安科瑞 鮑靜君 劉邁

　　摘要：安全用電是學(xué)校公寓用電管理的首要任務(wù)，這就需要對一些惡性負(fù)載進(jìn)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(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)載識別;實(shí)時記錄

　　0前言

　　學(xué)校肩負(fù)著教育、科研和社會服務(wù)的重任，是構(gòu)成社會的重要社區(qū)，也是資源能源消費(fèi)的大戶，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)國家建設(shè)節(jié)約型校園的要求，各高校對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)校對公寓用電的管理己不滿足于僅僅對每月電能數(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(jù)進(jìn)行匯總，為電能管理部門提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)，以便分析、統(tǒng)計，從而了解整個學(xué)校的學(xué)生用電情況和電網(wǎng)的負(fù)荷能力，據(jù)此出臺相應(yīng)的用電政策和電網(wǎng)的維護(hù)。同時，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)稱為惡性負(fù)載)，時常導(dǎo)致一些公寓火災(zāi)，造成很大的人財物的損失，所以，需要結(jié)合用電計量系統(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)查詢器、數(shù)據(jù)線、軟件組成，采用結(jié)構(gòu)簡單、成本低，對布線要求不高的RS-485總線進(jìn)行組網(wǎng)。

　　2負(fù)載識別的工作原理

　　想限制惡性負(fù)載，則需要首先辨別出惡性負(fù)載的特性，常見的學(xué)生公寓的用電負(fù)載類型為阻性負(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（如計算機(jī)、充電器），以及它們混合時的負(fù)載。

圖2一臺計算機(jī)負(fù)載的波形

圖3兩臺計算機(jī)與白熾燈的波形

　　通過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，有效的識別學(xué)生公寓用電的負(fù)載類型，及時發(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)，電能表多功能計量芯片組成，模塊化設(shè)計，可以識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，哪些負(fù)載不可過。可以識別一些所謂的“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。可以進(jìn)行分級分層設(shè)計，用戶數(shù)量擴(kuò)充十分方便；模塊化、單元化結(jié)構(gòu)設(shè)計便于維護(hù)。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(shè)多個時段，時段數(shù)不限。可進(jìn)行過載控制，負(fù)載連續(xù)超過*大設(shè)定功率一段時間，則切斷供電回路，3-50分鐘后自動恢復(fù)。進(jìn)行惡性負(fù)載識別，自動識別用戶負(fù)載類型，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)扇分開控制。或選擇晚上采用降功率供電，只滿足手機(jī)等充電等功能。

　　3.3分類管理功能

　　系統(tǒng)可以把用戶進(jìn)行分類管理（如專科、本科、研究生等），進(jìn)行充值、確定負(fù)載是否識別、是否控制等個性化設(shè)置。可設(shè)定報警和透支方式，報警、透支電量。電量用至可設(shè)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(jìn)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(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，可以先買電后用電，購電方式可以采用射頻卡或微機(jī)通訊方式。管理部門以銷售用電卡的方式銷售電量，預(yù)收電費(fèi)，用戶先買后用。具有按時充值功能，將免費(fèi)電量自動充值到用戶檔案中，并可實(shí)現(xiàn)先用免費(fèi)電量后用購置電量。

　　3.5實(shí)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(jù)查詢器的鍵盤可查詢每一戶用電信息。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。同時系統(tǒng)配置大屏幕液晶查詢器，可以實(shí)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(nèi)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(jù)，來電自動恢復(fù)。提供應(yīng)急供電功能。

　　4安全用電管理云平臺

　　4.1概述

　　隨著社會經(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頭，給國家財產(chǎn)和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據(jù)統(tǒng)計，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采用剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(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(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)第一時間的排查和治理，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。

　　用戶可以利用PC網(wǎng)頁、手機(jī)APP、微信小程序、微信公眾號等多種方式實(shí)現(xiàn)對平臺的訪問，查詢包括系統(tǒng)信息、實(shí)時數(shù)據(jù)、報警記錄等在內(nèi)的各種信息，使用方便。利用該系統(tǒng)為用戶提供的低成本專業(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(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、門店等小微場所，對分散在建筑內(nèi)的探測器進(jìn)行遙測、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)

　　本平臺的整體結(jié)構(gòu)如圖所示：

4.4系統(tǒng)功能

5產(chǎn)品選型

　　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(shí)例

6.2ARCM300系列儀表接入網(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)上傳到平臺，一個網(wǎng)關(guān)下面可以接入30塊儀表

　　（2）安裝實(shí)例

6.3故障電弧探測器和滅弧式保護(hù)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(hù)器通過485接口連接網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)上傳到平臺，一個網(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

　　（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(qiáng)制戒毒所智慧用電氣火災(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

　　（6）某冰川遺跡陳列館安全用電管理云平臺

　　（7）承德某網(wǎng)絡(luò)科技有限公司安全用電管理云平臺

　　（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

　　（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(jié)束語

　　針對當(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題，需要對一些惡性負(fù)載進(jìn)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(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射頻卡讀寫器科技[J]電測與儀表，2007,44（501）：61-64.

　　[3]王世一.數(shù)字信號處理[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)計與應(yīng)用手冊2022.05版.