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載進(jìn)行識別和控制，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。本文在在描述了安全用電管理系統的工作原理和利用智能電表可實(shí)現的功能后,闡明了該系統在學(xué)生公寓中的應用,從而體現了安全用電管理系統的重要作用。

關(guān)鍵詞：用電管理;惡性負載識別;實(shí)時(shí)記錄

0前言

學(xué)校肩負著(zhù)教育、科研和社會(huì )服務(wù)的重任，是構成社會(huì )的重要社區，也是資源能源消費的大戶(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，根據國家建設節約型校園的要求，各高校對電能的管理日趨科學(xué)化，隨著(zhù)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(mǎn)足于僅僅對每月電能數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(hù)用電情況的監視、查處異常用電、同時(shí)將離散的電能數據進(jìn)行匯總，為電能管理部門(mén)提供詳實(shí)可靠的數據，以便分析、統計，從而了解整個(gè)學(xué)校的學(xué)生用電情況和電網(wǎng)的負荷能力，據此出臺相應的用電政策和電網(wǎng)的維護。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)熱性負載(以下統稱(chēng)為惡性負載)，時(shí)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進(jìn)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，在應用中控制了惡性負載，保護了線(xiàn)路，減少了管理成本，達到了為高校節能和安全用電的目的。

1系統組成

圖1系統硬件結構圖

系統主要由DDNS電表、數據集中器、數據查詢(xún)器、數據線(xiàn)、軟件組成，采用結構簡(jiǎn)單、成本低，對布線(xiàn)要求不高的RS-485總線(xiàn)進(jìn)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(jiàn)的學(xué)生公寓的用電負載類(lèi)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(fēng)扇）、非線(xiàn)性負載（如計算機、充電器），以及它們混合時(shí)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(guò)上述兩幅圖形可以看出，不同的負載有不同的負載曲線(xiàn)，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(lèi)型，及時(shí)發(fā)現一些違章電器，從而避免火災事故的發(fā)生。
3安全用電管理系統的功能和應用

該系統目前已經(jīng)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(guò)，哪些負載不可過(guò)?？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(hù)?？梢赃M(jìn)行分級分層設計，用戶(hù)數量擴充十分方便；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

系統具有定時(shí)自動(dòng)斷送電功能，每天可設多個(gè)時(shí)段，時(shí)段數不限?？蛇M(jìn)行過(guò)載控制，負載連續超過(guò)*大設定功率一段時(shí)間，則切斷供電回路，3-50分鐘后自動(dòng)恢復。進(jìn)行惡性負載識別，自動(dòng)識別用戶(hù)負載類(lèi)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(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(mǎn)足手機等充電等功能。
3.3分類(lèi)管理功能

系統可以把用戶(hù)進(jìn)行分類(lèi)管理（如專(zhuān)科、本科、研究生等），進(jìn)行充值、確定負載是否識別、是否控制等個(gè)性化設置?？稍O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(shí)報警，提示需輸入新的電量；斷電報警時(shí)插入用電卡可暫時(shí)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預付功能

此系統具有預付功能，可以先買(mǎi)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(mén)以銷(xiāo)售用電卡的方式銷(xiāo)售電量，預收電費，用戶(hù)先買(mǎi)后用。具有按時(shí)充值功能，將免費電量自動(dòng)充值到用戶(hù)檔案中，并可實(shí)現先用免費電量后用購置電量。

3.5實(shí)時(shí)查詢(xún)功能

系統讀卡器上的LED輪流顯示每一用戶(hù)信息：房間號、剩余電量、狀態(tài)（停電/非法用電）等信息。通過(guò)集中數據查詢(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，應能確保數據的安全、正確、可靠。同時(shí)系統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。系統還有刷卡供電，再刷斷電功能，適用于一個(gè)房間內多路供電（如每人一個(gè)供電插座）分別計量控制的場(chǎng)合。停電時(shí)，自動(dòng)保存數據，來(lái)電自動(dòng)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(zhù)社會(huì )經(jīng)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(chǎn)和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據統計，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(xiàn)溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發(fā)現的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實(shí)現第一時(shí)間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實(shí)現“防患于未然"的目的。

用戶(hù)可以利用PC網(wǎng)頁(yè)、手機APP、微信小程序、微信公眾號等多種方式實(shí)現對平臺的訪(fǎng)問(wèn)，查詢(xún)包括系統信息、實(shí)時(shí)數據、報警記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統為用戶(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備安全水平，有效防范重大惡性火災財產(chǎn)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(chǎng)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，對分散在建筑內的探測器進(jìn)行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實(shí)現監控與管理。

4.3系統架構

本平臺的整體結構如圖所示：

4.4系統功能

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(shuō)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(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，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故障電弧探測器和滅弧式保護器接入平臺

（1）配置方案

說(shuō)明：故障電弧探測器和滅弧式保護器通過(guò)485接口連接網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)上傳到平臺，一個(gè)網(wǎng)關(guān)下面可以接入30塊設備。

（2）安裝實(shí)例

7典型業(yè)績(jì)

（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監控系統

（4）響水某畜牧改造安全用電管理系統

（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）復旦大學(xué)某校區安全用電

（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(yǔ)

針對當前高校學(xué)塵公寓的用電特點(diǎn)及其亟待解決的安全問(wèn)題，需要對一些惡性負載進(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。目前已經(jīng)在學(xué)校大規模使用，經(jīng)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

[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]電測與儀表，2007,44（501）：61-64.

[3]王世一.數字信號處理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2001年：125-134.

[4]湯新，龍雷，集體公寓的電能監控系統的研制，[J]艦船電子工程，2011年第4期

[5]聞濤.安全用電管理系統在學(xué)生公寓中的應用

[6]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.