安全費(fèi)控體系與低壓費(fèi)控設(shè)備應(yīng)用

廣東電網(wǎng)計(jì)量中心 曾爭 林國營

引言

近幾年，南方電網(wǎng)公司在全網(wǎng)范圍內(nèi)推進(jìn)智能電能表和低壓集抄建設(shè)，已在多個(gè)省區(qū)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。由于新型費(fèi)控電能表的應(yīng)用，各級(jí)電能計(jì)量管理人員需要對(duì)安全費(fèi)控體系進(jìn)行一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí)。

1 安全費(fèi)控體系架構(gòu)

安全費(fèi)控體系是基于密鑰管理系統(tǒng)，以一體化營銷管理信息系統(tǒng)費(fèi)控功能建設(shè)為核心，通過集成硬件密碼設(shè)備，建立安全認(rèn)證及電能計(jì)量關(guān)鍵信息安全防護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)營銷計(jì)量數(shù)據(jù)的傳輸機(jī)密性和完整性，適應(yīng)用電精益化管理的需求，在保障安全、防范經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)供電服務(wù)水平的提升及客戶電力消費(fèi)的全過程管理。

圖1 安全費(fèi)控體系總體框架

安全費(fèi)控體系由密鑰管理系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)、發(fā)行檢驗(yàn)平臺(tái)、費(fèi)控功能檢測(cè)平臺(tái)組成。密鑰管理系統(tǒng)以密碼機(jī)作為密鑰數(shù)據(jù)載體，在各級(jí)密鑰管理系統(tǒng)及業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間以離線方式傳輸。

密碼機(jī)根據(jù)用途分為密管密碼機(jī)和應(yīng)用密碼機(jī)，密管密碼機(jī)作為密鑰管理系統(tǒng)的重要組成部分，用于存儲(chǔ)本級(jí)根密鑰，并生成業(yè)務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用密鑰。應(yīng)用密碼機(jī)包括計(jì)量自動(dòng)化密碼機(jī)、營銷密碼機(jī)、發(fā)行密碼機(jī)和檢測(cè)密碼機(jī)，分別為計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)、發(fā)行檢驗(yàn)平臺(tái)和費(fèi)控功能檢測(cè)平臺(tái)提供密碼服務(wù)。

2 密鑰管理系統(tǒng)

密鑰管理系統(tǒng)是安全費(fèi)控體系的核心組成部分，密鑰管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)密鑰的生成、備份、恢復(fù)、傳輸、更新、銷毀等全生命周期管理。密鑰管理系統(tǒng)發(fā)行的密碼機(jī)為同級(jí)的發(fā)行檢驗(yàn)平臺(tái)、費(fèi)控功能檢測(cè)平臺(tái)、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)提供密鑰服務(wù)。

省級(jí)密鑰管理系統(tǒng)首先接收網(wǎng)級(jí)密鑰管理系統(tǒng)下發(fā)的密管密碼機(jī)、密管工具卡、指紋令牌和操作手冊(cè)等，同時(shí)具備軟件運(yùn)行環(huán)境后，進(jìn)行軟件安裝部署，并生成本級(jí)根密鑰。

省級(jí)密鑰管理系統(tǒng)根據(jù)二次發(fā)行分散代碼生成二次發(fā)行業(yè)務(wù)密鑰，通過二次發(fā)行密碼機(jī)傳遞到省級(jí)二次發(fā)行系統(tǒng)，配合卡片的二次發(fā)行工作。省級(jí)密鑰管理系統(tǒng)根據(jù)省級(jí)業(yè)務(wù)分散代碼生成省級(jí)檢測(cè)業(yè)務(wù)密鑰、計(jì)量自動(dòng)化業(yè)務(wù)密鑰、營銷業(yè)務(wù)密鑰，通過對(duì)應(yīng)密碼機(jī)傳遞到省級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)、計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)。

表1 外置斷路器（費(fèi)控開關(guān)）狀態(tài)控制表

圖2 密鑰管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

省級(jí)密鑰管理系統(tǒng)根據(jù)虛擬地市分散代碼生成模擬地市級(jí)根密鑰，并發(fā)行模擬地市級(jí)密碼機(jī)。模擬地市級(jí)密鑰管理系統(tǒng)根據(jù)地市級(jí)業(yè)務(wù)分散代碼生成地市級(jí)檢測(cè)業(yè)務(wù)密鑰、營銷業(yè)務(wù)密鑰，通過對(duì)應(yīng)密碼機(jī)傳遞到地市級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)、營銷管理系統(tǒng)。

3 費(fèi)控應(yīng)用模式

根據(jù)南方電網(wǎng)公司安全費(fèi)控體系建設(shè)方案，結(jié)合費(fèi)控電能表、負(fù)控終端及外置斷路器技術(shù)規(guī)范，費(fèi)控應(yīng)用具有2種模式。

遠(yuǎn)程費(fèi)控模式：表頭計(jì)量、系統(tǒng)計(jì)費(fèi)、系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。費(fèi)控電能表計(jì)量電量，通過遠(yuǎn)程通信信道接入計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，上傳費(fèi)控電能表的表碼數(shù)據(jù)，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)采集到的表碼數(shù)據(jù)進(jìn)行異常過濾后傳輸?shù)綘I銷系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，營銷系統(tǒng)完成電費(fèi)測(cè)算，并根據(jù)客戶電費(fèi)余額，對(duì)費(fèi)控電能表（低壓）發(fā)起遠(yuǎn)程控制命令，實(shí)現(xiàn)催費(fèi)告警、欠費(fèi)停電、繳費(fèi)復(fù)電控制等。

本地費(fèi)控模式：表頭計(jì)量、表頭計(jì)費(fèi)、電能表本地控制。依托費(fèi)控電能表本身進(jìn)行電量計(jì)量、電費(fèi)計(jì)算，并根據(jù)電能表剩余金額情況執(zhí)行拉合閘操作，實(shí)現(xiàn)催費(fèi)告警、欠費(fèi)停電、繳費(fèi)復(fù)電控制。費(fèi)控電能表可通過計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，上傳客戶用電信息；營銷系統(tǒng)接收客戶繳費(fèi)信息，通過通信信道對(duì)費(fèi)控電能表下發(fā)充值命令。

費(fèi)控電能表根據(jù)應(yīng)用需求可設(shè)置為遠(yuǎn)程費(fèi)控模式和本地費(fèi)控模式，兩者的主要區(qū)別在于：在遠(yuǎn)程費(fèi)控模式下，費(fèi)控表僅進(jìn)行計(jì)量，計(jì)費(fèi)功能由營銷系統(tǒng)完成，由營銷系統(tǒng)發(fā)出指令對(duì)用戶用電控制；在本地費(fèi)控模式下，費(fèi)控表完成計(jì)量、計(jì)費(fèi)功能，自主實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電控制。

在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，費(fèi)控電能表可通過營銷系統(tǒng)指令實(shí)現(xiàn)由本地費(fèi)控模式對(duì)遠(yuǎn)程費(fèi)控模式的轉(zhuǎn)換，由于遠(yuǎn)程費(fèi)控模式對(duì)通信條件要求較高，在通信信道條件較差的區(qū)域，可以先采用本地費(fèi)控模式，待通信通信條件轉(zhuǎn)好后，轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程費(fèi)控模式。

4 費(fèi)控電能表及配套外置斷路器

三相費(fèi)控電能表全部為開關(guān)外置類型，需配合外部斷路器實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電控制。三相費(fèi)控表對(duì)斷路器的控制方式分為兩種：無源節(jié)點(diǎn)控制方式（常開、常閉觸點(diǎn)）。三相費(fèi)控電能表13～15號(hào)輔助端子輸出一對(duì)無源無極性開關(guān)信號(hào)，對(duì)外置斷路器進(jìn)行控制；有源輸出控制方式。三相費(fèi)控電能表13號(hào)輔助端子直接輸出一個(gè)電壓控制信號(hào)，控制信號(hào)引自電能表供電線路的相線，并由15號(hào)端子接收外置斷路器的狀態(tài)反饋信號(hào)。

單相費(fèi)控電能表分為單相費(fèi)控電能表(開關(guān)內(nèi)置)和單相費(fèi)控電能表（開關(guān)外置）兩種類型。單相費(fèi)控電能表（開關(guān)內(nèi)置）的電流規(guī)格為220V,5(60)A。該類型電能表內(nèi)部含有內(nèi)置斷路器，可以獨(dú)立使用，能夠自動(dòng)拉閘和合閘，實(shí)時(shí)反饋開關(guān)狀態(tài)，使用靈活。單相費(fèi)控電能表（開關(guān)外置）電流規(guī)格為220V,5(80)A,該類型電能表需要配合電能表用外置斷路器使用。單相費(fèi)控表對(duì)外置斷路器的控制均采用有源輸出控制方式。從電能表5號(hào)輔助端子直接輸出一個(gè)電壓控制信號(hào)，控制信號(hào)引自電能表供電線路的相線；并由6號(hào)輔助端子接收斷路器的狀態(tài)反饋信號(hào)。

南網(wǎng)費(fèi)控表用外置斷路器根據(jù)單相和三相兩種不同的應(yīng)用場(chǎng)合，分為2P斷路器和4P斷路器兩種，電流規(guī)格為80A和125A，與一般低壓斷路器主要區(qū)別是，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拉合閘并能實(shí)時(shí)反饋斷路器狀態(tài)。

南網(wǎng)外置斷路器由電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)和斷路器本體組成。電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)主要由電源電路、控制電路、動(dòng)作機(jī)構(gòu)等部分組成。斷路器本體與通用的低壓斷路器一致，主要由通電導(dǎo)體、電磁線圈、脫扣機(jī)構(gòu)、觸頭機(jī)構(gòu)、滅弧機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。

圖3 電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)

外置斷路器照片

外置斷路器（費(fèi)控開關(guān)）由費(fèi)控電能表輸出信號(hào)進(jìn)行控制，具體的控制邏輯如表1所示。