Análise de aplicação do medidor de energia pré-pago Acrel e do sistema de gerenciamento de energia

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Acrel Co. Ltda.

Resumo:Este artigo expõe as principais funções do medidor de energia pré-pago tradicional com cartão IC, analisa suas vantagens e desvantagens de aplicação; apresenta em detalhes a expansão da função do medidor de energia pré-pago após integrar a tecnologia de comunicação e a tecnologia de controle inteligente, além de promover o valor prático, para descrever a possível tendência de desenvolvimento técnico do medidor de energia pré-pago.

Palavra-chave:Medidor de energia pré-pago, aplicação, análise

As tarifas de energia elétrica são a principal fonte de recursos para as empresas de fornecimento de energia elétrica manterem a produção e o desenvolvimento, e a possibilidade de serem cobradas em tempo hábil desempenha um papel importante na circulação de capital das empresas de fornecimento de energia. Devido ao modelo de consumo de energia "use a eletricidade primeiro, pague depois", que se mantém há muitos anos, à ampla base de usuários de eletricidade, aos meios técnicos para cortes e racionamento de energia no local, bem como à incompatibilidade das regulamentações de suporte com a economia de mercado, isso leva diretamente ao enorme risco de as empresas de fornecimento de energia elétrica cobrarem tarifas de energia, com mão de obra, recursos financeiros e pressão operacional investidas ao longo dos anos. Nesse contexto, para melhor se adaptar à reforma do sistema elétrico, medidores de energia elétrica pré-pagos têm sido amplamente utilizados.

Devido à aplicação imatura da tecnologia de comunicação relacionada ao núcleo inicial, a compatibilidade do sistema tornou-se um obstáculo importante que afeta a popularização e a aplicação do sistema de leitura automática remota de medidores para o gerenciamento da medição de energia elétrica, especialmente a compatibilidade do protocolo de comunicação e a inconsistência do padrão de fabricação. No ambiente da época, o medidor de energia pré-pago do tipo cartão IC não tinha escolha a não ser evitar o gargalo de aplicação da tecnologia de comunicação.

1. Medidor de energia pré-pago tipo cartão I

1.1 Função principal

1.1.1 Função de medição: medição monofásica de energia ativa; economiza energia histórica e tem a função de congelamento de energia.

1.1.2 Função multitarifa: Período de ajuste programável, tarifas múltiplas. O relógio de ponto possui função de compensação de temperatura.

1.1.3 Função de comunicação: com interface RS485 e interface de comunicação infravermelha. A interface RS485 é geralmente isolada eletricamente do interior do medidor e possui um design de proteção contra acesso CA 220 V.

1.1.4. Função de exibição: visor LCD, o botão pode alternar automaticamente a exibição, a interface exibe informações como a quantidade restante, energia total, preço atual da eletricidade e assim por diante.

1.1.5. Função de cópia de informações de compra de energia: um medidor, um cartão, ou seja, um medidor só pode corresponder a um cartão IC. Quando o cartão é inserido para transmissão de energia, as informações de consumo de energia do medidor são automaticamente copiadas de volta para o cartão IC; quando a energia é comprada novamente, as informações do cartão são automaticamente gravadas no computador para arquivamento e verificação de dados.

1.1.6. Função de lembrete de recarga do medidor: Geralmente, há alarme de exibição e alarme de falha de energia, além de aumentar a função de corte da carga.

1.1.7. Função de controle de sobrecarga: Ao definir o limite de potência, é possível realizar o controle de desligamento por sobrecarga no lado da carga. O tempo de desligamento pode ser definido de duas maneiras: desligamento imediato e desligamento retardado. A energia pode ser restaurada pressionando o botão ou inserindo o cartão.

1.1.8. Função de controle pré-pago: o medidor implementa o método de gerenciamento de compra de eletricidade primeiro e, em seguida, o consumo de energia. Quando não houver carga no medidor, o interruptor de carga no medidor cortará automaticamente o fornecimento de energia da carga. Após a carga, o medidor será fechado novamente para restaurar a função de fornecimento de energia da carga. Com a melhoria contínua, a função de cheque especial foi adicionada, permitindo um cheque especial moderado, de acordo com a situação real. O cheque especial pode ser definido. Após o cheque especial ser concluído, o medidor será desligado e a parte do cheque especial será cobrada e deduzida automaticamente na próxima recarga.

1.1.9. Função anti-acumulação de energia: Devido ao macrocontrole da política de preços de energia elétrica, para evitar que uma quantidade excessiva de energia seja cobrada no medidor, o consumidor fica impedido de cobrar uma quantidade excessiva de energia de uma só vez, definindo o limite de energia acumulada no medidor.

10. Função de proteção de segurança: Geralmente, a tecnologia de cartão CPU é utilizada para o projeto de segurança do sistema. A autenticação de segurança do medidor de energia elétrica do cartão CPU e do cartão CPU é realizada através do módulo ESAM no medidor de energia. A MCU do medidor de energia do cartão CPU desempenha apenas a função de transmissão de dados durante o processo de autenticação e não participa da criptografia e descriptografia de dados. Ao vender eletricidade, por meio de uma série de testes de autenticação de chave, operações como a confirmação do cartão de compra de energia, a permissão para gravar informações no cartão de compra de energia e a permissão para gravar novamente o arquivo binário podem ser realizadas.

1.2 Principal vantagem

1.2.1 Melhorar a eficiência e a precisão da leitura dos medidores. Através da interface RS485 e da interface de comunicação infravermelha, o dispositivo portátil de leitura dos medidores pode ser utilizado para transcrição de lotes no local. Isso tem um impacto muito importante na situação atual, em que o número de medidores de energia gerenciados por empresas de fornecimento de energia aumentou drasticamente.

1.2.2 Resolver eficazmente o problema da inadimplência. Redução significativa dos custos operacionais de cobrança de contas de energia elétrica e aumento da segurança na cobrança de tarifas de energia elétrica.

1.2.3 Atenuar a contradição das dificuldades de pagamento. Com o grande aumento do número de clientes e os horários de pagamento relativamente concentrados, o modelo de cobrança tradicional é muito propenso a causar congestionamentos. A aplicação de medidores de energia pré-pagos reduziu significativamente a pressão sobre as tarifas de balcão e os riscos do serviço.

1.3 Problemas na aplicação

1.3.1 Baixa capacidade anti-ataque. A perda e os danos ao cartão IC, especialmente às portas de leitura e gravação abertas, tornam o cartão IC vulnerável a ataques externos. É difícil obter evidências após um ataque, o que pode levar à falha do sistema de controle interno, e é muito fácil ter disputas por eletricidade.

1.3.2 A gestão é complexa. Devido à rapidez e à aleatoriedade da compra de energia por meio de cartões IC, o departamento de fornecimento de energia aumentou a pressão para a venda de energia. Ao mesmo tempo, cartões CPU inteligentes são amplamente utilizados atualmente para garantir a segurança dos dados. Seu sistema COS e autenticação de chave dinâmica garantem a segurança dos dados, mas também aumentam a carga de trabalho do departamento de gerenciamento de energia. Além disso, a demonstração multi-link aumenta a probabilidade de falhas inesperadas.

1.3.3 A adaptabilidade do ajuste da política de preços de energia elétrica não é forte. O preço da energia elétrica é determinado e registrado no medidor de energia pré-pago no momento da compra. Como o preço da energia elétrica armazenado no medidor de energia pré-pago do cartão IC não pode ser ajustado em tempo real, cada ajuste de preço adiciona muita carga de trabalho à concessionária de energia, e os clientes também estão sujeitos a questionamentos.

1.3.4 A coleta de dados não é oportuna. Não reflete o status do consumo de energia do cliente em tempo real, não monitora efetivamente o roubo de energia e não atende às necessidades de gerenciamento em tempo real da automação do gerenciamento de energia.

1.3.5 A escalabilidade funcional do método de compra de energia não é alta. O sistema de pré-pagamento que utiliza cartões IC como meio de transmissão de dados não é facilmente conectável a serviços bancários por telefone, internet banking e outros métodos de compra de energia. Os clientes frequentemente compram energia em pontos de venda de energia com cartões, o que reduz a qualidade do serviço de comercialização de energia e aumenta a carga de trabalho das empresas de fornecimento de energia. Portanto, para solucionar os problemas e desvantagens da aplicação real de medidores de energia pré-pagos com cartão IC, o problema de compatibilidade do sistema de comunicação foi resolvido. A superação do gargalo da tecnologia relacionada ao núcleo proporciona um vasto espaço, talvez inimaginável, para a aplicação remota de medidores de energia pré-pagos.

2 Integração de medidor de energia pré-pago e sistema de leitura remota de medidores

2.1 Os métodos básicos de comunicação no sistema de leitura remota de medidores incluem principalmente comunicação por fibra óptica, comunicação por linha telefônica, barramento RS485, cabo de TV, internet, comunicação por portadora de linha de energia, barramento de instrumento, comunicação via satélite, GPRS e CDMA, etc. Todos os tipos de métodos de comunicação têm suas vantagens e desvantagens e seus aspectos aplicáveis. Combinado com as características da indústria de empresas de fornecimento de energia e a aplicação prática do espectro espalhado da portadora de linha de energia de baixa tensão, salto de frequência, encaminhamento e retransmissão (o medidor da portadora pode ser configurado dinamicamente como um roteador ou transponder pelo concentrador local através da linha de energia) tecnologia e aplicação prática de chips especiais. Atualmente, o sistema de leitura remota automática de medidores de baixa tensão adota principalmente o método de leitura centralizada de medidores de linha de energia + transmissão remota GPRS + série de soluções técnicas de medidores de energia pré-pagos.

2.2 Estrutura do sistema O sistema de leitura centralizada de medidores de energia elétrica é composto por estações mestras de leitura centralizada, coletores, concentradores, medidores e outros equipamentos. De acordo com as condições do local, uma rede dedicada é estabelecida, e a leitura, o controle e o gerenciamento do consumo de energia são realizados por software. O sistema consiste em três camadas físicas e duas camadas de enlace. A coleta de dados da estação mestra adota uma estrutura em estrela, ou seja, um centro de gerenciamento de consumo de energia é a camada de gerenciamento para vários concentradores; a estação mestra é conectada ao concentrador de dados através da rede GPRS; os coletores são conectados por meio de linhas de baixa tensão, os coletores são instalados na caixa do medidor, e os coletores e os medidores de energia do cliente são conectados em paralelo através da interface RS485 para formar a camada do cliente.

2.3 Recursos do sistema

2.3.1 Adote o método de comunicação PLC (power line carrier): uso eficaz da estrutura da topologia da rede elétrica, construção fácil.

2.3.2 Grupo de dados básicos: todos os clientes incluídos no sistema de cópia centralizado podem ser selecionados para cópia (cópia de ponto, cópia completa), cópia multiponto para formar um grupo de dados básicos e várias análises (perda de linha, taxa múltipla, carga, etc.), para atender às necessidades de vários gerenciamentos inteligentes de clientes.

2.3.3 Combinação de software e hardware: O projeto do sistema considera integralmente as necessidades e a conveniência dos usuários. Com base no hardware fixo, toda a compensação de funções do sistema, modificações de gerenciamento e acréscimos de operação (alimentação por controle remoto) são realizados pelo software em segundo plano.

2.3.4 Possui as vantagens de instalação conveniente, alta confiabilidade, boa segurança e alta manutenibilidade. Ao mesmo tempo, o custo do projeto é baixo, a manutenção do sistema é simples e o custo operacional é baixo.

2.4 Aplicação das funções principais

O medidor de energia de pré-pagamento remoto coopera com o sistema de gerenciamento de consumo de energia para realizar funções como leitura remota de medidores, pré-pagamento remoto, prevenção de roubo de eletricidade e gerenciamento de carga.

2.4.1 Leitura remota do medidor

A estação mestra pode realizar leituras aleatórias do medidor e, com base nos dados de leitura, determinar se o medidor de energia local está com defeito ou se o consumo de eletricidade do cliente está anormal. A estação principal também pode ler o medidor de acordo com a rotina de leitura e transmitir os dados de leitura ao sistema de informações de gerenciamento de comercialização de energia para cálculo do custo da eletricidade. Ao mesmo tempo, a estação mestra também pode fazer com que o medidor de energia elétrica reporte regularmente as informações de campo por meio de configuração remota.

2.4.2 pré-pago remoto

Os clientes podem comprar eletricidade de diversas formas para evitar picos de pagamento de forma eficaz. Quando o valor restante no medidor do cliente é 0, o medidor emite um sinal de disparo para acionar o relé interno ou a chave de controle de carga externa para cortar a energia, evitando o comportamento de atrasos. O método de pré-pagamento remoto é seguro e confiável, evitando falhas como a não leitura do cartão e erros de informação devido à transmissão de informações pelo cartão IC. Ao mesmo tempo, quando o preço da eletricidade é ajustado, os parâmetros de preço da eletricidade no medidor de energia local podem ser modificados em lotes e em tempo hábil pela estação mestre, de modo a garantir que os parâmetros de preço da eletricidade no medidor de energia local estejam sincronizados com o ajuste de preço.

2.4.3 Anti-roubo

Em caso de alterações nos parâmetros do medidor de energia elétrica no local ou em caso de falhas como perda de tensão, perda de corrente e fiação incorreta, o medidor de energia elétrica pode ser automaticamente reportado à central. Visite o local para uma inspeção. Esta função pode efetivamente roubar energia e prevenir problemas antes que eles aconteçam.

2.4.4 gerenciamento de carga

A estação mestre pode coletar dados de tensão, corrente, potência, eletricidade e outros dados do medidor de energia local para análise e gerenciamento de carga. Com base nos dados de corrente, é possível traçar a curva de carga para monitorar a variação da carga elétrica. Com base nos dados de tensão, é possível calcular a taxa de qualificação de tensão. Definindo o limite de potência ativa no medidor de energia, é possível controlar o consumo de energia em caso de sobrecarga do cliente.

Análise de ganho 2,5

2.5.1 Graças ao uso da leitura remota de medidores, é possível economizar uma grande quantidade de custos com mão de obra para leitores de medidores. Ao mesmo tempo, erros na leitura manual de medidores podem ser evitados e falhas nos medidores podem ser detectadas a tempo, melhorando assim os níveis de serviço.

2.5.2 Devido à implementação do pré-pagamento, os atrasos foram bastante reduzidos, a taxa de recuperação de tarifas de eletricidade foi melhorada e os custos operacionais de restauração de eletricidade no local na gestão de recuperação de tarifas de eletricidade foram reduzidos.

2.5.3 Como o monitoramento on-line do status operacional do medidor de energia elétrica no local pode ser realizado, ele pode efetivamente prevenir o roubo de eletricidade e reduzir a perda desconhecida de eletricidade.

2.5.4 Devido ao controle automático de carga, a ocorrência de queima de medidores de sobrecarga é eliminada, ao mesmo tempo, evita-se o fenômeno de os clientes não realizarem avaliação do preço da eletricidade e da tarifa de energia no horário de uso devido à subnotificação da capacidade de consumo de energia.

3. Cenário de aplicação dos produtos pré-pagos Acrel

3.1 Função

Cobrança de cobrança de energia elétrica por medidor pré-pago, controle, viagem em atraso; fornecimento de módulo de gerenciamento pós-pagamento; módulo de análise de consumo de energia;

Cobrança de aluguéis, taxas de condomínio e dívidas em atraso;

Tarifas de eletricidade compartilhadas em áreas públicas;

Acesso à leitura e medição de medidores em áreas públicas e subestações;

Pré-pagamento + consumo de energia do edifício, sistema integrado de medição de energia classificado e subitem;

Gestão financeira centralizada e controle de grupos de propriedades/imóveis, autoridade separada para subpropriedades;

A solução sem fio é fácil de modificar e depurar

4. Seleção de produtos

5. Conclusão

Embora muitas desvantagens dos medidores de energia pré-pagos tradicionais estejam se tornando cada vez mais evidentes, impossibilitando a gestão moderna de energia, a curto prazo, especialmente em regiões com base de clientes relativamente dispersa, ainda há um certo grau de aplicação. Por outro lado, com o desenvolvimento contínuo da sociedade, os medidores de energia pré-pagos estarão mais integrados às tecnologias de comunicação e controle inteligente (por exemplo, medidores remotos de energia pré-pagos baseados em tecnologia de comunicação móvel podem substituir completamente os medidores tradicionais de energia pré-pagos com cartão IC. Âmbito de aplicação do medidor de energia). Para medidores de energia pré-pagos, a função de "controle inteligente remoto em tempo real" é uma tendência inevitável de desenvolvimento tecnológico, a fim de expandir para um mundo maior. Para as empresas de fornecimento de energia, a popularização e a aplicação da função de "controle inteligente remoto em tempo real" também poderão melhorar continuamente o nível de gestão e a qualidade do serviço do consumo diário de eletricidade.

Referências:

[1] Manual de Projeto e Aplicação de Microrrede Acrel Enterprise. Versão 2022.05