本地费控电能表远程无卡购电研究与应用

罗 晨 ，苏轼凯 ，李 阳 ，杨思学 ，张子伟

（1. 国网新疆电力公司，新疆 乌鲁木齐 830000; 2. 国网北京市电力公司建设咨询公司，北京 丰台 100176）

截至2020 年底，国网新疆乌鲁木齐供电公司（以下简称公司）运行本地费控智能表100 万余只，占运行总电能表的92.53%。而本地费控卡表用户采取持卡买电的单一购电模式，效率低，尤其是疫情期间，出行不便，客户购电很不方便。为了给客户提供高效、便捷的购电方式，公司启动了本地费控卡表无卡购电的研究。

1 实施背景

1.1 系统现状

公司目前使用的用电信息采集系统可实现对专变用户、地方电厂、城乡公变、小水电用户等不同类型采集点统一进行数据采集，并在采集数据的基础上扩大应用的纵深发展，在集成原有系统的数据采集、远程抄表、负荷控制等功能的基础上，深挖业务功能应用，在计量装置监测、配变运行监测、线损分析、供电质量分析、用户服务等方面进行创新，并应用系统的监测功能为公司提供决策依据。

如何管理好用户的电能表一直困扰着公司，2009 年，国家电网公司提出了全面建设用电信息采集系统的规划，要求以网省公司为单位实现所有电力用户的“全覆盖、全采集、全费控”。随着5 年的建设，公司累计安装采集设备30 749 台，实现用电信息采集116 万户。当前系统功能已成熟，总结采集系统主站软件应用经验，结合公司重点工作，公司可进行本地费控电能表远程无卡购电项目研究与开发。

1.2 社会需求

卡表购电要求用户先交费再用电，从而在源头上杜绝电费拖欠问题，大大减少电费的回收风险，减轻电费回收人员的工作压力。但是随着智能电表的推广，这种电费回收方式也出现了一些亟待解决的问题：（1）电费交纳途径单一，目前购电、充值点单一，只有在供电营业厅办理，因此客户购买IC卡及充值受时间、地点约束，必须在供电营业厅营业时间内办理；（2）购电卡在日常使用中难免出现损坏现象，解决此类问题的主要手段是通过营业厅进行补卡；（3）线上App 购电后，须到营业厅、代购点写卡或者用户购买写卡器才可充电到表。

为充分挖掘公司用电信息采集系统平台价值，解决为民服务“最后一公里”问题，公司提出“远程无卡购电”的工作思路。远程无卡购电即确定一体化交费平台和接口技术标准及流程，打通客户手机或电脑端的无卡购电通道，完善营销系统、采集系统无卡购电业务流程，同时以集中器抄表方式执行电能表远程充值，最终实现电力客户能够随时随地无卡购电。

2 成果的内涵和做法

公司结合用电信息采集系统、营销业务系统展开系统功能开发，并与一体化交费平台完成对接，用户在符合申请的条件下开通远程充值业务，通过支付宝、微信、网银手机客户端等购电渠道，实现电费交纳。

2.1 工作原则

分析用电信息采集系统建设和应用现状，以及国网新疆电力公司对系统进行日常监测和维护的要求，依据以下原则开展相关工作：

以遵循现行的通信规约和技术规范为原则，总结以往的建设经验，充分利用现有的资源，建立采集系统数据统一发布平台，以满足未来系统运行发展的需求。结合系统的技术特点、国网新疆电力公司的用电信息采集现状和未来发展趋势，设计新的技术方案，最终实现对用电信息采集系统的全景监测，提升运维效率[1]。

以不断提升系统异常分析诊断能力为原则，深入开展异常判断算法和智能诊断模型的开发建立，提高在线分析的实时性、异常判断的准确性和分析诊断模型的智能化。研究满足计量在线监测功能的通信规约，设计完整方案，开发系统软件，通过实验室验证、试点工程应用，形成具有国内先进水平的计量装置和采集设备在线监测和智能诊断的关键技术[2]。

2.2 技术原理

营销系统接到客户端购电信息后，营销系统发起远程充值指令，通过远程充值模块与用电信息采集系统对接，向集中器下发远程充值任务，集中器完成远程充值命令后，召测确认远程充值结果，并将充值结果通过接口反馈给营销系统，确认购电成功，完成远程充值闭环流程，如图1 所示。

图1 无卡购电技术原理

用电信息采集系统应能够批量对电能表的费率电价、阶梯电价、结算日期等参数进行远程修改，能够批量召测电能表运行状态字、电能表累计购电次数、累计购电金额等电能表参数。

用电信息采集系统前置机拓展规约，增加相关电能表参数项，后台编制任务调度程序，可批量对电能表的费率电价、阶梯电价、结算日期等参数进行远程修改，能够批量召测电能表运行状态字、电能表累计购电次数、累计购电金额等电能表参数。

2.3 无卡购电试点

2.3.1 实验室功能测试

单机测试。测试目的是通过充值模块测试营销系统充值指令下发成功率以及效率分析比对，统计目前各批次在运行本地费控智能表远程充值支持情况。

全流程测试。测试目的是测试营销系统、用电信息采集系统档案一致性，完成各系统间接口程序测试。

营销系统将开发完成的程序进行内部功能测试及用电信息采集系统调试，采集系统与集中器、电能表进行仿真实验室测试，保证购电单从采集可以正常下发，营销系统、采集系统、仿真实验室联合测试确保购电单同步采集，采集下发后能将结果实时返回营销系统，并出具测试报告。

2.3.2 现场测试阶段

营销系统、采集系统根据台区、电能表型号、采集成功率等要素选取具备远程充值条件的用户进行远程充值测试，根据测试结果出具测试报告。

2.4 实施与做法

精心组织，落实组织保障。建立“无卡购电”领导小组和实施小组，明确组织机构、工作职责及工作要求，牵头负责用电信息采集系统、营销系统的对接。建立项目建设例会制度，定期召开工作例会，梳理问题，落实措施，开展3 次专题会议、2次现场勘查和4 次技术接口对接，全面提升系统应用人员技能水平，确保任务按时完成。

借力公司各方力量做好营业厅、电费、施工小组沟通。借力“智慧社区”“智慧城市”建设，主动对接、反复沟通，与测试用户协商洽谈，让用户熟知公司推行的项目，得到用户认可并协助配合。各方系统管理人员进行3 次协商洽谈，打通全面测试的阻碍，有效推动无卡购电试点项目的顺利实施。

2019 年11 月16 日在仿真实验室对96 只电能表进行流程仿真实验测试，其中8 只电能表测试成功，实施小组对该批测试电能表进行失败原因分析：下发过程中出现电能表购电次数不符；仿真实验台区与现场实际用户台区不一致；仿真台区为实验室环境，通信信道质量过优，无法代表现场台区。根据仿真测试结果，实施组明确各方解决方案，避免重复开发工作，并于2020 年3 月对现场3 只电能表进行现场测试，这标志着无卡购电工作向前迈出实质性一步。

确定技术支持与服务响应。由实施组提供完整的技术文件，包括编程规范、源代码、测试记录、问题跟踪表、缺陷记录、第三方测试报告、测试方案、系统操作手册、系统参数配置说明、系统部署手册。在质保期内，对于出现的功能缺陷，实施组在接到故障报修电话2 h 内做出实质响应。

科学合理制定计划。按照项目实施开发顺序，结合实际研讨情况，按月、周、日科学合理地制定无卡购电工作里程碑计划，优化工作流程，确保各项准备工作充分完备，同时根据技术方案细化施工操作方案和要求，使施工计划合理、高效，确保试点项目顺畅推进。

大力宣传，倡导无卡购电消费理念。综合利用报刊、电视、网络等传播媒介，全面宣传“掌上电力、无卡购电”的购电理念，同时利用客户端普及电能消费常识，使用户用电量可视化，引导社会支持电力服务客户端，积极推动无卡购电。

开展办理电费远程充值新模式。建立健全无卡购电管理制度，积极推行一站式、自主式服务。一站式、自助式服务的实质是服务的集成、整合，为用户解决营业厅排队购电的问题，面向用户提供更快速、便捷、高效的公共服务，最大限度精简购电程序，减少购电环节。

开展远程无卡购电管理模式，在符合申请条件下，开通远程充值业务后，通过支付宝、微信、手机客户端、95598 网站等无卡购电方式实现电费交纳。

申请条件：本地费控智能电能表；智能电能表具备远程下发条件；智能电能表近3 天远程读取成功率大于90%；用户电卡已实现营业厅交费与写卡分离。

办理远程充值业务。用户持购电卡与本人身份证于营业厅办理远程无卡购电开通申请；符合开通远程充值业务条件的用户与营业厅签订《国网乌鲁木齐供电公司远程充值服务协议》；用电信息采集系统在程序设定时间内，自动将充值金额远程传输至用户电能表中，远程充值成功后，用户将通过短信接收远程充值结果信息；用户须办理开通短信订阅服务功能。

3 成果推广意义

3.1 推广前景

该项目充分发挥公司用电信息采集系统建设和交费渠道建设成果，为后期继续搭建公共事业服务支撑平台，探索建立与其他公共事业代收代交服务合作模式奠定了基础，提供了经验。初步形成一套公共事业数据采集通信技术标准，梳理形成一套切实可行的运营维护体系，争取建成一套公共事业计量数据采集系统。

推动了用户购电智能化、自动化水平，以远程无卡购电替代人工收费，为后期节约人员成本、远程控制提供有力支撑，大大减少了营业厅工作人员工作量，提升用户远程用电监测水平。

3.2 直接效益

提高抄表的自动化程度与准确度，增加供电企业经济效益；通过实施自动远程抄表，扩大抄表覆盖面，可有效节省现场抄表成本，实现减员增效；系统应用推广后，可远程监控用电现场装置的运行情况，可及时发现计量装置故障和异常情况，有效预防、制止或者及时发现窃电现象；扩大有序用电监测面和控制用户数，实现科学有效的负荷管理，减少停限电损失。

3.3 间接效益

该技术应用扩展性极强，满足了现有设备电力用户信息交互需求，避免更改窄带载波通信方式，为公司节省了设备和施工投资，按国家电网公司要求推广后可在全国10 余个采用窄带载波通信方式的网省公司全面推广。

整合业务流程，提高管理效率。系统推广后将整合相关业务流程，实现信息共享，促进流程优化与监督，提高管理效率。加强数据综合应用能力，系统建成推广后，将实现各应用领域的采集数据项及其采集频率等的规范应用，有利于数据的整合与综合利用。提供辅助决策能力，系统推广后，可为决策者提供足够的支持信息，辅助决策，使系统运行更加稳定、高效，减少运行维护工作量。

3.4 社会效益

完善用电信息采集系统深化应用，为电力系统各个数据需求领域提供优质双向服务，实现用户侧能效管理和服务双向互动智能化，为用户提供分析数据，帮助用户合理调整负荷，提高用电负荷率，降低用户用电成本，提高用户满意度。辐射面广、扩展性强，可推广至全国使用载波技术的行业领域，满足大数据应用的技术需求。