摘要：安全用電是學校公寓用電管理的首要任務，這就需要對一些惡性負載進行識別和控制，同時為了減少電工和后期管理人員的成本，引進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現(xiàn)的功能后,闡明了該系統(tǒng)在學生公寓中的應用,從而體現(xiàn)了安全用電管理系統(tǒng)的重要作用。
關鍵詞：用電管理;惡性負載識別;實時記錄
0前言
學校肩負著教育、科研和社會服務的重任，是構成社會的重要社區(qū)，也是資源能源消費的大戶，其中學生公寓電能的消耗占到了學校整體能源消耗的很大部分，根據國家建設節(jié)約型校園的要求，各高校對電能的管理日趨科學化，隨著全電子式電能表技術的逐漸成熟，學校對公寓用電的管理己不滿足于僅僅對每月電能數(shù)據的抄錄和電費的收繳，還要求達到每日或隨機抄表用于對用戶用電情況的監(jiān)視、查處異常用電、同時將離散的電能數(shù)據進行匯總，為電能管理部門提供詳實可靠的數(shù)據，以便分析、統(tǒng)計，從而了解整個學校的學生用電情況和電網的負荷能力，據此出臺相應的用電政策和電網的維護。同時，很多學生隨意使用一些諸如電爐子、熱得快、白熾燈等發(fā)熱性負載(以下統(tǒng)稱為惡性負載)，時常導致一些公寓火災，造成很大的人財物的損失，所以，需要結合用電計量系統(tǒng)進行惡性負載的控制。學校公寓用電的管理首要安全其次要便于管理，為了達到上述目的，在我校的用電管理中引入了安全用電管理系統(tǒng)，在應用中控制了惡性負載，保護了線路，減少了管理成本，達到了為高校節(jié)能和安全用電的目的。
1系統(tǒng)組成
圖1系統(tǒng)硬件結構圖
系統(tǒng)主要由DDNS電表、數(shù)據集中器、數(shù)據查詢器、數(shù)據線、軟件組成，采用結構簡單、成本低，對布線要求不高的RS-485總線進行組網。
2負載識別的工作原理
想限制惡性負載，則需要首先辨別出惡性負載的特性，常見的學生公寓的用電負載類型為阻性負載（如白熾燈、電爐子、熱的快、電鈑煲、電熱毯等）、感性負載（如日光燈，空調），容性負載（如風扇）、非線性負載（如計算機、充電器），以及它們混合時的負載。
圖2一臺計算機負載的波形
圖3兩臺計算機與白熾燈的波形
通過上述兩幅圖形可以看出，不同的負載有不同的負載曲線，我們可以運用小波分析原理，有效的識別學生公寓用電的負載類型，及時發(fā)現(xiàn)一些違章電器，從而避免火災事故的發(fā)生。
3安全用電管理系統(tǒng)的功能和應用
該系統(tǒng)目前已經發(fā)展到了第三代，由1-T結構的單片機，電能表多功能計量芯片組成，模塊化設計，可以識別目前已知的各種負載，并可靈活設定哪些負載可以過，哪些負載不可過?？梢宰R別一些所謂的“破解插座”。主要的功能有：
3.1電能計量功能
系統(tǒng)具有計量正、反向有功電能且以同一方向累計有功電能。精度高，優(yōu)于1.0級，并且可以分別計量、識別控制1-208戶?？梢赃M行分級分層設計，用戶數(shù)量擴充十分方便；模塊化、單元化結構設計便于維護。具有光耦隔離脈沖測試輸出，可用于校驗電表精度。
3.2安全控制功能
系統(tǒng)具有定時自動斷送電功能，每天可設多個時段，時段數(shù)不限?？蛇M行過載控制，負載連續(xù)超過*大設定功率一段時間，則切斷供電回路，3-50分鐘后自動恢復。進行惡性負載識別，自動識別用戶負載類型，有選擇的杜絕一切禁用負載，如電爐子、熱得快、電熱杯、*小識別惡性負載功率小于30W。也可進行多路控制，可以將照明、插座和電風扇分開控制?；蜻x擇晚上采用降功率供電，只滿足手機等充電等功能。
3.3分類管理功能
系統(tǒng)可以把用戶進行分類管理（如專科、本科、研究生等），進行充值、確定負載是否識別、是否控制等個性化設置。可設定報警和透支方式，報警、透支電量。電量用至可設定的報警量時報警，提示需輸入新的電量；斷電報警時插入用電卡可暫時使用，并閃爍顯示剩余電量。對記錄的信息進行對比分析，管理系統(tǒng)可以列出懷疑有違章用電行為的用戶，以便重點檢查，減少防、查電行為的工作量。
3.4預付功能
此系統(tǒng)具有預付功能，可以先買電后用電，購電方式可以采用射頻卡或微機通訊方式。管理部門以銷售用電卡的方式銷售電量，預收電費，用戶先買后用。具有按時充值功能，將免費電量自動充值到用戶檔案中，并可實現(xiàn)先用免費電量后用購置電量。
3.5實時查詢功能
系統(tǒng)讀卡器上的LED輪流顯示每一用戶信息：房間號、剩余電量、狀態(tài)（停電/非法用電）等信息。通過集中數(shù)據查詢器的鍵盤可查詢每一戶用電信息。IC卡經軟、硬件多重加密，應能確保數(shù)據的安全、正確、可靠。同時系統(tǒng)配置大屏幕液晶查詢器，可以實時查詢用戶用電量。系統(tǒng)還有刷卡供電，再刷斷電功能，適用于一個房間內多路供電（如每人一個供電插座）分別計量控制的場合。停電時，自動保存數(shù)據，來電自動恢復。提供應急供電功能。
4安全用電管理云平臺
4.1概述
隨著社會經濟的迅速發(fā)展，建筑電氣火災發(fā)生的頻率也呈上升勢頭，給國家財產和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據統(tǒng)計，電氣隱患是引發(fā)建筑火災的首要因素。
安科瑞電氣推出的安全用電管理云平臺采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。
用戶可以利用PC網頁、手機APP、微信小程序、微信公眾號等多種方式實現(xiàn)對平臺的訪問，查詢包括系統(tǒng)信息、實時數(shù)據、報警記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶提供的低成本專業(yè)服務，能有效提升企業(yè)的消防安全管理和電氣設備安全水平，有效防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任事故的發(fā)生。
4.2應用場所
本平臺適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領域，也適用于市場、門店等小微場所，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理。
4.3系統(tǒng)架構
本平臺的整體結構如圖所示：
4.4系統(tǒng)功能
5產品選型
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序號 |
名稱 |
型號、規(guī)格 |
單位 |
備注 |
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1 |
ARCM300D-Z -4G/NB |
注：設備包含1個剩余電流互感器，1個電流傳感器和2個溫度傳感器。 |
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)格根據現(xiàn)場回路電流大小選擇。電流互感器二次輸入信號規(guī)格為5A。 |
套 |
三相 |
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6 |
無線傳輸模塊 AF-GSM400-4G |
下行485上行4G，內嵌TCP/IP協(xié)議，內置看門狗，性能穩(wěn)定，需加SIM卡，SIM卡甲供 |
只 |
安科瑞 |
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7 |
滅弧式保護器 ASCP200-1 |
可實現(xiàn)短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能，1路RS485通訊嗎，1路GPRS無線通訊，額定電流為0-63A，額定電流菜單可設。 |
只 |
安科瑞 |
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8 |
故障電弧探測器AAFD-40 |
檢測線路的故障電弧、1路繼電器輸出、485通訊、導軌式安裝、液晶顯示；適用額定電流檢測范圍：0-40A |
只 |
安科瑞 |
6典型配置方案
6.1ARCM300系列儀表直連平臺
（1）配置方案
說明：ARCM300-Z-4G和ARCM300-ZD-4G直接上傳到平臺。
（2）安裝實例
6.2ARCM300系列儀表接入網關上傳到平臺
（1）配置方案
說明：arcm系列儀表通過485接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入30塊儀表
（2）安裝實例
6.3故障電弧探測器和滅弧式保護器接入平臺
（1）配置方案
說明：故障電弧探測器和滅弧式保護器通過485接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入30塊設備。
（2）安裝實例
7典型業(yè)績
（1）中鐵某局安全用電管理云平臺
（2）云南玉溪某電力安全用電管理云平臺
（3）某地強制智慧用電氣火災監(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
（6）某冰川遺跡陳列館安全用電管理云平臺
（7）承德某網絡科技有限公司安全用電管理云平臺
（8）復旦大學某校區(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
（10）湖南某智慧消防科技有限公司安全用電管理云平臺
8結束語
針對當前高校學塵公寓的用電特點及其亟待解決的安全問題，需要對一些惡性負載進行限制，以保障用電安全，同時為了便于公寓的用電管理，我們引進了學生公寓用電安全管理系統(tǒng)。目前已經在學校大規(guī)模使用，經一年多的應用，不僅達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
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[5]聞濤.安全用電管理系統(tǒng)在學生公寓中的應用
[6]安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.05版.
作者簡介：龔永波，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，Email: 28801392115@qq.com QQ:2881392115
