本地費控電能表遠程無卡購電研究與應用

羅 晨 ，蘇軾凱 ，李 陽 ，楊思學 ，張子偉

（1. 國網新疆電力公司，新疆 烏魯木齊 830000; 2. 國網北京市電力公司建設咨詢公司，北京 豐臺 100176）

截至2020 年底，國網新疆烏魯木齊供電公司（以下簡稱公司）運行本地費控智能表100 萬余只，占運行總電能表的92.53%。而本地費控卡表用戶采取持卡買電的單一購電模式，效率低，尤其是疫情期間，出行不便，客戶購電很不方便。為了給客戶提供高效、便捷的購電方式，公司啟動了本地費控卡表無卡購電的研究。

1 實施背景

1.1 系統現狀

公司目前使用的用電信息采集系統可實現對專變用戶、地方電廠、城鄉公變、小水電用戶等不同類型采集點統一進行數據采集，并在采集數據的基礎上擴大應用的縱深發展，在集成原有系統的數據采集、遠程抄表、負荷控制等功能的基礎上，深挖業務功能應用，在計量裝置監測、配變運行監測、線損分析、供電質量分析、用戶服務等方面進行創新，并應用系統的監測功能為公司提供決策依據。

如何管理好用戶的電能表一直困擾著公司，2009 年，國家電網公司提出了全面建設用電信息采集系統的規劃，要求以網省公司為單位實現所有電力用戶的“全覆蓋、全采集、全費控”。隨著5 年的建設，公司累計安裝采集設備30 749 臺，實現用電信息采集116 萬戶。當前系統功能已成熟，總結采集系統主站軟件應用經驗，結合公司重點工作，公司可進行本地費控電能表遠程無卡購電項目研究與開發。

1.2 社會需求

卡表購電要求用戶先交費再用電，從而在源頭上杜絕電費拖欠問題，大大減少電費的回收風險，減輕電費回收人員的工作壓力。但是隨著智能電表的推廣，這種電費回收方式也出現了一些亟待解決的問題：（1）電費交納途徑單一，目前購電、充值點單一，只有在供電營業廳辦理，因此客戶購買IC卡及充值受時間、地點約束，必須在供電營業廳營業時間內辦理；（2）購電卡在日常使用中難免出現損壞現象，解決此類問題的主要手段是通過營業廳進行補卡；（3）線上App 購電后，須到營業廳、代購點寫卡或者用戶購買寫卡器才可充電到表。

為充分挖掘公司用電信息采集系統平臺價值，解決為民服務“最后一公里”問題，公司提出“遠程無卡購電”的工作思路。遠程無卡購電即確定一體化交費平臺和接口技術標準及流程，打通客戶手機或電腦端的無卡購電通道，完善營銷系統、采集系統無卡購電業務流程，同時以集中器抄表方式執行電能表遠程充值，最終實現電力客戶能夠隨時隨地無卡購電。

2 成果的內涵和做法

公司結合用電信息采集系統、營銷業務系統展開系統功能開發，并與一體化交費平臺完成對接，用戶在符合申請的條件下開通遠程充值業務，通過支付寶、微信、網銀手機客戶端等購電渠道，實現電費交納。

2.1 工作原則

分析用電信息采集系統建設和應用現狀，以及國網新疆電力公司對系統進行日常監測和維護的要求，依據以下原則開展相關工作：

以遵循現行的通信規約和技術規范為原則，總結以往的建設經驗，充分利用現有的資源，建立采集系統數據統一發布平臺，以滿足未來系統運行發展的需求。結合系統的技術特點、國網新疆電力公司的用電信息采集現狀和未來發展趨勢，設計新的技術方案，最終實現對用電信息采集系統的全景監測，提升運維效率[1]。

以不斷提升系統異常分析診斷能力為原則，深入開展異常判斷算法和智能診斷模型的開發建立，提高在線分析的實時性、異常判斷的準確性和分析診斷模型的智能化。研究滿足計量在線監測功能的通信規約，設計完整方案，開發系統軟件，通過實驗室驗證、試點工程應用，形成具有國內先進水平的計量裝置和采集設備在線監測和智能診斷的關鍵技術[2]。

2.2 技術原理

營銷系統接到客戶端購電信息后，營銷系統發起遠程充值指令，通過遠程充值模塊與用電信息采集系統對接，向集中器下發遠程充值任務，集中器完成遠程充值命令后，召測確認遠程充值結果，并將充值結果通過接口反饋給營銷系統，確認購電成功，完成遠程充值閉環流程，如圖1 所示。

圖1 無卡購電技術原理

用電信息采集系統應能夠批量對電能表的費率電價、階梯電價、結算日期等參數進行遠程修改，能夠批量召測電能表運行狀態字、電能表累計購電次數、累計購電金額等電能表參數。

用電信息采集系統前置機拓展規約，增加相關電能表參數項，后臺編制任務調度程序，可批量對電能表的費率電價、階梯電價、結算日期等參數進行遠程修改，能夠批量召測電能表運行狀態字、電能表累計購電次數、累計購電金額等電能表參數。

2.3 無卡購電試點

2.3.1 實驗室功能測試

單機測試。測試目的是通過充值模塊測試營銷系統充值指令下發成功率以及效率分析比對，統計目前各批次在運行本地費控智能表遠程充值支持情況。

全流程測試。測試目的是測試營銷系統、用電信息采集系統檔案一致性，完成各系統間接口程序測試。

營銷系統將開發完成的程序進行內部功能測試及用電信息采集系統調試，采集系統與集中器、電能表進行仿真實驗室測試，保證購電單從采集可以正常下發，營銷系統、采集系統、仿真實驗室聯合測試確保購電單同步采集，采集下發后能將結果實時返回營銷系統，并出具測試報告。

2.3.2 現場測試階段

營銷系統、采集系統根據臺區、電能表型號、采集成功率等要素選取具備遠程充值條件的用戶進行遠程充值測試，根據測試結果出具測試報告。

2.4 實施與做法

精心組織，落實組織保障。建立“無卡購電”領導小組和實施小組，明確組織機構、工作職責及工作要求，牽頭負責用電信息采集系統、營銷系統的對接。建立項目建設例會制度，定期召開工作例會，梳理問題，落實措施，開展3 次專題會議、2次現場勘查和4 次技術接口對接，全面提升系統應用人員技能水平，確保任務按時完成。

借力公司各方力量做好營業廳、電費、施工小組溝通。借力“智慧社區”“智慧城市”建設，主動對接、反復溝通，與測試用戶協商洽談，讓用戶熟知公司推行的項目，得到用戶認可并協助配合。各方系統管理人員進行3 次協商洽談，打通全面測試的阻礙，有效推動無卡購電試點項目的順利實施。

2019 年11 月16 日在仿真實驗室對96 只電能表進行流程仿真實驗測試，其中8 只電能表測試成功，實施小組對該批測試電能表進行失敗原因分析：下發過程中出現電能表購電次數不符；仿真實驗臺區與現場實際用戶臺區不一致；仿真臺區為實驗室環境，通信信道質量過優，無法代表現場臺區。根據仿真測試結果，實施組明確各方解決方案，避免重復開發工作，并于2020 年3 月對現場3 只電能表進行現場測試，這標志著無卡購電工作向前邁出實質性一步。

確定技術支持與服務響應。由實施組提供完整的技術文件，包括編程規范、源代碼、測試記錄、問題跟蹤表、缺陷記錄、第三方測試報告、測試方案、系統操作手冊、系統參數配置說明、系統部署手冊。在質保期內，對于出現的功能缺陷，實施組在接到故障報修電話2 h 內做出實質響應。

科學合理制定計劃。按照項目實施開發順序，結合實際研討情況，按月、周、日科學合理地制定無卡購電工作里程碑計劃，優化工作流程，確保各項準備工作充分完備，同時根據技術方案細化施工操作方案和要求，使施工計劃合理、高效，確保試點項目順暢推進。

大力宣傳，倡導無卡購電消費理念。綜合利用報刊、電視、網絡等傳播媒介，全面宣傳“掌上電力、無卡購電”的購電理念，同時利用客戶端普及電能消費常識，使用戶用電量可視化，引導社會支持電力服務客戶端，積極推動無卡購電。

開展辦理電費遠程充值新模式。建立健全無卡購電管理制度，積極推行一站式、自主式服務。一站式、自助式服務的實質是服務的集成、整合，為用戶解決營業廳排隊購電的問題，面向用戶提供更快速、便捷、高效的公共服務，最大限度精簡購電程序，減少購電環節。

開展遠程無卡購電管理模式，在符合申請條件下，開通遠程充值業務后，通過支付寶、微信、手機客戶端、95598 網站等無卡購電方式實現電費交納。

申請條件：本地費控智能電能表；智能電能表具備遠程下發條件；智能電能表近3 天遠程讀取成功率大于90%；用戶電卡已實現營業廳交費與寫卡分離。

辦理遠程充值業務。用戶持購電卡與本人身份證于營業廳辦理遠程無卡購電開通申請；符合開通遠程充值業務條件的用戶與營業廳簽訂《國網烏魯木齊供電公司遠程充值服務協議》；用電信息采集系統在程序設定時間內，自動將充值金額遠程傳輸至用戶電能表中，遠程充值成功后，用戶將通過短信接收遠程充值結果信息；用戶須辦理開通短信訂閱服務功能。

3 成果推廣意義

3.1 推廣前景

該項目充分發揮公司用電信息采集系統建設和交費渠道建設成果，為后期繼續搭建公共事業服務支撐平臺，探索建立與其他公共事業代收代交服務合作模式奠定了基礎，提供了經驗。初步形成一套公共事業數據采集通信技術標準，梳理形成一套切實可行的運營維護體系，爭取建成一套公共事業計量數據采集系統。

推動了用戶購電智能化、自動化水平，以遠程無卡購電替代人工收費，為后期節約人員成本、遠程控制提供有力支撐，大大減少了營業廳工作人員工作量，提升用戶遠程用電監測水平。

3.2 直接效益

提高抄表的自動化程度與準確度，增加供電企業經濟效益；通過實施自動遠程抄表，擴大抄表覆蓋面，可有效節省現場抄表成本，實現減員增效；系統應用推廣后，可遠程監控用電現場裝置的運行情況，可及時發現計量裝置故障和異常情況，有效預防、制止或者及時發現竊電現象；擴大有序用電監測面和控制用戶數，實現科學有效的負荷管理，減少停限電損失。

3.3 間接效益

該技術應用擴展性極強，滿足了現有設備電力用戶信息交互需求，避免更改窄帶載波通信方式，為公司節省了設備和施工投資，按國家電網公司要求推廣后可在全國10 余個采用窄帶載波通信方式的網省公司全面推廣。

整合業務流程，提高管理效率。系統推廣后將整合相關業務流程，實現信息共享，促進流程優化與監督，提高管理效率。加強數據綜合應用能力，系統建成推廣后，將實現各應用領域的采集數據項及其采集頻率等的規范應用，有利于數據的整合與綜合利用。提供輔助決策能力，系統推廣后，可為決策者提供足夠的支持信息，輔助決策，使系統運行更加穩定、高效，減少運行維護工作量。

3.4 社會效益

完善用電信息采集系統深化應用，為電力系統各個數據需求領域提供優質雙向服務，實現用戶側能效管理和服務雙向互動智能化，為用戶提供分析數據，幫助用戶合理調整負荷，提高用電負荷率，降低用戶用電成本，提高用戶滿意度。輻射面廣、擴展性強，可推廣至全國使用載波技術的行業領域，滿足大數據應用的技術需求。