Analisi applicativa del contatore energetico prepagato Acrel e del sistema di gestione dell'energia

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Acrel Co,. Ltd.

Astratto:Questo articolo illustra le funzioni principali del tradizionale contatore di energia prepagata con scheda IC, analizzandone i vantaggi e gli svantaggi applicativi; introduce in dettaglio l'espansione delle funzioni del contatore di energia prepagata dopo l'integrazione della tecnologia di comunicazione, della tecnologia di controllo intelligente e promuove il valore pratico, per descrivere la possibile tendenza allo sviluppo tecnico del contatore di energia prepagata.

Parola chiave:Contatore energetico prepagato, applicazione, analisi

Le tariffe elettriche rappresentano la principale fonte di finanziamento per le imprese fornitrici di energia elettrica per il mantenimento della produzione e dello sviluppo; la loro tempestività nell'addebito gioca un ruolo importante nella circolazione del capitale delle imprese fornitrici di energia elettrica. A causa del modello di consumo elettrico "usa prima l'elettricità, paga dopo", che si è affermato per molti anni, dell'ampia base di utenti di energia elettrica e delle misure tecniche per le interruzioni di corrente e il razionamento dell'energia in loco, nonché dell'incompatibilità delle normative di supporto con l'economia di mercato, le aziende fornitrici di energia elettrica hanno subito un enorme rischio nell'addebitare le tariffe elettriche, investendo nel corso degli anni manodopera, risorse finanziarie e pressione operativa. In questo contesto, per adattarsi meglio alla riforma del sistema elettrico, sono stati ampiamente utilizzati i contatori elettrici prepagati.

A causa dell'applicazione immatura delle prime tecnologie di comunicazione correlate al core, la compatibilità del sistema è diventata un ostacolo importante che ha influenzato la diffusione e l'applicazione del sistema di lettura automatica dei contatori a distanza per la gestione della misurazione dell'energia elettrica, in particolare la compatibilità del protocollo di comunicazione e l'incoerenza degli standard di produzione. Nel contesto attuale, il contatore di energia prepagato con scheda IC non aveva altra scelta che evitare il collo di bottiglia applicativo della tecnologia di comunicazione.

1.I Tipo di carta Contatore energetico prepagato

1.1 Funzione principale

1.1.1 Funzione di misurazione: misurazione monofase dell'energia attiva; salvataggio della potenza storica e funzione di congelamento della potenza.

1.1.2 Funzione multi-tariffa: fascia oraria programmabile, tariffe multiple. Il cronometro è dotato di funzione di compensazione della temperatura.

1.1.3 Funzione di comunicazione: con interfaccia RS485 e interfaccia di comunicazione a infrarossi. L'interfaccia RS485 è generalmente isolata elettricamente dall'interno del contatore e presenta un design di protezione contro l'accesso a 220 V CA.

1.1.4. Funzione di visualizzazione: display LCD, il pulsante può visualizzare automaticamente in sequenza le informazioni, l'interfaccia mostra l'importo rimanente, la potenza totale, il prezzo attuale dell'elettricità e così via.

1.1.5. Funzione di copia delle informazioni relative all'acquisto di energia: un contatore una scheda, ovvero un contatore può corrispondere a una sola scheda IC. Quando la scheda viene inserita per il trasferimento di energia, le informazioni sul consumo di elettricità presenti nel contatore vengono automaticamente copiate sulla scheda IC; al successivo acquisto di energia, le informazioni sulla scheda vengono automaticamente salvate nel computer per l'archiviazione e la verifica dei dati.

1.1.6. Funzione di promemoria per la ricarica del contatore: in genere, sono presenti un allarme sul display e un allarme di interruzione di corrente, oltre a migliorare la funzione di interruzione del carico.

1.1.7. Funzione di controllo del sovraccarico: impostando la soglia di potenza, è possibile realizzare il controllo di spegnimento in caso di sovraccarico sul lato carico. Il tempo di spegnimento può essere impostato in due modi: spegnimento immediato e spegnimento ritardato. L'alimentazione può essere ripristinata premendo il pulsante o inserendo la scheda.

1.1.8. Funzione di controllo prepagato: il contatore implementa il metodo di gestione dell'acquisto dell'elettricità e del suo utilizzo. In assenza di addebito sul contatore, l'interruttore di carico interrompe automaticamente l'alimentazione del carico. Dopo la ricarica, il contatore si richiude per ripristinare l'alimentazione del carico. Grazie ai continui miglioramenti, è stata aggiunta la funzione di scoperto, che consente uno scoperto moderato in base alla situazione reale. È possibile impostare lo scoperto. Una volta completato lo scoperto, il contatore si spegne e la parte di scoperto verrà automaticamente addebitata e detratta alla successiva ricarica.

1.1.9. Funzione anti-accumulo di energia: grazie al macrocontrollo della politica dei prezzi dell'elettricità, per evitare che venga addebitata sul contatore un'eccessiva potenza (quantità), il cliente non può addebitare troppa potenza (quantità) in una volta sola impostando la soglia di potenza di accumulo nel contatore.

10. Funzione di protezione di sicurezza: generalmente, la tecnologia della scheda CPU viene utilizzata per la progettazione della sicurezza del sistema. L'autenticazione di sicurezza del contatore di energia elettrica con scheda CPU e della scheda CPU viene completata tramite il modulo ESAM nel contatore di energia. La MCU del contatore di energia con scheda CPU svolge solo il ruolo di trasmissione dei dati durante il processo di autenticazione e non partecipa alla crittografia e alla decrittografia dei dati. Durante la vendita di energia elettrica, attraverso una serie di test di autenticazione delle chiavi, è possibile realizzare operazioni come la conferma della scheda di acquisto di energia, l'autorizzazione alla scrittura di informazioni sulla scheda di acquisto di energia e l'autorizzazione alla cancellazione del file binario.

1.2 Vantaggio principale

1.2.1 Migliorare l'efficienza e la precisione della lettura dei contatori. Tramite l'interfaccia RS485 e l'interfaccia di comunicazione a infrarossi, è possibile utilizzare il dispositivo portatile per la lettura dei contatori per la trascrizione in batch in loco. Ciò ha un impatto significativo sulla situazione attuale, in cui il numero di contatori di energia gestiti dalle aziende di fornitura di energia è aumentato notevolmente.

1.2.2 Risolvere efficacemente il problema degli arretrati. Riduzione significativa dei costi operativi per la riscossione delle bollette elettriche e maggiore sicurezza nella riscossione delle tariffe elettriche.

1.2.3 Alleviare la contraddizione delle difficoltà di pagamento. Con il forte aumento del numero di clienti e la relativa concentrazione delle fasce orarie di pagamento, il modello di tariffazione tradizionale è molto incline a causare congestioni nei pagamenti. L'introduzione dei contatori di energia prepagati ha notevolmente ridotto la pressione sulle tariffe allo sportello e i rischi di servizio.

1.3 Problemi nell'applicazione

1.3.1 Scarsa capacità anti-attacco. La perdita e il danneggiamento della scheda IC, in particolare l'apertura delle porte di lettura e scrittura, rendono la scheda IC vulnerabile ad attacchi esterni. È difficile ottenere prove dopo un attacco che causa il guasto del sistema di controllo interno, ed è molto facile che si verifichino controversie relative all'elettricità.

1.3.2 La gestione è complessa. A causa dell'improvvisa e casuale acquisizione di energia dalle schede IC, il reparto di alimentazione ha aumentato la pressione sulla vendita di energia. Allo stesso tempo, per garantire la sicurezza dei dati, le schede CPU intelligenti sono attualmente ampiamente utilizzate. Il loro sistema COS e l'autenticazione a chiave dinamica garantiscono la sicurezza dei dati, ma aumentano anche il carico di lavoro del reparto di gestione dell'alimentazione. Inoltre, la dimostrazione multi-link aumenta il rischio di guasti imprevisti.

1.3.3 L'adattabilità dell'adeguamento della politica tariffaria dell'elettricità non è elevata. Il prezzo dell'elettricità è stato determinato e registrato nel contatore prepagato al momento dell'acquisto. Poiché il prezzo dell'elettricità memorizzato nel contatore prepagato con scheda IC non può essere modificato in tempo reale, ogni adeguamento di prezzo comporta un notevole carico di lavoro per l'azienda fornitrice di energia, con conseguenti dubbi da parte dei clienti.

1.3.4 La raccolta dati non è tempestiva. Non può riflettere in tempo reale lo stato del consumo di elettricità del cliente, non può monitorare efficacemente i furti di elettricità e non può soddisfare le esigenze di gestione in tempo reale dell'automazione della gestione elettrica.

1.3.5 La scalabilità funzionale del metodo di acquisto dell'energia elettrica non è elevata. Il sistema di prepagamento che utilizza le carte IC come mezzo di trasmissione dati non è facilmente integrabile in modo efficace con il banking telefonico, l'online banking e altri metodi di acquisto dell'energia elettrica. Spesso i clienti acquistano l'elettricità presso i punti vendita con le carte, il che riduce la qualità del servizio di commercializzazione dell'elettricità e aumenta il carico di lavoro delle aziende fornitrici di energia. Pertanto, al fine di risolvere i problemi e gli svantaggi nell'applicazione effettiva dei contatori di energia prepagati con carte IC, è stato risolto il problema di compatibilità del sistema di comunicazione. L'eliminazione del collo di bottiglia della tecnologia di base offre un ampio spazio, forse inimmaginabile, per l'applicazione remota dei contatori di energia prepagati.

2 Integrazione del contatore energetico prepagato e del sistema di lettura remota dei contatori

2.1 I metodi di comunicazione di base nel sistema di lettura remota dei contatori includono principalmente la comunicazione in fibra ottica, la comunicazione su linea telefonica, il bus RS485, il cavo TV, Internet, la comunicazione su linea elettrica, il bus strumentale, la comunicazione satellitare, GPRS e CDMA, ecc. Tutti i tipi di metodi di comunicazione presentano vantaggi e svantaggi e i loro aspetti applicabili. In combinazione con le caratteristiche del settore delle aziende fornitrici di energia e l'applicazione pratica della tecnologia a spettro diffuso di onde convogliate a bassa tensione, del salto di frequenza, dell'inoltro e del relaying (il contatore di portante può essere impostato dinamicamente come router o transponder dal concentratore locale attraverso la linea elettrica) e l'applicazione pratica di chip speciali, attualmente, il sistema di lettura automatica remota dei contatori a bassa tensione adotta principalmente il metodo di lettura centralizzata dei contatori su linea elettrica + trasmissione remota GPRS + una serie di soluzioni tecniche per contatori di energia prepagati.

2.2 Struttura del sistema Il sistema di lettura centralizzata dei contatori ad onde convogliate è composto da stazioni master di lettura centralizzata, collettori, concentratori, contatori e altre apparecchiature. In base alle condizioni del sito, viene creata una rete dedicata e la lettura dei contatori, il controllo e la gestione dei consumi elettrici vengono eseguiti tramite software. Il sistema è costituito da tre livelli fisici e due livelli di collegamento. La raccolta dati della stazione master adotta una struttura a stella, ovvero un centro di gestione dei consumi energetici funge da livello di gestione per più concentratori; la stazione master è collegata al concentratore dati tramite rete GPRS; i collettori sono collegati tramite linee elettriche a bassa tensione, i collettori sono installati nella scatola del contatore e i collettori e i contatori di energia del cliente sono collegati in parallelo tramite interfaccia RS485 per formare il livello cliente.

2.3 Caratteristiche del sistema

2.3.1 Adottare il metodo di comunicazione PLC (power line carrier): utilizzo efficace della struttura topologica della rete elettrica, facile costruzione.

2.3.2 Gruppo dati di base: tutti i clienti inclusi nel sistema di copia centralizzato possono essere selezionati per la copia (copia puntuale, copia completa), la copia multi-punto per formare un gruppo dati di base e varie analisi (perdita di linea, velocità multipla, carico, ecc.), per soddisfare le esigenze di una gestione intelligente dei clienti.

2.3.3 Combinazione di software e hardware: la progettazione del sistema tiene pienamente conto delle esigenze e della praticità degli utenti. Sulla base di un hardware fisso, tutte le funzioni di compensazione del sistema, le modifiche di gestione e l'aggiunta di funzionalità (alimentazione tramite telecomando) sono gestite dal software di base.

2.3.4 Presenta i vantaggi di una facile installazione, elevata affidabilità, buona sicurezza e una solida manutenibilità. Allo stesso tempo, i costi di progetto sono bassi, la manutenzione del sistema è semplice e i costi operativi sono bassi.

2.4 Applicazione delle funzioni principali

Il contatore energetico con prepagamento remoto interagisce con il sistema di gestione del consumo energetico per realizzare funzioni quali la lettura remota del contatore, il prepagamento remoto, la prevenzione dei furti di energia elettrica e la gestione del carico.

2.4.1 Lettura remota del contatore

La stazione master può effettuare letture casuali del contatore e, in base ai dati di lettura, valutare se il contatore di energia in loco è difettoso o se il consumo di elettricità del cliente è anomalo. La stazione principale può anche leggere il contatore secondo la routine di lettura e trasmettere i dati di lettura al sistema informativo di gestione della commercializzazione dell'energia elettrica per il calcolo dei costi dell'elettricità. Allo stesso tempo, la stazione master può anche impostare il contatore di energia elettrica per la comunicazione periodica dei dati di campo tramite impostazione remota.

2.4.2 prepagato remoto

I clienti possono acquistare l'elettricità in diverse modalità per evitare efficacemente i picchi di pagamento. Quando l'importo residuo sul contatore del cliente è pari a 0, il contatore emette un segnale di sgancio per attivare il relè interno o l'interruttore di controllo del carico esterno e interrompere l'alimentazione, evitando così il problema degli arretrati. Il metodo di prepagamento remoto è sicuro e affidabile, evitando guasti come la mancata lettura della carta e gli errori di informazione dovuti alla trasmissione di informazioni tramite la scheda IC. Allo stesso tempo, quando il prezzo dell'elettricità viene modificato, i parametri del prezzo dell'elettricità nel contatore di energia locale possono essere modificati in batch e tempestivamente tramite la stazione master, in modo da garantire che i parametri del prezzo dell'elettricità nel contatore di energia locale siano sincronizzati con l'adeguamento del prezzo.

2.4.3 Antifurto

In caso di variazioni dei parametri del contatore di energia elettrica in loco o di guasti come interruzione di tensione, interruzione di corrente o cablaggio errato, il contatore di energia elettrica può essere automaticamente segnalato alla centrale. È consigliabile recarsi sul posto per un'ispezione. Questa funzione può efficacemente sottrarre energia elettrica e prevenire i problemi prima che si verifichino.

2.4.4 gestione del carico

La stazione master può raccogliere i dati relativi a tensione, corrente, potenza, elettricità e altri dati del contatore di energia in loco per l'analisi e la gestione del carico. In base ai dati attuali, è possibile tracciare la curva di carico per monitorare la variazione del carico elettrico. In base ai dati di tensione, è possibile calcolare il tasso di qualificazione della tensione. Impostando il limite di potenza attiva nel contatore di energia, è possibile controllare il consumo di energia in caso di sovraccarico del cliente.

Analisi del guadagno 2.5

2.5.1 Grazie all'utilizzo della lettura remota dei contatori, è possibile risparmiare notevolmente sui costi di manodopera per gli addetti alla lettura. Allo stesso tempo, è possibile evitare errori nella lettura manuale dei contatori e individuare tempestivamente eventuali guasti, migliorando così i livelli di servizio.

2.5.2 Grazie all'implementazione del pagamento anticipato, gli arretrati sono stati notevolmente ridotti, il tasso di recupero delle spese elettriche è stato migliorato e i costi operativi del ripristino in loco dell'elettricità nella gestione del recupero delle spese elettriche sono stati ridotti.

2.5.3 Poiché è possibile effettuare il monitoraggio in linea dello stato di funzionamento del contatore di energia elettrica in loco, è possibile prevenire efficacemente il furto di elettricità e ridurre le perdite di elettricità sconosciute.

2.5.4 Grazie al controllo automatico del carico, si elimina il rischio di bruciatura del contatore di sovraccarico e, allo stesso tempo, si evita il fenomeno per cui i clienti non effettuano la valutazione del prezzo dell'elettricità e della tariffa energetica in base all'orario di utilizzo a causa della sottostima della capacità di consumo energetico.

3. Scenario applicativo dei prodotti prepagati Acrel

3.1 Funzione

Riscossione e controllo della tariffa elettrica del contatore prepagato, sblocco degli arretrati; fornitura di modulo di gestione post-pagamento; modulo di analisi del consumo energetico;

Riscossione di affitti, spese condominiali e arretrati;

Spese elettriche condivise nelle aree pubbliche;

Accesso alla lettura dei contatori e alla misurazione nelle aree pubbliche e nelle sottostazioni;

Prepagamento + sistema integrato di misurazione dei consumi energetici dell'edificio, classificati e sottovoci;

Gestione e controllo finanziario centralizzato dei gruppi immobiliari/di proprietà, autorità separata per le sotto-proprietà;

La soluzione wireless è facile da modificare e da eseguire il debug

4. Selezione del prodotto

5. Conclusion

Sebbene i numerosi svantaggi dei contatori di energia prepagati tradizionali stiano diventando sempre più evidenti, in quanto non soddisfano le esigenze della moderna gestione elettrica, a breve termine, soprattutto nelle regioni con una clientela relativamente dispersa, trovano ancora un certo grado di applicazione. D'altra parte, con il continuo sviluppo della società, i contatori di energia prepagati saranno sempre più integrati con le tecnologie di comunicazione e di controllo intelligente (ad esempio, i contatori di energia prepagati remoti basati sulla tecnologia di comunicazione mobile potrebbero sostituire completamente i tradizionali contatori di energia prepagati con scheda IC). Per i contatori di energia prepagati, è inevitabile la tendenza allo sviluppo tecnologico di integrare la funzione di "controllo intelligente remoto in tempo reale" per espandersi in un mondo più ampio. Per le aziende fornitrici di energia, la diffusione e l'applicazione della funzione di "controllo intelligente remoto in tempo reale" consentiranno inoltre di migliorare costantemente il livello di gestione e la qualità del servizio del consumo elettrico giornaliero.

Riferimenti:

[1] Manuale di progettazione e applicazione di microgrid di Acrel Enterprise. Versione 2022.05