本地費控電能表遠程無卡購電研究與應(yīng)用

羅 晨 ，蘇軾凱 ，李 陽 ，楊思學 ，張子偉

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

截至2020 年底，國網(wǎng)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(tǒng)現(xiàn)狀

公司目前使用的用電信息采集系統(tǒng)可實現(xiàn)對專變用戶、地方電廠、城鄉(xiāng)公變、小水電用戶等不同類型采集點統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)采集，并在采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上擴大應(yīng)用的縱深發(fā)展，在集成原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、遠程抄表、負荷控制等功能的基礎(chǔ)上，深挖業(yè)務(wù)功能應(yīng)用，在計量裝置監(jiān)測、配變運行監(jiān)測、線損分析、供電質(zhì)量分析、用戶服務(wù)等方面進行創(chuàng)新，并應(yīng)用系統(tǒng)的監(jiān)測功能為公司提供決策依據(jù)。

如何管理好用戶的電能表一直困擾著公司，2009 年，國家電網(wǎng)公司提出了全面建設(shè)用電信息采集系統(tǒng)的規(guī)劃，要求以網(wǎng)省公司為單位實現(xiàn)所有電力用戶的“全覆蓋、全采集、全費控”。隨著5 年的建設(shè)，公司累計安裝采集設(shè)備30 749 臺，實現(xiàn)用電信息采集116 萬戶。當前系統(tǒng)功能已成熟，總結(jié)采集系統(tǒng)主站軟件應(yīng)用經(jīng)驗，結(jié)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(fā)。

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(xiàn)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(yè)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(yè)廳營業(yè)時間內(nèi)辦理；（2）購電卡在日常使用中難免出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，解決此類問題的主要手段是通過營業(yè)廳進行補卡；（3）線上App 購電后，須到營業(yè)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(tǒng)平臺價值，解決為民服務(wù)“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(shù)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(tǒng)、采集系統(tǒng)無卡購電業(yè)務(wù)流程，同時以集中器抄表方式執(zhí)行電能表遠程充值，最終實現(xiàn)電力客戶能夠隨時隨地無卡購電。

2 成果的內(nèi)涵和做法

公司結(jié)合用電信息采集系統(tǒng)、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)展開系統(tǒng)功能開發(fā)，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(yè)務(wù)，通過支付寶、微信、網(wǎng)銀手機客戶端等購電渠道，實現(xiàn)電費交納。

2.1 工作原則

分析用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用現(xiàn)狀，以及國網(wǎng)新疆電力公司對系統(tǒng)進行日常監(jiān)測和維護的要求，依據(jù)以下原則開展相關(guān)工作：

以遵循現(xiàn)行的通信規(guī)約和技術(shù)規(guī)范為原則，總結(jié)以往的建設(shè)經(jīng)驗，充分利用現(xiàn)有的資源，建立采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)布平臺，以滿足未來系統(tǒng)運行發(fā)展的需求。結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)特點、國網(wǎng)新疆電力公司的用電信息采集現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，設(shè)計新的技術(shù)方案，最終實現(xiàn)對用電信息采集系統(tǒng)的全景監(jiān)測，提升運維效率[1]。

以不斷提升系統(tǒng)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(fā)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(jiān)測功能的通信規(guī)約，設(shè)計完整方案，開發(fā)系統(tǒng)軟件，通過實驗室驗證、試點工程應(yīng)用，形成具有國內(nèi)先進水平的計量裝置和采集設(shè)備在線監(jiān)測和智能診斷的關(guān)鍵技術(shù)[2]。

2.2 技術(shù)原理

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

圖1 無卡購電技術(shù)原理

用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)能夠批量對電能表的費率電價、階梯電價、結(jié)算日期等參數(shù)進行遠程修改，能夠批量召測電能表運行狀態(tài)字、電能表累計購電次數(shù)、累計購電金額等電能表參數(shù)。

用電信息采集系統(tǒng)前置機拓展規(guī)約，增加相關(guān)電能表參數(shù)項，后臺編制任務(wù)調(diào)度程序，可批量對電能表的費率電價、階梯電價、結(jié)算日期等參數(shù)進行遠程修改，能夠批量召測電能表運行狀態(tài)字、電能表累計購電次數(shù)、累計購電金額等電能表參數(shù)。

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(tǒng)充值指令下發(fā)成功率以及效率分析比對，統(tǒng)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(tǒng)、用電信息采集系統(tǒng)檔案一致性，完成各系統(tǒng)間接口程序測試。

營銷系統(tǒng)將開發(fā)完成的程序進行內(nèi)部功能測試及用電信息采集系統(tǒng)調(diào)試，采集系統(tǒng)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(fā)，營銷系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、仿真實驗室聯(lián)合測試確保購電單同步采集，采集下發(fā)后能將結(jié)果實時返回營銷系統(tǒng)，并出具測試報告。

2.3.2 現(xiàn)場測試階段

營銷系統(tǒng)、采集系統(tǒng)根據(jù)臺區(qū)、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(jù)測試結(jié)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(lǐng)導(dǎo)小組和實施小組，明確組織機構(gòu)、工作職責及工作要求，牽頭負責用電信息采集系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)的對接。建立項目建設(shè)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(xiàn)場勘查和4 次技術(shù)接口對接，全面提升系統(tǒng)應(yīng)用人員技能水平，確保任務(wù)按時完成。

借力公司各方力量做好營業(yè)廳、電費、施工小組溝通。借力“智慧社區(qū)”“智慧城市”建設(shè)，主動對接、反復(fù)溝通，與測試用戶協(xié)商洽談，讓用戶熟知公司推行的項目，得到用戶認可并協(xié)助配合。各方系統(tǒng)管理人員進行3 次協(xié)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(fā)過程中出現(xiàn)電能表購電次數(shù)不符；仿真實驗臺區(qū)與現(xiàn)場實際用戶臺區(qū)不一致；仿真臺區(qū)為實驗室環(huán)境，通信信道質(zhì)量過優(yōu)，無法代表現(xiàn)場臺區(qū)。根據(jù)仿真測試結(jié)果，實施組明確各方解決方案，避免重復(fù)開發(fā)工作，并于2020 年3 月對現(xiàn)場3 只電能表進行現(xiàn)場測試，這標志著無卡購電工作向前邁出實質(zhì)性一步。

確定技術(shù)支持與服務(wù)響應(yīng)。由實施組提供完整的技術(shù)文件，包括編程規(guī)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(tǒng)操作手冊、系統(tǒng)參數(shù)配置說明、系統(tǒng)部署手冊。在質(zhì)保期內(nèi)，對于出現(xiàn)的功能缺陷，實施組在接到故障報修電話2 h 內(nèi)做出實質(zhì)響應(yīng)。

科學合理制定計劃。按照項目實施開發(fā)順序，結(jié)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(yōu)化工作流程，確保各項準備工作充分完備，同時根據(jù)技術(shù)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(dǎo)無卡購電消費理念。綜合利用報刊、電視、網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)社會支持電力服務(wù)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(wù)。一站式、自助式服務(wù)的實質(zhì)是服務(wù)的集成、整合，為用戶解決營業(yè)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(wù)，最大限度精簡購電程序，減少購電環(huán)節(jié)。

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(yè)務(wù)后，通過支付寶、微信、手機客戶端、95598 網(wǎng)站等無卡購電方式實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)營業(yè)廳交費與寫卡分離。

辦理遠程充值業(yè)務(wù)。用戶持購電卡與本人身份證于營業(yè)廳辦理遠程無卡購電開通申請；符合開通遠程充值業(yè)務(wù)條件的用戶與營業(yè)廳簽訂《國網(wǎng)烏魯木齊供電公司遠程充值服務(wù)協(xié)議》；用電信息采集系統(tǒng)在程序設(shè)定時間內(nèi)，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(jié)果信息；用戶須辦理開通短信訂閱服務(wù)功能。

3 成果推廣意義

3.1 推廣前景

該項目充分發(fā)揮公司用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)和交費渠道建設(shè)成果，為后期繼續(xù)搭建公共事業(yè)服務(wù)支撐平臺，探索建立與其他公共事業(yè)代收代交服務(wù)合作模式奠定了基礎(chǔ)，提供了經(jīng)驗。初步形成一套公共事業(yè)數(shù)據(jù)采集通信技術(shù)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(yè)計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

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(jié)約人員成本、遠程控制提供有力支撐，大大減少了營業(yè)廳工作人員工作量，提升用戶遠程用電監(jiān)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(yè)經(jīng)濟效益；通過實施自動遠程抄表，擴大抄表覆蓋面，可有效節(jié)省現(xiàn)場抄表成本，實現(xiàn)減員增效；系統(tǒng)應(yīng)用推廣后，可遠程監(jiān)控用電現(xiàn)場裝置的運行情況，可及時發(fā)現(xiàn)計量裝置故障和異常情況，有效預(yù)防、制止或者及時發(fā)現(xiàn)竊電現(xiàn)象；擴大有序用電監(jiān)測面和控制用戶數(shù)，實現(xiàn)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(shù)應(yīng)用擴展性極強，滿足了現(xiàn)有設(shè)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(jié)省了設(shè)備和施工投資，按國家電網(wǎng)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(wǎng)省公司全面推廣。

整合業(yè)務(wù)流程，提高管理效率。系統(tǒng)推廣后將整合相關(guān)業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)信息共享，促進流程優(yōu)化與監(jiān)督，提高管理效率。加強數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用能力，系統(tǒng)建成推廣后，將實現(xiàn)各應(yīng)用領(lǐng)域的采集數(shù)據(jù)項及其采集頻率等的規(guī)范應(yīng)用，有利于數(shù)據(jù)的整合與綜合利用。提供輔助決策能力，系統(tǒng)推廣后，可為決策者提供足夠的支持信息，輔助決策，使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)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(tǒng)深化應(yīng)用，為電力系統(tǒng)各個數(shù)據(jù)需求領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)雙向服務(wù)，實現(xiàn)用戶側(cè)能效管理和服務(wù)雙向互動智能化，為用戶提供分析數(shù)據(jù)，幫助用戶合理調(diào)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(shù)的行業(yè)領(lǐng)域，滿足大數(shù)據(jù)應(yīng)用的技術(shù)需求。