのセキュリティが確保されますが、同時に電力管理部門の管理負荷も増加します。さらに、マルチリンクのデモンストレーションにより、予期しない障害の発生が増加します。

1.3.3 電力料金政策調整の適応力は強くない。電気料金は電気購入時に決定され、プリペイド電力量計に書き込まれます。ICカードプリペイド電力量計に記憶されている電気料金はリアルタイムに調整できないため、電力会社にとっては料金調整のたびに多大な負担がかかり、顧客からも疑問を持たれがちです。

1.3.4 データ収集が適時に行われていない。顧客の電力消費状況をリアルタイムに反映できず、電力盗難を効果的に監視できず、電力管理自動化のリアルタイム管理ニーズを満たすことができません。

1.3.5 売電方式の機能拡張性は高くない。ICカードをデータ通信媒体として利用する前払いシステムは、テレフォンバンキングやオンラインバンキングなどの電力購入手段と効果的に連携することが容易ではありません。顧客は電力販売店でカードを使って電力を購入するケースが多く、電力販売のサービス品質が低下し、電力会社の負担が増大します。したがって、ICカードプリペイド電力量計の実際の応用における問題と欠点を解決するために、通信システムの互換性の問題が解決されます。コア関連技術のボトルネックを突破することで、プリペイド電力量計の遠隔アプリケーションには想像を絶する広大なスペースが提供されます。

2 プリペイド電力量計と遠隔検針システムの統合

2.1 遠隔検針システムにおける基本的な通信方式には、主に光ファイバー通信、電話回線通信、RS485バス、TVケーブル、インターネット、電力線搬送通信、計器バス、衛星通信、GPRS、CDMA等の各種通信が含まれます。方法にはそれぞれ長所と短所があり、適用可能な側面もあります。電力供給企業の業界特性と、低電圧電力線キャリアのスペクトラム拡散、周波数ホッピング、転送および中継の実用化と組み合わせる（キャリアメーターは、電力線を介してローカル集線装置によってルーターまたはトランスポンダーとして動的に設定可能） ）技術と特殊チップの実用化。現在、低電圧遠隔自動検針システムは主に電力線搬送集中検針方式+GPRS遠隔伝送+プリペイド電力量計シリーズの技術ソリューションを採用しています。

2.2 システム構成 電力線搬送集中検針システムは、集中検針親局、集電装置、集線装置、メーター等の機器から構成されます。現場の状況に応じて専用のネットワークを構築し、検針や電力使用量の制御・管理をソフトウェアで行います。システムは 3 つの物理層と 2 つのリンク層で構成されます。マスター ステーションのデータ収集はスター構造を採用しています。つまり、1 つの消費電力管理センターが複数のコンセントレーターに対する管理層になります。マスター ステーションは GPRS ネットワークを通じてデータ コンセントレータに接続されます。集電器は低圧電力線を介して接続され、集電器はメーターボックスに設置され、集電器と顧客電力量計は RS485 インターフェースを介して並列接続され、顧客層を形成します。

2.3 システムの特徴

2.3.1 PLC（電力線搬送）通信方式を採用：電力網トポロジー構造を効果的に利用し、構築が容易。

2.3.2 基本データグループ：集中コピーシステムに含まれるすべての顧客を選択してコピー（ポイントコピー、フルコピー）、基本データグループを形成する多点コピー、およびさまざまな分析（回線損失、マルチレート、負荷）が可能、など）、顧客のさまざまなインテリジェントな管理のニーズに対応します。

2.3.3 ソフトウェアとハ​​ードウェアの組み合わせ: ユーザーのニーズと利便性を十分に考慮したシステム設計。固定ハードウェアをベースに、すべてのシステム機能の補正、管理変更、操作追加（遠隔制御電源）はすべてバックグラウンドソフトウェアによって完了します。

2.3.4 設置が便利、信頼性が高く、安全性が高く、保守性が高いという利点があります。同時に、プロジェクトコストが低く、システム保守が簡単で、運用コストも低く抑えられます。

2.4 主な機能の応用

遠隔前払い電力量計は、消費電力管理システムと連携し、遠隔検針、遠隔前払い、盗電防止、負荷管理などの機能を実現します。

2.4.1 遠隔検針

親局はランダム検針を行い、読み取ったデータに基づいて、現場の電力量計の異常や需要家の電力使用量の異常などを判断します。また、親局は検針ルーチンに従って検針し、読み取ったデータを電力販売管理情報システムに送信して電気料金計算を行うこともできる。同時に親局は遠隔設定により電力量計にフィールドデータ情報を定期的に報告させることもできます。

2.4.2 リモートプリペイド

顧客は支払いのピークを効果的に回避するために、さまざまな形式で電力を購入できます。お客様のメーターの残量がゼロになった場合、メーターはトリップ信号を出力し、内部のリレーまたは外部の負荷制御スイッチが動作して電源を遮断し、滞納行為を回避します。リモート前払い方式は、ICカードを介した情報伝達によるカードの読み取り不可や情報エラーなどの障害を回避できる、安全・確実な決済方式です。同時に、電力価格が調整されるとき、オンサイトのエネルギーメーターの電力価格パラメータはマスターステーションを通じてタイムリーにバッチで変更され、オンサイトの電力価格パラメータが確実に維持されるようにすることができます。サイトのエネルギーメーターは価格調整と同期します。

2.4.3 盗難防止

現場の電力量計のパラメータが変化したり、電圧損失、電流損失、誤配線などの故障が発生した場合に、電力量計を親局に自動的に報告することができます。現場へ検査に行きます。この機能により、電気を効果的に盗み出し、トラブルを未然に防ぐことができます。

2.4.4 負荷管理

親局は、オンサイトの電力量計の電圧、電流、電力、電力などのデータを収集し、負荷の分析と管理を行うことができます。現在のデータに基づいて負荷曲線を描き、電力負荷の変化を監視できます。電圧データに基づいて、電圧認定率を計算できます。電力量計に有効電力制限を設定することで、お客様の過負荷電力消費を制御します。

2.5 ゲイン解析

2.5.1 遠隔検針の使用により、検針員の人件費を大幅に節約できます。同時に、手動によるメーター読み取りのエラーを回避し、メーターの故障を適時に発見できるため、サービス レベルが向上します。

2.5.2 前払いの導入により、滞納額が大幅に減少し、電気料金の回収率が向上し、電気料金の回収管理におけるオンサイト復旧の業務コストが削減されました。 。

2.5.3 現場の電力量計の稼働状況をオンラインで監視できるため、盗電を効果的に防止し、未知の電力損失を削減できます。

2.5.4 自動負荷制御により、過負荷メーターの焼損の発生が解消されるとともに、消費電力容量の過少申告により需要家が使用時間電力価格や電力料金査定を行わない現象も回避される。

3.Acrel Prepaid 製品の適用シナリオ

3.1 機能

プリペイドメーター電気料金徴収・管理・滞納旅行;後払い管理モジュールを提供します。エネルギー消費分析モジュール。

家賃、物件費、延滞金の徴収。

公共エリアの電気料金の共用。

公共エリアおよび変電所での検針とメーターへのアクセス。

前払い + 建物エネルギー消費量、分類および小項目のエネルギー測定統合システム。

不動産/不動産グループの集中財務管理と制御、サブプロパティに対する個別の権限。

ワイヤレス ソリューションは変更もデバッグも簡単です

4.製品の選択

3.結論

従来のプリペイド電力量計には、現代の電力管理のニーズを満たせないという多くの欠点がますます顕著になってきていますが、短期的には、特に顧客ベースが比較的分散している地域では、まだある程度の応用が可能です。一方、社会の継続的な発展に伴い、プリペイド電力量計は通信技術やインテリジェント制御技術とより緊密に統合されることになる（例えば、モバイル通信技術に基づく遠隔プリペイド電力量計が従来のICカードプリペイド電力量計に完全に置き換わる可能性がある）。エネルギーメーターの適用範囲）。プリペイド電力量計にとって、より広い世界へ展開するためには「遠隔リアルタイムインテリジェント制御」機能の搭載は避けられない技術開発トレンドです。電力供給企業にとっても、「遠隔リアルタイムインテリジェント制御」機能の普及と応用により、日々の電力消費量の管理レベルとサービス品質を継続的に向上させることができる。

参考文献:

[1] Acrel Enterprise マイクログリッド設計およびアプリケーション マニュアル。バージョン 2022.05