安全费控体系与低压费控设备应用

广东电网计量中心 曾争 林国营

引言

近几年，南方电网公司在全网范围内推进智能电能表和低压集抄建设，已在多个省区实现大规模应用。由于新型费控电能表的应用，各级电能计量管理人员需要对安全费控体系进行一个全方位的认识。

1 安全费控体系架构

安全费控体系是基于密钥管理系统，以一体化营销管理信息系统费控功能建设为核心，通过集成硬件密码设备，建立安全认证及电能计量关键信息安全防护机制，实现营销计量数据的传输机密性和完整性，适应用电精益化管理的需求，在保障安全、防范经营风险的基础上，实现优质供电服务水平的提升及客户电力消费的全过程管理。

图1 安全费控体系总体框架

安全费控体系由密钥管理系统、营销管理系统、计量自动化系统、发行检验平台、费控功能检测平台组成。密钥管理系统以密码机作为密钥数据载体，在各级密钥管理系统及业务系统之间以离线方式传输。

密码机根据用途分为密管密码机和应用密码机，密管密码机作为密钥管理系统的重要组成部分，用于存储本级根密钥，并生成业务系统应用密钥。应用密码机包括计量自动化密码机、营销密码机、发行密码机和检测密码机，分别为计量自动化系统、营销管理系统、发行检验平台和费控功能检测平台提供密码服务。

2 密钥管理系统

密钥管理系统是安全费控体系的核心组成部分，密钥管理系统负责密钥的生成、备份、恢复、传输、更新、销毁等全生命周期管理。密钥管理系统发行的密码机为同级的发行检验平台、费控功能检测平台、计量自动化系统、营销管理系统提供密钥服务。

省级密钥管理系统首先接收网级密钥管理系统下发的密管密码机、密管工具卡、指纹令牌和操作手册等，同时具备软件运行环境后，进行软件安装部署，并生成本级根密钥。

省级密钥管理系统根据二次发行分散代码生成二次发行业务密钥，通过二次发行密码机传递到省级二次发行系统，配合卡片的二次发行工作。省级密钥管理系统根据省级业务分散代码生成省级检测业务密钥、计量自动化业务密钥、营销业务密钥，通过对应密码机传递到省级检测系统、计量自动化系统、营销管理系统。

表1 外置断路器（费控开关）状态控制表

图2 密钥管理系统网络拓扑图

省级密钥管理系统根据虚拟地市分散代码生成模拟地市级根密钥，并发行模拟地市级密码机。模拟地市级密钥管理系统根据地市级业务分散代码生成地市级检测业务密钥、营销业务密钥，通过对应密码机传递到地市级检测系统、营销管理系统。

3 费控应用模式

根据南方电网公司安全费控体系建设方案，结合费控电能表、负控终端及外置断路器技术规范，费控应用具有2种模式。

远程费控模式：表头计量、系统计费、系统远程控制。费控电能表计量电量，通过远程通信信道接入计量自动化系统，上传费控电能表的表码数据，计量自动化系统对采集到的表码数据进行异常过滤后传输到营销系统进行计费，营销系统完成电费测算，并根据客户电费余额，对费控电能表（低压）发起远程控制命令，实现催费告警、欠费停电、缴费复电控制等。

本地费控模式：表头计量、表头计费、电能表本地控制。依托费控电能表本身进行电量计量、电费计算，并根据电能表剩余金额情况执行拉合闸操作，实现催费告警、欠费停电、缴费复电控制。费控电能表可通过计量自动化系统，上传客户用电信息；营销系统接收客户缴费信息，通过通信信道对费控电能表下发充值命令。

费控电能表根据应用需求可设置为远程费控模式和本地费控模式，两者的主要区别在于：在远程费控模式下，费控表仅进行计量，计费功能由营销系统完成，由营销系统发出指令对用户用电控制；在本地费控模式下，费控表完成计量、计费功能，自主实现对用户用电控制。

在应用现场，费控电能表可通过营销系统指令实现由本地费控模式对远程费控模式的转换，由于远程费控模式对通信条件要求较高，在通信信道条件较差的区域，可以先采用本地费控模式，待通信通信条件转好后，转换为远程费控模式。

4 费控电能表及配套外置断路器

三相费控电能表全部为开关外置类型，需配合外部断路器实现对用户用电控制。三相费控表对断路器的控制方式分为两种：无源节点控制方式（常开、常闭触点）。三相费控电能表13～15号辅助端子输出一对无源无极性开关信号，对外置断路器进行控制；有源输出控制方式。三相费控电能表13号辅助端子直接输出一个电压控制信号，控制信号引自电能表供电线路的相线，并由15号端子接收外置断路器的状态反馈信号。

单相费控电能表分为单相费控电能表(开关内置)和单相费控电能表（开关外置）两种类型。单相费控电能表（开关内置）的电流规格为220V,5(60)A。该类型电能表内部含有内置断路器，可以独立使用，能够自动拉闸和合闸，实时反馈开关状态，使用灵活。单相费控电能表（开关外置）电流规格为220V,5(80)A,该类型电能表需要配合电能表用外置断路器使用。单相费控表对外置断路器的控制均采用有源输出控制方式。从电能表5号辅助端子直接输出一个电压控制信号，控制信号引自电能表供电线路的相线；并由6号辅助端子接收断路器的状态反馈信号。

南网费控表用外置断路器根据单相和三相两种不同的应用场合，分为2P断路器和4P断路器两种，电流规格为80A和125A，与一般低压断路器主要区别是，能实现自动拉合闸并能实时反馈断路器状态。

南网外置断路器由电动操作机构和断路器本体组成。电动操作机构主要由电源电路、控制电路、动作机构等部分组成。断路器本体与通用的低压断路器一致，主要由通电导体、电磁线圈、脱扣机构、触头机构、灭弧机构等部分构成。

图3 电动操作机构

外置断路器照片

外置断路器（费控开关）由费控电能表输出信号进行控制，具体的控制逻辑如表1所示。