摘要：安全用電是學(xué)校公寓用電管理的首要任務(wù)，這就需要對(duì)一些惡性負(fù)載進(jìn)行識(shí)別和控制，同時(shí)為了減少電工和后期管理人員的成本，引進(jìn)了安全用電管理系統(tǒng)。本文在在描述了安全用電管理系統(tǒng)的工作原理和利用智能電表可實(shí)現(xiàn)的功能后,闡明了該系統(tǒng)在學(xué)生公寓中的應(yīng)用,從而體現(xiàn)了安全用電管理系統(tǒng)的重要作用。
關(guān)鍵詞：用電管理;惡性負(fù)載識(shí)別;實(shí)時(shí)記錄
0前言
學(xué)校肩負(fù)著教育、科研和社會(huì)服務(wù)的重任，是構(gòu)成社會(huì)的重要社區(qū)，也是資源能源消費(fèi)的大戶(hù)，其中學(xué)生公寓電能的消耗占到了學(xué)校整體能源消耗的很大部分，根據(jù)國(guó)家建設(shè)節(jié)約型校園的要求，各高校對(duì)電能的管理日趨科學(xué)化，隨著全電子式電能表技術(shù)的逐漸成熟，學(xué)校對(duì)公寓用電的管理己不滿足于僅僅對(duì)每月電能數(shù)據(jù)的抄錄和電費(fèi)的收繳，還要求達(dá)到每日或隨機(jī)抄表用于對(duì)用戶(hù)用電情況的監(jiān)視、查處異常用電、同時(shí)將離散的電能數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，為電能管理部門(mén)提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，以便分析、統(tǒng)計(jì)，從而了解整個(gè)學(xué)校的學(xué)生用電情況和電網(wǎng)的負(fù)荷能力，據(jù)此出臺(tái)相應(yīng)的用電政策和電網(wǎng)的維護(hù)。同時(shí)，很多學(xué)生隨意使用一些諸如電爐子、熱得快、白熾燈等發(fā)熱性負(fù)載(以下統(tǒng)稱(chēng)為惡性負(fù)載)，時(shí)常導(dǎo)致一些公寓火災(zāi)，造成很大的人財(cái)物的損失，所以，需要結(jié)合用電計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行惡性負(fù)載的控制。學(xué)校公寓用電的管理首要安全其次要便于管理，為了達(dá)到上述目的，在我校的用電管理中引入了安全用電管理系統(tǒng)，在應(yīng)用中控制了惡性負(fù)載，保護(hù)了線路，減少了管理成本，達(dá)到了為高校節(jié)能和安全用電的目的。
1系統(tǒng)組成
圖1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)主要由DDNS電表、數(shù)據(jù)集中器、數(shù)據(jù)查詢(xún)器、數(shù)據(jù)線、軟件組成，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，對(duì)布線要求不高的RS-485總線進(jìn)行組網(wǎng)。
2負(fù)載識(shí)別的工作原理
想限制惡性負(fù)載，則需要首先辨別出惡性負(fù)載的特性，常見(jiàn)的學(xué)生公寓的用電負(fù)載類(lèi)型為阻性負(fù)載（如白熾燈、電爐子、熱的快、電鈑煲、電熱毯等）、感性負(fù)載（如日光燈，空調(diào)），容性負(fù)載（如風(fēng)扇）、非線性負(fù)載（如計(jì)算機(jī)、充電器），以及它們混合時(shí)的負(fù)載。
圖2一臺(tái)計(jì)算機(jī)負(fù)載的波形
圖3兩臺(tái)計(jì)算機(jī)與白熾燈的波形
通過(guò)上述兩幅圖形可以看出，不同的負(fù)載有不同的負(fù)載曲線，我們可以運(yùn)用小波分析原理，有效的識(shí)別學(xué)生公寓用電的負(fù)載類(lèi)型，及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些違章電器，從而避免火災(zāi)事故的發(fā)生。
3安全用電管理系統(tǒng)的功能和應(yīng)用
該系統(tǒng)目前已經(jīng)發(fā)展到了第三代，由1-T結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，電能表多功能計(jì)量芯片組成，模塊化設(shè)計(jì)，可以識(shí)別目前已知的各種負(fù)載，并可靈活設(shè)定哪些負(fù)載可以過(guò)，哪些負(fù)載不可過(guò)?？梢宰R(shí)別一些所謂的“破解插座”。主要的功能有：
3.1電能計(jì)量功能
系統(tǒng)具有計(jì)量正、反向有功電能且以同一方向累計(jì)有功電能。精度高，優(yōu)于1.0級(jí)，并且可以分別計(jì)量、識(shí)別控制1-208戶(hù)。可以進(jìn)行分級(jí)分層設(shè)計(jì)，用戶(hù)數(shù)量擴(kuò)充十分方便；模塊化、單元化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)便于維護(hù)。具有光耦隔離脈沖測(cè)試輸出，可用于校驗(yàn)電表精度。
3.2安全控制功能
系統(tǒng)具有定時(shí)自動(dòng)斷送電功能，每天可設(shè)多個(gè)時(shí)段，時(shí)段數(shù)不限。可進(jìn)行過(guò)載控制，負(fù)載連續(xù)超過(guò)*大設(shè)定功率一段時(shí)間，則切斷供電回路，3-50分鐘后自動(dòng)恢復(fù)。進(jìn)行惡性負(fù)載識(shí)別，自動(dòng)識(shí)別用戶(hù)負(fù)載類(lèi)型，有選擇的杜絕一切禁用負(fù)載，如電爐子、熱得快、電熱杯、*小識(shí)別惡性負(fù)載功率小于30W。也可進(jìn)行多路控制，可以將照明、插座和電風(fēng)扇分開(kāi)控制?；蜻x擇晚上采用降功率供電，只滿足手機(jī)等充電等功能。
3.3分類(lèi)管理功能
系統(tǒng)可以把用戶(hù)進(jìn)行分類(lèi)管理（如專(zhuān)科、本科、研究生等），進(jìn)行充值、確定負(fù)載是否識(shí)別、是否控制等個(gè)性化設(shè)置?？稍O(shè)定報(bào)警和透支方式，報(bào)警、透支電量。電量用至可設(shè)定的報(bào)警量時(shí)報(bào)警，提示需輸入新的電量；斷電報(bào)警時(shí)插入用電卡可暫時(shí)使用，并閃爍顯示剩余電量。對(duì)記錄的信息進(jìn)行對(duì)比分析，管理系統(tǒng)可以列出懷疑有違章用電行為的用戶(hù)，以便重點(diǎn)檢查，減少防、查電行為的工作量。
3.4預(yù)付功能
此系統(tǒng)具有預(yù)付功能，可以先買(mǎi)電后用電，購(gòu)電方式可以采用射頻卡或微機(jī)通訊方式。管理部門(mén)以銷(xiāo)售用電卡的方式銷(xiāo)售電量，預(yù)收電費(fèi)，用戶(hù)先買(mǎi)后用。具有按時(shí)充值功能，將免費(fèi)電量自動(dòng)充值到用戶(hù)檔案中，并可實(shí)現(xiàn)先用免費(fèi)電量后用購(gòu)置電量。
3.5實(shí)時(shí)查詢(xún)功能
系統(tǒng)讀卡器上的LED輪流顯示每一用戶(hù)信息：房間號(hào)、剩余電量、狀態(tài)（停電/非法用電）等信息。通過(guò)集中數(shù)據(jù)查詢(xún)器的鍵盤(pán)可查詢(xún)每一戶(hù)用電信息。IC卡經(jīng)軟、硬件多重加密，應(yīng)能確保數(shù)據(jù)的安全、正確、可靠。同時(shí)系統(tǒng)配置大屏幕液晶查詢(xún)器，可以實(shí)時(shí)查詢(xún)用戶(hù)用電量。系統(tǒng)還有刷卡供電，再刷斷電功能，適用于一個(gè)房間內(nèi)多路供電（如每人一個(gè)供電插座）分別計(jì)量控制的場(chǎng)合。停電時(shí)，自動(dòng)保存數(shù)據(jù)，來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)。提供應(yīng)急供電功能。
4安全用電管理云平臺(tái)
4.1概述
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，建筑電氣火災(zāi)發(fā)生的頻率也呈上升勢(shì)頭，給國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據(jù)統(tǒng)計(jì)，電氣隱患是引發(fā)建筑火災(zāi)的首要因素。
安科瑞電氣推出的安全用電管理云平臺(tái)采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。
用戶(hù)可以利用PC網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)APP、微信小程序、微信公眾號(hào)等多種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)的訪問(wèn)，查詢(xún)包括系統(tǒng)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄等在內(nèi)的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶(hù)提供的低成本專(zhuān)業(yè)服務(wù)，能有效提升企業(yè)的消防安全管理和電氣設(shè)備安全水平，有效防范重大惡性火災(zāi)財(cái)產(chǎn)損失、尤其是重大惡性人員傷亡責(zé)任事故的發(fā)生。
4.2應(yīng)用場(chǎng)所
本平臺(tái)適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國(guó)家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域，也適用于市場(chǎng)、門(mén)店等小微場(chǎng)所，對(duì)分散在建筑內(nèi)的探測(cè)器進(jìn)行遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理。
4.3系統(tǒng)架構(gòu)
本平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：
4.4系統(tǒng)功能
5產(chǎn)品選型
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序號(hào) |
名稱(chēng) |
型號(hào)、規(guī)格 |
單位 |
備注 |
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1 |
ARCM300D-Z -4G/NB |
注：設(shè)備包含1個(gè)剩余電流互感器，1個(gè)電流傳感器和2個(gè)溫度傳感器。 |
套 |
單相 |
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2 |
ARCM300-ZD -4G/NB |
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套 |
單相 |
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3 |
ARCM300-J1 -4G/NB |
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只 |
三相 |
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4 |
ARCM300-Z -4G/NB |
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套 |
三相 |
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5 |
ARCM300T-Z -4G/NB |
注：電流互感器和漏電流規(guī)格根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大小選擇。電流互感器二次輸入信號(hào)規(guī)格為5A。 |
套 |
三相 |
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6 |
無(wú)線傳輸模塊 AF-GSM400-4G |
下行485上行4G，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，內(nèi)置看門(mén)狗，性能穩(wěn)定，需加SIM卡，SIM卡甲供 |
只 |
安科瑞 |
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7 |
滅弧式保護(hù)器 ASCP200-1 |
可實(shí)現(xiàn)短路限流滅弧保護(hù)、過(guò)載限流保護(hù)、內(nèi)部超溫限流保護(hù)、過(guò)欠壓保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、線纜溫度監(jiān)測(cè)等功能，1路RS485通訊嗎，1路GPRS無(wú)線通訊，額定電流為0-63A，額定電流菜單可設(shè)。 |
只 |
安科瑞 |
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8 |
故障電弧探測(cè)器AAFD-40 |
檢測(cè)線路的故障電弧、1路繼電器輸出、485通訊、導(dǎo)軌式安裝、液晶顯示；適用額定電流檢測(cè)范圍：0-40A |
只 |
安科瑞 |
6典型配置方案
6.1ARCM300系列儀表直連平臺(tái)
（1）配置方案
說(shuō)明：ARCM300-Z-4G和ARCM300-ZD-4G直接上傳到平臺(tái)。
（2）安裝實(shí)例
6.2ARCM300系列儀表接入網(wǎng)關(guān)上傳到平臺(tái)
（1）配置方案
說(shuō)明：arcm系列儀表通過(guò)485接口連接網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)上傳到平臺(tái)，一個(gè)網(wǎng)關(guān)下面可以接入30塊儀表
（2）安裝實(shí)例
6.3故障電弧探測(cè)器和滅弧式保護(hù)器接入平臺(tái)
（1）配置方案
說(shuō)明：故障電弧探測(cè)器和滅弧式保護(hù)器通過(guò)485接口連接網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)上傳到平臺(tái)，一個(gè)網(wǎng)關(guān)下面可以接入30塊設(shè)備。
（2）安裝實(shí)例
7典型業(yè)績(jī)
（1）中鐵某局安全用電管理云平臺(tái)
（2）云南玉溪某電力安全用電管理云平臺(tái)
（3）某地強(qiáng)制智慧用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)
（4）響水某畜牧改造安全用電管理系統(tǒng)
（5）天津某電子有限公司安全用電管理云平臺(tái)
（6）某冰川遺跡陳列館安全用電管理云平臺(tái)
（7）承德某網(wǎng)絡(luò)科技有限公司安全用電管理云平臺(tái)
（8）復(fù)旦大學(xué)某校區(qū)安全用電
（9）廣東某能源科技有限公司安全用電管理云平臺(tái)
（10）湖南某智慧消防科技有限公司安全用電管理云平臺(tái)
8結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)當(dāng)前高校學(xué)塵公寓的用電特點(diǎn)及其亟待解決的安全問(wèn)題，需要對(duì)一些惡性負(fù)載進(jìn)行限制，以保障用電安全，同時(shí)為了便于公寓的用電管理，我們引進(jìn)了學(xué)生公寓用電安全管理系統(tǒng)。目前已經(jīng)在學(xué)校大規(guī)模使用，經(jīng)一年多的應(yīng)用，不僅達(dá)到了安全用電的目的，還降低了電工和后期管理人員的成本。
參考文獻(xiàn)
[1]林輝，王輝等.電力電子技術(shù)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2003年：160-163
[2]李和平，黎福海，基于MFRC500的Mifare射頻卡讀寫(xiě)器科技[J]電測(cè)與儀表，2007,44（501）：61-64.
[3]王世一.數(shù)字信號(hào)處理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2001年：125-134.
[4]湯新，龍雷，集體公寓的電能監(jiān)控系統(tǒng)的研制，[J]艦船電子工程，2011年第4期
[5]聞濤.安全用電管理系統(tǒng)在學(xué)生公寓中的應(yīng)用
[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版.
作者簡(jiǎn)介：龔永波，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com QQ:2881392115
