浅析安全用电管理系统在学生公寓中的应用

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：安全用电是学校公寓用电管理的首要任务，这就需要对一些恶性负载进行识别和控制，同时为了减少电工和后期管理人员的成本，引进了安全用电管理系统。本文在在描述了安全用电管理系统的工作原理和利用智能电表可实现的功能后,阐明了该系统在学生公寓中的应用,从而体现了安全用电管理系统的重要作用。

关键词：用电管理;恶性负载识别;实时记录

0前言

学校肩负着教育、科研和社会服务的重任，是构成社会的重要社区，也是资源能源消费的大户，其中学生公寓电能的消耗占到了学校整体能源消耗的很大部分，根据国家建设节约型校园的要求，各高校对电能的管理日趋科学化，随着全电子式电能表技术的逐渐成熟，学校对公寓用电的管理己不满足于仅仅对每月电能数据的抄录和电费的收缴，还要求达到每日或随机抄表用于对用户用电情况的监视、查处异常用电、同时将离散的电能数据进行汇总，为电能管理部门提供详实可靠的数据，以便分析、统计，从而了解整个学校的学生用电情况和电网的负荷能力，据此出台相应的用电政策和电网的维护。同时，很多学生随意使用一些诸如电炉子、热得快、白炽灯等发热性负载(以下统称为恶性负载)，时常导致一些公寓火灾，造成很大的人财物的损失，所以，需要结合用电计量系统进行恶性负载的控制。学校公寓用电的管理首要安全其次要便于管理，为了达到上述目的，在我校的用电管理中引入了安全用电管理系统，在应用中控制了恶性负载，保护了线路，减少了管理成本，达到了为高校节能和安全用电的目的。

1系统组成

图1系统硬件结构图

系统主要由DDNS电表、数据集中器、数据查询器、数据线、软件组成，采用结构简单、成本低，对布线要求不高的RS-485总线进行组网。
2负载识别的工作原理

想限制恶性负载，则需要首先辨别出恶性负载的特性，常见的学生公寓的用电负载类型为阻性负载（如白炽灯、电炉子、热的快、电钣煲、电热毯等）、感性负载（如日光灯，空调），容性负载（如风扇）、非线性负载（如计算机、充电器），以及它们混合时的负载。

图2一台计算机负载的波形

图3两台计算机与白炽灯的波形

通过上述两幅图形可以看出，不同的负载有不同的负载曲线，我们可以运用小波分析原理，有效的识别学生公寓用电的负载类型，及时发现一些违章电器，从而避免火灾事故的发生。
3安全用电管理系统的功能和应用

该系统目前已经发展到了第三代，由1-T结构的单片机，电能表多功能计量芯片组成，模块化设计，可以识别目前已知的各种负载，并可灵活设定哪些负载可以过，哪些负载不可过。可以识别一些所谓的“破解插座”。主要的功能有：

3.1电能计量功能

系统具有计量正、反向有功电能且以同一方向累计有功电能。精度高，优于1.0级，并且可以分别计量、识别控制1-208户。可以进行分级分层设计，用户数量扩充十分方便；模块化、单元化结构设计便于维护。具有光耦隔离脉冲测试输出，可用于校验电表精度。

3.2安全控制功能

系统具有定时自动断送电功能，每天可设多个时段，时段数不限。可进行过载控制，负载连续超过*大设定功率一段时间，则切断供电回路，3-50分钟后自动恢复。进行恶性负载识别，自动识别用户负载类型，有选择的杜绝一切禁用负载，如电炉子、热得快、电热杯、*小识别恶性负载功率小于30W。也可进行多路控制，可以将照明、插座和电风扇分开控制。或选择晚上采用降功率供电，只满足手机等充电等功能。
3.3分类管理功能

系统可以把用户进行分类管理（如专科、本科、研究生等），进行充值、确定负载是否识别、是否控制等个性化设置。可设定报警和透支方式，报警、透支电量。电量用至可设定的报警量时报警，提示需输入新的电量；断电报警时插入用电卡可暂时使用，并闪烁显示剩余电量。对记录的信息进行对比分析，管理系统可以列出怀疑有违章用电行为的用户，以便重点检查，减少防、查电行为的工作量。

3.4预付功能

此系统具有预付功能，可以先买电后用电，购电方式可以采用射频卡或微机通讯方式。管理部门以销售用电卡的方式销售电量，预收电费，用户先买后用。具有按时充值功能，将免费电量自动充值到用户档案中，并可实现先用免费电量后用购置电量。

3.5实时查询功能

系统读卡器上的LED轮流显示每一用户信息：房间号、剩余电量、状态（停电/非法用电）等信息。通过集中数据查询器的键盘可查询每一户用电信息。IC卡经软、硬件多重加密，应能确保数据的安全、正确、可靠。同时系统配置大屏幕液晶查询器，可以实时查询用户用电量。系统还有刷卡供电，再刷断电功能，适用于一个房间内多路供电（如每人一个供电插座）分别计量控制的场合。停电时，自动保存数据，来电自动恢复。提供应急供电功能。

4安全用电管理云平台

4.1概述

随着社会经济的迅速发展，建筑电气火灾发生的频率也呈上升势头，给国家财产和人民的生命安全造成的损失与日俱增，据统计，电气隐患是引发建筑火灾的首要因素。

安科瑞电气推出的安全用电管理云平台采用剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。

用户可以利用PC网页、手机APP、微信小程序、微信公众号等多种方式实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报警记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本专业服务，能有效提升企业的消防安全管理和电气设备安全水平，有效防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任事故的发生。

4.2应用场所

本平台适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域，也适用于市场、门店等小微场所，对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，方便实现监控与管理。

4.3系统架构

本平台的整体结构如图所示：

4.4系统功能

5产品选型

序号	名称	型号、规格	单位	备注
1	ARCM300D-Z -4G/NB	实时监测1路单相回路的剩余电流、2路温度、单相电流、电压、功率、电能等电参量，联动输入输出、RS485通讯。 支持4G/NB等多种无线上传方案； 仪表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供； 注：设备包含1个剩余电流互感器，1个电流传感器和2个温度传感器。	套	单相
2	ARCM300-ZD -4G/NB	实时监1路单相剩余电流、2路温度、电流、电压、功率、电能等电参量，开关量输入、继电器输出、电压电流不平衡、需量、电压相序检测、RS485通讯； 支持4G/NB等多种无线上传方案，支持断电报警上传功能； 仪表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。	套	单相
3	ARCM300-J1 -4G/NB	实时监测一路剩余电流、四路温度，开关量输入、继电器输出，RS485通讯，GPRS无线通讯； 支持4G/NB等多种无线上传方案，支持断电报警上传功能； 仪表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。	只	三相
4	ARCM300-Z -4G/NB	实时监测一路三相剩余电流、四路温度、电流、电压、功率、电能等电参量，开关量输入、继电器输出、2～31次电压、电流谐波分析、电压电流不平衡、需量、电压相序检测、RS485通讯； 支持4G/NB等多种无线上传方案，支持断电报警上传功能； 仪表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。	套	三相
5	ARCM300T-Z -4G/NB	实时监测1路三相回路的剩余电流、四路温度、电流、电压、功率、电能等电参量，遥信输入、遥信输出、2～63电压、电流谐波分析、基波功率检测、谐波功率检测、电压电流不平衡、需量、电压相序检测、RS485通讯； 支持4G/NB等多种无线上传方案； 仪表需要配置SIM卡，SIM卡我司不提供。 注：电流互感器和漏电流规格根据现场回路电流大小选择。电流互感器二次输入信号规格为5A。	套	三相
6	无线传输模块 AF-GSM400-4G	下行485上行4G，内嵌TCP/IP协议，内置看门狗，性能稳定，需加SIM卡，SIM卡甲供	只	安科瑞
7	灭弧式保护器 ASCP200-1	可实现短路限流灭弧保护、过载限流保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测等功能，1路RS485通讯吗，1路GPRS无线通讯，额定电流为0-63A，额定电流菜单可设。	只	安科瑞
8	故障电弧探测器AAFD-40	检测线路的故障电弧、1路继电器输出、485通讯、导轨式安装、液晶显示；适用额定电流检测范围：0-40A	只	安科瑞

6典型配置方案

6.1ARCM300系列仪表直连平台

（1）配置方案

说明：ARCM300-Z-4G和ARCM300-ZD-4G直接上传到平台。

（2）安装实例

6.2ARCM300系列仪表接入网关上传到平台

（1）配置方案

说明：arcm系列仪表通过485接口连接网关，由网关上传到平台，一个网关下面可以接入30块仪表

（2）安装实例

6.3故障电弧探测器和灭弧式保护器接入平台

（1）配置方案

说明：故障电弧探测器和灭弧式保护器通过485接口连接网关，由网关上传到平台，一个网关下面可以接入30块设备。

（2）安装实例

7典型业绩

（1）中铁某局安全用电管理云平台

（2）云南玉溪某电力安全用电管理云平台

（3）某地强制戒毒所智慧用电气火灾监控系统

（4）响水某畜牧改造安全用电管理系统

（5）天津某电子有限公司安全用电管理云平台

（6）某冰川遗迹陈列馆安全用电管理云平台

（7）承德某网络科技有限公司安全用电管理云平台

（8）复旦大学某校区安全用电

（9）广东某能源科技有限公司安全用电管理云平台

（10）湖南某智慧消防科技有限公司安全用电管理云平台

8结束语

针对当前高校学尘公寓的用电特点及其亟待解决的安全问题，需要对一些恶性负载进行限制，以保障用电安全，同时为了便于公寓的用电管理，我们引进了学生公寓用电安全管理系统。目前已经在学校大规模使用，经一年多的应用，不仅达到了安全用电的目的，还降低了电工和后期管理人员的成本。

参考文献

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[2]李和平，黎福海，基于MFRC500的Mifare射频卡读写器科技[J]电测与仪表，2007,44（501）：61-64.

[3]王世一.数字信号处理[M].北京：北京理工大学出版社，2001年：125-134.

[4]汤新，龙雷，集体公寓的电能监控系统的研制，[J]舰船电子工程，2011年第4期

[5]闻涛.安全用电管理系统在学生公寓中的应用

[6]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.

作者简介：

陈怡锦，女，现任职于安科瑞电气股份有限公司。

审核编辑 黄宇