CN100501414C - 预付费电能表的载波式数据安全保护方法及抄表系统装置 - Google Patents

Abstract

一种预付费电能表的数据安全保护方法和抄表系统装置。本发明所提供的方法是用户付费购电后，售电工作人员把购电数据通过电力线载波直接发送到用户电能表；用户电能表载波模块收到购电数据后，在以规定的格式存储到购电数据存储电路的同时，将确认信息通过电力线载波传回抄表售电计算机进行核对。系统装置由抄表售电计算机、抄表集中器、含有非易失RAM(EEPROM，FRAM)器件构成购电数据存储电路的载波模块、与载波模块安装在一起的用户电能表、低压供电线路构成的下行信道及上行信道组成。本发明使电力的分配、使用、计量和收费均置于计算机监督与控制之中，预防窃电、漏电，保护购电数据信息避免外界攻击。

Description

预付费电能表的载波式数据安全保护方法及抄表系统装置

技术领域

本发明属于电能计量、控制及收费管理技术，特别是以电力线载波为信息通道进行集中抄表收费，在各用户电能表上实现预付费功能，达到保护数据信息安全，使其避免外界恶意攻击的分散控制管理系统。

背景技术

电能的计量与收费，目前大多还是采用在各个用户供电入口安装电能表，专职抄表人员定时上门抄表，然后各个用户再到收费处缴费的管理方法。这种方法既费时费力，又免不了各种原因引起的差错。由于没有有效的监控措施清缴电费，使不少供电企业或物业公司的用户电力欠费越来越多，甚至不得不用大面积断电来督促缴纳电费，直接影响了人们生活和社会安定。

对于电能表收费难的问题，中国专利ZL 01261220.0《单相智能卡电能表》和中国专利ZL 02223241.9《数码式预付费电能表》都提出了既解决预收电费，又提高保密程度的电能表方案。这两份专利技术都是通过IC卡或键盘中的单片机对用户购电信息进行智能化加密，又通过安装于电能表中的单片机对输入的用户购电信息进行智能化解读，以此达到提高用户购电信息安全程度的目的。由于这两种方案仍然存在IC卡或键盘这样一个对用户开放的数据输入窗口，所以只是增加了防止外界恶意攻击的程度，而不能从根本上避免外界攻击，也没有信患回馈通道能够让抄表售电计算机经常核对用户的抄表及购电数据。因此，用户购电收费和用电抄表的数据信息仍然存在较大的安全漏洞。

发明内容

本发明的目的，旨在提供一种既能解决电能远程自动抄表收费问题，又能保护购电收费的数据信息安全，使其从根本上避免外界攻击的电能抄表收费和控制管理技术及其数据安全保护方法。

本发明的另一目的是提供一种电能抄表收费和分散控制管理抄表系统装置。

本发明所提出的方法是：在抄表售电计算机上建立一个抄表、控制和收费管理数据库；在用户变压器低压侧设置一个抄表集中器；在各个用户电力线进户端，设置一个与用户电能表安装在一起并含有一个购电数据存储电路的载波模块。用户购电收费管理和控制过程如下：a、用户购电时，收费管理人员凭密码进入抄表售电计算机的销售管理窗口，收款并打印收据；b、购电数据信息由抄表售电计算机通过上行信道发送到载波抄表集中器，抄表集中器收到用户购电数据即通过电力线载波向用户电能表转发；c、用户电能表载波模块收到该信息后，模块内的单片计算机立即判读，把购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路，同时将收到购电数据的确认信息通过电力线载波传回抄表集中器，抄表集中器再通过上行信道传回抄表售电计算机；d、各用户电能表载波模块实时采集用户用电的增量信息，每增加1KWh就和购电数据比较并计算余额，当购电数据余额减少到设定值以下，载波模块发出声、光警告并提示购电数据余额；e、当购电数据余额减少到0时，载波模块操作继电器断电；f、当用户再次交款购电时重复上述过程，用户电能表载波模块检测到购电数据余额大于0时，操作继电器通电。

用户电能表载波模块收到用户购电数据时，除了进行密码验证、奇偶校验和帧数据和验证之外，还要把该数据发回抄表售电计算机确认。由于该数据为多次购电数据的总和，所以载波模块中购电数据存储电路中的存储值应与抄表售电计算机的发送值一致。当抄表售电计算机发送了用户的购电数据以后，如果收不到返回信息，或者收到的返回数据与发送值不一致，则认为该次通信出错就可自动重发；如果连续多次重发仍然出错，说明通信信道暂时不通，就可以把该次发送值暂记于计算机的硬盘上，过一两个小时操作员再次操作发送，直到发送成功为止。一般地，在供电线路连通的情况下，载波通信信道总会在24小时之内把用户购电数据信息发送成功。这就保证了用户购电数据不会漏发或错发。

电能抄表收费和分散控制管理抄表系统装置包括在抄表售电计算机建立一个抄表、控制和收费管理数据库；在用户变压器低压侧设置一个载波抄表集中器；在各个用户电力线进户端电能表处设置一个能够实现数据采集、载波通信和控制输出的载波模块；用户电能表载波模块含有一个由非易失RAM(EEPROM，FRAM)器件组成的购电数据存储电路并与用户电能表安装在一起；抄表售电计算机通过调制解调器接入公用电话网组成的上行信道；抄表集中器一方面也通过调制解调器接入公用电话网等组成的上行信道，另一方面通过载波通信模块接入低压供电线路组成的下行信道；与用户电能表安装在一起的载波模块，一路通过耦合电容接入低压供电线路组成的下行信道，另一路直接与用户电能表的脉冲输出端相连，安装于载波模块上的控制继电器接收来自单片机的通断控制信号，功率输出触点串接于电能表相线的输出端。

其中，上行信道也可以是移动通信网，或者是利用光纤、微波、数传电台、同轴电缆、双绞线组成的专用通信网络。

本发明所提出的方法和系统装置与现有技术相比，具有以下优点：

1、兼有预付费电能表彻底杜绝用户欠费的优点，还有载波式电能表负荷分析控制到户，运行状态实时监控的优点。既可解决抄表难，又可解决收费难这两大问题。

2、用户购电数据信息通过全封闭、保密性好的电力线载波信道传递，去除了IC卡式等类型预付费电能表的开放式窗口，保护购电数据信息安全，使其不会受到任何恶意攻击而改变。

3、用户购电数据信息同时保存在用户电能表、抄表集中器和抄表售电计算机上，系统中任何一个设备受到损毁时，用户购电数据仍然可以100％地恢复。避免了IC卡式等类型预付费电能表极易发生的用户纠纷，即使偶尔发生，也容易得到科学取证。

4、在电价及其他用电政策需要调整时，可以及时由主站抄表计算机根据新的电价政策(如峰谷电价，丰枯电价)等进行相应调控，快速可靠，不会引发影响社会稳定的情况发生。

5、使用已知的IC卡式等预付费电能表，用电管理部门无法知道各个用户当月的实际用电量，也就无法核算当月从用户处实际收回的电费数额。如果因非正常用电(如窃电、漏电等)发生较大的“线损”率，就可能造成巨额“线损”电费的长期积累。本发明所提供的方法由于能及时准确的抄录计算当月“线损”，可以及时发现并采取措施避免难以补救的巨大损失发生。

6、本发明所提供的方法不仅解决了已知技术“电力线载波电能表”收费难方面的不足，而且杜绝了已知技术“IC卡式等预付费电能表”易受攻击、“合法窃电”的信息安全漏洞。可以使电力的分配、使用、计量和收费均置于全透明的计算机监督与控制之中，使供电企业或物业公司彻底解除用户长期欠费、大量欠费的沉重负担。为电力系统巨额投资的回收提供了有效的技术手段。而本发明的实施成本却和已知技术的“电力线载波电能表”、“IC卡等预付费电能表”基本相当。性能与功能翻了一番却可保持价格不变。因此性能价格比高，使用风险小，综合效益好。

本发明所提供的方法和系统节省了人力、财力。一个人在办公室便可知整个单位或小区内各个用户的用电和电费收缴指数，堵截了窃电行为，维护了供电企业的合法权益，可广泛用于单位、居民小区，是一项利国利民的技术，具有很好的社会和经济综合效益。

附图说明

图1为本发明提供方法的示意图和系统装置的结构原理框图；

图2为图1的抄表集中器的结构原理框图；

图3为图1的载波模块的结构原理框图；

图4为图3的载波模块中信号耦合电路、信号接收电路以及信号发送电路的电路原理图；

图5为图3的载波信号解调电路[15]的电路原理图；

图6为图3的数据存储电路、采样计量模块到单片计算机系统的脉冲输入电路原理图；

图7为铁电存储器组成数据存储电路的原理图；

图8为单片机系统的串行通信接口与铁电存储器组成数据存储电路的原理图；

图9为单片计算机系统的I²C总线接口与铁电存储器组成数据存储电路的原理图；

图10为报警状态显示电路和锁存缓冲控制电路原理图；

图11为载波信号调制电路；

图12为另一实施例载波信号调制解调电路原理图；

图13为一个实施例中，载波信号调制解调电路原理图；

图14为再一个实施例中，载波信号调制解调电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明具体实施方式作以说明：

参照图1所示，抄表系统装置按以下原理组成：a、在抄表售电计算机1建立一个抄表、控制和收费管理数据库；b、在用户变压器低压侧设置一个载波抄表集中器3；c、在各个用户电能表设置一个能够实现数据采集、载波通信和控制输出的载波模块4；d、用户电能表载波模块含有一个由非易失RAM(EEPROM，FRAM)器件组成的购电数据存储电路并与用户电能表安装在一起；e、抄表售电计算机1通过调制解调器接入公用电话网，公用电话网可以是移动通信网，或者是利用光纤、微波、数传电台、同轴电缆、双绞线组成的专用通信网络组成的上行信道；f、抄表集中器3一方面也通过调制解调器接入公用电话网组成的上行信道2，另一方面通过三个载波通信模块4接入低压供电线路组成的下行信道6；g、用户电能表载波模块一路通过耦合电容接入低压供电线路组成的下行信道6，另一路直接与用户电能表5的脉冲输出端相连，其中控制继电器接收来自单片机的通断控制信号，功率输出触点串接于电能表相线的输出端。

用户购电收费管理和控制过程如下：a、用户购电时，收费管理人员凭密码进入抄表售电计算机1的销售管理窗口，收款并打印收据；b、购电数据信息由抄表售电计算机1通过上行信道2发送到载波抄表集中器3，抄表集中器3收到用户购电数据即通过电力线6载波向用户电能表5转发；c、用户电能表载波模块4收到该信息后，模块内的单片计算机立即判读，把购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路，同时将收到购电数据的确认信息通过电力线6载波传回抄表集中器，抄表集中器再通过上行信道2传回抄表售电计算机1；d、各用户电能表载波模块4实时采集用户用电的增量信息，每增加1KWh就和购电数据比较并计算余额，当购电数据余额减少到设定值以下，载波模块发出声、光警告并提示购电数据余额；e、当购电数据余额减少到0时，载波模块操作继电器断电；f、当用户再次交款购电时重复上述过程，用户电能表载波模块检测到购电数据余额大于0时，操作继电器通电。

当抄表售电计算机1发送了用户的购电数据以后，如果收不到返回信息，或者收到的返回数据与发送值不一致，则认为该次通信出错就可自动重发；如果连续多次重发仍然出错，说明通信信道暂时不通，就可以把该次发送值暂记于计算机的硬盘上，过一两个小时操作员再次操作发送，直到发送成功为止。

图2表示本发明一个实施例中的载波抄表集中器3的组成原理框图。其中电源模块7为集中器提供所需电源，电话线12传送抄表售电计算机1中抄表数据库来的设置、抄表命令和用户购电数据等信息进入调制解调器8，调制解调器8把解调后的信息通过RS-232C接口转送至运算控制电路9，运算控制电路9则把抄表数据库或从载波通信模块11传送来的抄表数据和用户购电数据转送入数据存储电路10。数据存储电路10由非易失RAM(EEPROM，FRAM)器件组成，即使发生断电等其它情况，该数据库也不会丢失数据信息。三个载波通信模块11通过电容耦合连接到A、B、C三相电力线上，一方面向用户电能表载波模块4发送抄表控制命令和用户购电数据，另一方面接受用户电能表载波模块4上传来的抄表数据、用户购电数据确认信息，再转送给运算控制电路9。运算控制电路9在接收抄表控制命令后就把数据存储电路10中的抄表数据或用户购电数据通过RS-232C接口送到调制解调器8。调制解调器8把调制了的抄表或购电数据通过电话线组成的上行信道12转送给抄表售电计算机1接收。其中，运算控制电路9由单片计算机为核心器件组成，上述数据运算处理和通信控制程序固化在单片机的程序存储器中。三个载波通信模块11也是以单片计算机为核心器件，与专门设计的载波通信专用集成电路或调制解调集成电路共同组成。调制解调器8可以是成品MODEM改装，也可以由专门设计制作的MODEM芯片构成。

图3表示本发明一个实施例中用户电能表载波模块4的组成原理框图。其中L、N为电力线的相线与零线，13为载波信号耦合电路，14为载波信号接收电路，15为载波信号解调电路，16为单片计算机系统，17为电能表脉冲输入电路，18为运行报警状态显示电路，19为锁存缓冲控制电路，20为数据存储电路，21为载波信号调制电路，22为载波信号发送电路。

电力线L、N上的载波信号经由耦合电路[13]进入信号接收电路14。信号接收电路14对信号进行预处理后进入载波信号解调电路15。由载波信号解调电路15解调出的数字信号送入单片计算机系统16进行识别运算处理。如果识别出是主站送来的购电数据信息，就保存于数据存储电路20，同时把确认返回数据信患发送至载波信号调制电路21。载波信号调制电路21按照扩频或FSK原理调制后送至载波信号发送电路22，并经过载波信号耦合电路13送到电力线L、N上；如果识别出是集中器发来的抄表命令，就把存放于数据存储电路20中的用户购电数据或实时抄表数据打包，同样按照上述路径和步骤发送到电力线L、N上；如果识别出是集中器转发来的通断控制命令，则通过锁存缓冲控制电路[19]输出相应操作动作到控制继电器KJ。由电能表5来的实时计量脉冲MC，通过电能表脉冲输入电路17进入单片计算机系统16进行计数和运算，运算结果存储于数据存储电路20。运算结果每增加1Kwh时，单片计算机系统16就将电量计数值与数据存储电路20中的用户购电数据进行比较，计算出用户购电数据余额，如用户购电数据余额等于零，就向锁存缓冲控制电路19输出断电命令，同时向运行报警状态显示电路18输出断电状态显示信号；如用户购电数据余额小于设定值(如10Kwh)并大于0，就向运行报警状态显示电路18输出声光报警信号；如购电数据余额大于等于设定值(如10Kwh)，则继续保持原运行状态不变。上述通信运算控制等智能处理程序全部固化在单片计算机系统16中的程序存储器中。单片计算机系统16也可以由数字信号处理器DSP组成。数据存储电路20可由EEPROM组成，也可以由铁电存储器FRAM组成。

图4表示本发明一个实施例中，用户电能表载波模块4中信号耦合电路13、信号接收电路14以及信号发送电路22的电路原理图。由电力线L、N输入的载波信号，通过耦合电容C1进入阻抗变换器T和D1，然后通过电阻R1、电容C3及C2、电感L1、二极管D2、D3耦合至IN。由OUT进入的输出信号，经三极管Q1、Q2、Q3、Q4及电容C5、C6，电阻R2、R3，二极管D4、D5、D6、D7组成的功率放大器放大后，由电感L2、电容C4耦合到阻抗变换器T，再由电容C1耦合至电力线L、N输出。

图5表示本发明一个实施例中，FSK载波信号解调电路15的电路原理图。由信号接收电路14来的信号通过IN进入，经U1(MC3361)，电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18，电阻R9、R10及CR1、CR2、BF1和U2(LM258)，电容C7、C8、C9、C10，电阻R4、R5、R6、R7、R8、R11等混频、鉴频解调后由IN1、P1.x输入单片计算机系统16。

图6表示本发明一个实施例中，数据存储电路[20]以及采样计量模块17到单片计算机系统16的脉冲输入电路原理图。单片计算机系统16可以是MCS-51系列，也可以是PIC系列或其它任何一款单片计算机与晶体X1、电容C19、C20组成。采样计量模块17到单片计算机系统16的脉冲输入电路由光电耦合器U3、电阻R12组成，计量脉冲由CF0、CF1输入。数据存储电路20由U4(X25045)、电阻R13组成。

图7表示本发明另一个实施例中，由铁电存储器U5(FM25040)与电阻R14组成数据存储电路20的原理图。

图8表示本发明又一个实施例中，使用单片机系统的串行通信接口RXD、TXD，与铁电存储器U6(FM25040)组成的数据存储电路20的原理图。

图9表示本发明再一个实施例中，使用单片计算机系统的I²C总线接口，与铁电存储器U7(FM24C04)和电阻R15、R16组成的数据存储电路20的原理图。

图10表示本发明一个实施例中，运行报警状态显示电路18和锁存缓冲控制电路19的电路原理图。由P3.x输出的控制信号，经U5(BH3024)及电阻R20、R21、R22译码、锁存并驱动继电器KJ动作。电阻R17、R18、R19和发光二极管D8组成了一个三态(亮、闪烁、暗)显示器18。

图11表示本发明一个实施例中，由2片4001、电容C23、C24、C25、C26和电阻R23、R24、R25、R26及CR3、CR4和1片4013组成的FSK载波信号调制电路21的原理图。调制信号经三极管Q5、电阻R27及电容C27放大后由OUT输出。

图12表示本发明另一个实施例中，载波信号解调电路15、载波信号调制电路21的原理图。信号耦合电路1通过IN输入的载波信号，经U1(MC3361)、电阻R28、R32和电容C29、C31及BF1混频后经电容C28耦合至三极管Q6、电阻R29、R30、R31高频放大，再经电容C30耦合进入专用扩频通信集成电路U12(PL2000A)解调，解调出的数字信号送入单片计算机MCU进行识别运算处理。单片计算机MCU需要发送的用户购电数据或实时抄表数据同样输出到专用扩频通信集成电路U12调制，经过OUT送到信号耦合环节1。图中电容C32、X3、C33、C34、电阻R34、R35、R36、R33、电容C35、C36、C37、C38、C39、C40、晶体X4均为U12的外围电路元件。

图13表示本发明又一个实施例中，载波信号解调电路15、载波信号调制电路21的原理图。信号耦合电路1通过IN输入的载波信号，经三极管Q7、电阻R37、R38、R39、R40及电容C41高频放大后由电容C42耦合进入专用扩频通信集成电路U13(PL2000B)解调，解调出的数字信号送入单片计算机MCU进行识别运算处理。单片计算机MCU需要发送的用户购电数据或实时抄表数据同样输出到专用扩频通信集成电路U13调制，经过OUT送到信号耦合电路1。图中BF2、电阻R44、R41、R42、R43、R45和电容C43、C45、C46、C47均为U13的外围电路元件。晶体X5、电容C44则为MCU的时钟电路外围元件。

图14表示本发明再一个实施例中，载波信号解调电路15、载波信号调制电路21的原理图。信号耦合电路1通过IN输入的载波信号，经三极管Q8、R46、R47、R48、R49、电容C48高频放大后由电容C49耦合进入专用扩频通信集成电路U14(PL2101)解调，解调出的数字信号送入单片计算机MCU进行识别运算处理。单片计算机MCU需要发送的用户购电数据或实时抄表数据同样输出到专用扩频通信集成电路U14调制，经过OUT送到信号耦合电路1。图中电阻R53、R50、R51、R52、R54和晶体X6，电容C50、C51、C52、C58、C59、C60及BF3均为U14的外围电路元件。晶体X7、电容C56、C57、电池BAT则为U14含有的实时时钟电路外围元件，便于实现复费率预付费电能表设计。

综上所述，选用AD7755、BL0932、BL0955或CS5460等专用电能表芯片中的一种，以其为核心器件组成用户电能表5。

选用数字信号处理器DSP或MCS-51系列、PIC系列等任何一款单片计算机中的一种，按照图6组成单片机系统16，并将通信运算及控制等智能处理程序全部固化在MCU的程序存储器中；选用图6、图7、图8或者图9中的一种方案组成数据存储电路20；选用图12、图13、图14或者图5加图11中的一种方案，组成载波模块4中的载波信号解调电路15、载波信号调制电路21；按照图4电路组成信号耦合电路13、信号接收电路14以及信号发送电路22；按照图10电路组成运行报警状态显示电路18和锁存缓冲控制电路19。将上述各个电路按照图3原理框图组成载波模块4，并可与用户电能表5整合组装在一个表壳中。按照图2原理框图组成抄表集中器，并把载波通信、运算处理程序固化在其中MCU的程序存储器中。

按图1所示，用户电能表5和载波模块4整合后安装在各个电力用户处；集中器3安装在供电变压器的低压端或用电负荷中心电力入口处，并为其连接一电话机入口线。主站计算机安装抄表售电软件后，把各个用户电能表信息输入抄表售电数据库中，并通过一个Modem为其连接一电话机入口线即可工作。

Claims (21)

1.一种在预付费电能表系统中安全购电的方法，所述预付费电能表系统包括：抄表售电计算机、设置在用户变压器低压侧的抄表集中器和至少一个用户电能表，所述用户电能表包括用户电能表载波模块，所述电能表载波模块包括购电数据存储电路，所述方法包括：

抄表售电计算机将用户的购电数据通过上行信道发送到抄表集中器；

抄表集中器将收到的用户购电数据通过下行信道利用电力线载波转发到用户电能表中的用户电能表载波模块；

用户电能表载波模块收到用户购电数据后，将用户购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路，

用户电能表载波模块在将用户购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路之后，将收到的用户购电数据作为确认信息通过电力线载波传回所述抄表集中器；以及

所述抄表集中器在收到传回的所述用户购电数据后，再通过上行信道将传回的所述用户购电数据传回抄表售电计算机，以进行数据传送正确性的确认。

2.根据权利要求1所述的在预付费电能表系统中安全购电的方法，其中：

抄表售电计算机向用户电能表载波模块发送的购电数据为用户多次购电数据的总量。

3.根据权利要求1所述的在预付费电能表系统中安全购电的方法，其中抄表集中器将抄表售电计算机传送的用户购电数据进行存储，并且抄表集中器及用户电能表载波模块中购电数据存储电路的存储数据与抄表售电计算机中存储的发送数据相同，以便当用户电能表、抄表售电计算机及抄表集中器任一个部件发生损毁时能够无损恢复所有购电数据。

4.根据权利要求1所述的在预付费电能表系统中安全购电的方法，其中上行信道利用公用电话网、移动通信网构成，或利用光纤、微波、数传电台、同轴电缆、双绞线组成的专用通信网络构成。

5.根据权利要求1所述的在预付费电能表系统中安全购电的方法，其中下行信道由低压供电线路构成。

6、一种预付费电能表系统，该系统包含：

抄表售电计算机(1)，用于通过其上的数据库管理窗口向用户售电，并将用户购电数据通过上行信道传送到抄表集中器；和

抄表集中器(3)，设置在用户变压器低压侧，用于接收来自抄表售电计算机的用户购电数据，并将所述用户购电数据通过下行信道利用电力线载波转发到用户电能表；和

至少一个用户电能表，包含：用户电能表载波模块(4)和购电数据存储电路，所述用户电能表载波模块用于接收来自抄表集中器的用户购电数据，并将所述用户购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路，

其中用户电能表载波模块还被配置成：在将用户购电数据以规定的格式存储到购电数据存储电路之后，将收到的用户购电数据作为确认信息通过电力线载波传回所述抄表集中器；以及

所述抄表集中器还被配置成：在收到来自所述用户电能表载波模块传回的所述用户购电数据后，再通过上行信道将传回的所述用户购电数据传回抄表售电计算机，以进行数据传送正确性的确认。

7.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中：

抄表售电计算机向用户电能表载波模块发送的购电数据为用户多次购电数据的总量。

8.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中：

抄表集中器还被配置为将抄表售电计算机传送的用户购电数据进行存储，并且其中抄表集中器及用户电能表载波模块中购电数据存储电路的存储数据与抄表售电计算机中存储的发送数据相同，以便当用户电能表、抄表售电计算机及抄表集中器任一个部件发生损毁时能够无损恢复所有购电数据。

9.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中所述用户电能表载波模块还被配置成：实时采集用户用电的增量信息，每增加1KWh就和购电数据比较并计算余额，当购电数据余额减少到设定值以下，用户电能表载波模块发出声、光警告并提示购电数据余额；当购电数据余额减少到0时，用户电能表载波模块操作继电器断电；并且当用户再次购电后，用户电能表载波模块检测到购电数据余额大于0时，操作继电器通电。

10.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中上行信道利用公用电话网、移动通信网构成，或利用光纤、微波、数传电台、同轴电缆、双绞线组成的专用通信网络构成。

11.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中下行信道由低压供电线路构成。

12.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中所述购电数据存储电路由非易失性数据存储器电路组成。

13、根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中所述抄表集中器(3)包括：调制解调器(8)，运算控制电路(9)和三个载波通信模块(11)，并且其中：

调制解调器(8)与运算控制电路连接，用于解调来自抄表售电计算机的用户购电数据，并将解调后的用户购电数据传送到运算控制电路；并且用于调制来自运算控制电路的作为确认信息的用户购电数据并将其传送到抄表售电计算机；

运算控制电路(9)与调制解调器连接，并且分别与三个载波通信模块耦合连接，用于接收调制解调器解调后的用户购电数据，并且将所述用户购电数据通过载波通信模块传送到用户电能表载波模块；并且用于接收来自三个载波通信模块的作为确认信息的用户购电数据，并将所述用户购电数据通过调制解调器调制后传送到抄表售电计算机；

三个载波通信模块(11)通过耦合电容分别连接到A、B、C三相电力线上，并与运算控制电路耦合连接，用于向用户电能表载波模块发送用户购电数据，并用于接收用户电能表载波模块传来的作为确认信息的用户购电数据，再转送给运算控制电路，以便通过调制解调器转送给抄表售电计算机。

14.根据权利要求6所述的预付费电能表系统，其中所述用户电能表载波模块(4)包含：

载波信号耦合电路(13)，载波信号接收电路(14)、载波信号解调电路(15)、单片计算机系统(16)、数据存储电路(20)、载波信号调制电路(21)、载波信号发送电路(22)，

其中载波信号耦合电路(13)的一端与载波信号接收电路(14)连接，载波信号接收电路(14)与载波信号解调电路(15)连接，载波信号解调电路(15)与单片计算机系统(16)连接，单片计算机系统(16)又与数据存储电路(20)、载波信号调制电路(21)连接，载波信号调制电路(21)与载波信号发送电路(22)连接，载波信号发送电路(22)与载波信号耦合电路(13)的一端连接。

15.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述数据存储电路(20)是由铁电存储器器件组成。

16.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述预付费电能表系统还包括控制继电器(KJ)和与其相连的锁存缓冲控制电路(19)，当单片计算机系统识别出是抄表集中器转发来的通断控制命令时，则通过锁存缓冲控制电路输出相应操作动作到控制继电器。

17.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述预付费电能表系统还包括与单片计算机系统(16)连接的电能表脉冲输入电路(17)，和与电能表脉冲输入电路(17)连接的实时计量脉冲(MC)，并且其中来自电能表的实时计量脉冲MC，通过电能表脉冲输入电路进入单片计算机系统进行计数和运算，运算结果存储于数据存储电路，运算结果每增加1KWh时，单片计算机系统就将电量计数值与数据存储电路中的用户购电数据进行比较，计算出用户购电数据余额。

18.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述预付费电能表系统还包括与单片计算机系统(16)连接的运行报警状态显示电路(18)，其中如果用户购电数据余额小于设定值并大于0，运行报警状态显示电路就发出声、光警告。

19.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述运行报警状态显示电路(18)，由一只LED指示灯和三只电阻组成一个三态显示器，LED指示灯的阳极分别连接+5V和两个电阻，两个电阻的另一端分别连接单片机的两个控制输出端，LED指示灯的阴极连接另一个电阻的一端，所述另一个电阻的另一端连接到单片机的两个控制输出端之一。

20.根据权利要求14所述的预付费电能表系统，其中所述单片计算机系统(16)由DSP构成。

21.根据权利要求13所述的预付费电能表系统，其中所述抄表集中器(3)还包括：

数据存储电路(10)，与运算控制电路耦合连接，用于存储来自抄表售电计算机的用户购电数据；和

电源电路(7)，用于供给各个部件所需电源。

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