0前言
學(xué)校肩負著教育、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(jù)進行匯總，為電能管理部門提供詳實可靠的數(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)的負荷能力，據(jù)此出臺相應(yīng)的用電政策和電網(wǎng)的維護。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)熱性負載(以下統(tǒng)稱為惡性負載)，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)進行惡性負載的控制。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(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總線進行組網(wǎng)。
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(xué)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(diào)），容性負載（如風(fēng)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(xué)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(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，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載，并可靈活設(shè)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。可以進行分級分層設(shè)計，用戶數(shù)量擴充十分方便；模塊化、單元化結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(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(fēng)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?？?、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(shè)置?？稍O(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(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，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(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)實現(xiàn)第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。
用戶可以利用PC網(wǎng)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(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)的探測器進行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實現(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
| 序號 | 名稱 | 型號、規(guī)格 | 單位 | 備注 |
| 1 | ARCM300D-Z -4G/NB | . 實時監(jiān)測1路單相回路的剩余電流、2路溫度、單相電流、電壓、功率、電能等電參量，聯(lián)動輸入輸出、RS485通訊。 . 支持4G/NB等多種無線上傳方案； . 儀表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供； 注：設(shè)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 |
| 2 | ARCM300-ZD -4G/NB | · 實時監(jiān)1路單相剩余電流、2路溫度、電流、電壓、功率、電能等電參量，開關(guān)量輸入、繼電器輸出、電壓電流不平衡、需量、電壓相序檢測、RS485通訊； · 支持4G/NB等多種無線上傳方案，支持斷電報警上傳功能； · 儀表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。 | 套 | 單相 |
| 3 | ARCM300-J1 -4G/NB | · 實時監(jiān)測一路剩余電流、四路溫度，開關(guān)量輸入、繼電器輸出，RS485通訊，GPRS無線通訊； · 支持4G/NB等多種無線上傳方案，支持斷電報警上傳功能； · 儀表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。 | 只 | 三相 |
| 4 | ARCM300-Z -4G/NB | · 實時監(jiān)測一路三相剩余電流、四路溫度、電流、電壓、功率、電能等電參量，開關(guān)量輸入、繼電器輸出、2～31次電壓、電流諧波分析、電壓電流不平衡、需量、電壓相序檢測、RS485通訊； · 支持4G/NB等多種無線上傳方案，支持斷電報警上傳功能； · 儀表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。 | 套 | 三相 |
| 5 | ARCM300T-Z -4G/NB | . 實時監(jiān)測1路三相回路的剩余電流、四路溫度、電流、電壓、功率、電能等電參量，遙信輸入、遙信輸出、2～63電壓、電流諧波分析、基波功率檢測、諧波功率檢測、電壓電流不平衡、需量、電壓相序檢測、RS485通訊； . 支持4G/NB等多種無線上傳方案； . 儀表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。 注：電流互感器和漏電流規(guī)格根據(jù)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 |
| 6 | 無線傳輸模塊 AF-GSM400-4G | 下行485上行4G，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，內(nèi)置看門狗，性能穩(wěn)定，需加SIM卡，SIM卡甲供 | 只 | 安科瑞 |
| 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(nèi)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(shè)。 | 只 | 安科瑞 |
| 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(dǎo)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(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(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(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
[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.
在線客服