殷舒乐
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
提要：结合学生公寓用电管理特点,采用集中式智能电能表实现了公寓楼用电单元的集中电能自动计量﹑计费及用电自动化管理。电能计量与控电的结合,为我们在住宅建筑及其他领域实现电能计量与负荷控制开辟了一条新途径。
关键词：集中式智能电能表，用电管理，负荷侧控制
1 学校公寓用电管理要求
近几年,我国教育事业发展迅速,各地高校扩招后学生增加、办学规模扩大,为满足学生入住的需要,纷纷扩建、改建学生公寓。而学生公寓人员多,管理不便,不安全因素也多,为此教育部2002年就颁布了《教育部关于加强高等学校学生公寓管理的若干意见》的文件,其中要求对“违章用电、私自使用大功率电器和违规使用各种电气造成线路过负荷的现象”严加管理,并要求采用“恶性用电识别装置等,通过技术防范措施防止火灾事故发生”。各高校根据《意见》要求,结合后勤管理现代化、物业化的特点,制定出了学生公寓用电管理的多种方案,主要有以下几种要求:
1)学生公寓所有寝室实行一室一表计量供电。
2)对各寝室限制电量,限制功率(有高校实行定额用电,定额内免费,超定额收费等措施)。
3)实行统一作息制度,统一的灯火控制(有高校早上6100～8100,下午3100～晚11100供电;也有对照明、插座用电与空调或风扇、洗澡电热水器用电分别控制)。
4)对学生用电情况进行实时监督管理,对违章使用电炉、电热棒、电热壶等易引发电气火灾及触电事故的电器进行管制,并对违章行为进行纠正和处罚。
2 传统的电能计量表难以满足学校公寓电能计量和管理的需要
传统的电能计量是感应系机械式仪表,86系列电能表是当前使用较广泛的产品,并以此为基础派生多种功能的机电式电能表,而电子式电能表虽然是近几年发展的新品种,具有多种功能,也多以分表结构为主,是针对单个用电对象。这些计量表应用在学校等公寓式建筑上,存在着集中安装占用空间大﹑施工工程繁杂﹑工程成本高,而抄表﹑收费﹑维护﹑管理等工作也非常繁重,它不具备学生公寓所要求的用电管理如负荷管理、用电控制等功能,即不具备计量与管理的双重作用。
3 集中式智能电能计量表的构成和功能特点
一种结合公寓用电计量管理特点,采用电子智能电表结合微机控制技术,开发出的集中式智能电能计量管理系统计量系统,成功地解决了公寓建筑电能计量与用电管理,它的主
要系统构成及功能特点如下:
3.1 主要系统构成
线路保护单元﹑计量模块单元﹑控制继电器单元﹑系统软件、网络、数据管理器和控电机柜组成。
3.2 形式多种多样
(1)构成系统有多种规格:8﹑12﹑24﹑32﹑36﹑48﹑94﹑144路等多路220VAC单元输出;
(2)可做到单路单线控制和单路双线控制;
(3)每路负载0～30A,精度110级;
(4)安装方式有:集中柜体落地安装﹑挂墙明装、嵌墙暗安装。灵活的系统配置,能满足工程实际多样化需要。系统原理如图1。
3.3主要功能特点
(1)单元用电计量计费;
(2)定时对用户停送电控制;
(3)智能识别用电负载,限制违章用电;
(4)可对任一单元设定负荷并控制;
(5)单元用电状态实时指示;
(6)单元用电电量、电费查询;
(7)各单元配电回路短路、漏电(可选)保护,故障报警;
(8)断电数据保护,来电自动恢复;
(9)非法操作、误操作阻挡;
(10)强大的数据管理,组网通信能力。
4 集中式智能电能表的几种典型应用
4.1集中安装
公寓楼所有单元计量控制箱集中安装在计量配电间或公共部位适当的位置,计量箱至公寓各室内单元电箱的线路采用电缆桥架敷设。系统配置的优点是系统简单,管理方便。缺点是线路多,采用大量的桥架敷设线路,会造成走廊层高被压低,影响建筑观感。此种方式,较适用于多层公寓,如图2方案。
4.2 分层安装
采用小型计量控制箱,分散或分层安装,箱体可嵌墙也可明装,各计量箱可通过通信控制电缆,集中在一层管理间计量控制,如图3所示。系统缺点是计量箱分层或分散布置,配电系统复杂,管理不便;优点是,计量箱配出线路少,可采用较小的桥架敷设,或穿管暗敷设,对建筑观感影响小。此种方式使用于建筑体量大,公寓单元多的高层公寓。
4.3 多种控电方案
由于各学校管理方式不同,需要不同的控电方式,集中式智能电能表可以满足学校这种需要:可以单回路输出,定时供电和定时切断用电负荷;可以双回路输出,分路控制公寓单元的照明﹑吊扇﹑空调及一般用电插座﹑热水器插座等;也可以利用其可编程控制功能,对走廊等公共部位照明灯定时控制,或分路定时节能控制。单路或双路控制输出根据学校管理要求确定,见图4、图5所示。
5 计算机网络是实现校园公寓电能计量管理系统的一体化解决方案
集中式智能电能表采用微处理机技术,据有强大的通讯联网功能。它可通过学校内的局域网,可实现校园公寓用电集中管理﹑电能自动计量计费﹑财务集中收缴等,是实现电能计量管理的一体化解决方案。
根据公寓楼规模的大小及布局,有多种组网方案。下图为两种典型的联网方案。
（1）485专用网模式:适用于公寓楼群规模较小,相对集中区,见图6。
（2）纯校园网+网络管理器模式:适用于校园公寓楼群规模大,相对比较分散,
如图7所示。
6 集中式电能计量表的应用前景
当前,全国电力供需矛盾突出,加强电力需求管理,控制不合理用电也是节约。实现电力需求侧管理和综合电力资源管理,是电力供应发展的方向。集中式智能电能表不仅能实现电能计量、还能实现电能控制。当电力充足时,可复费电能计量,降低电价,鼓励用电;电力供用紧张时,可限制用电或停止供电,提高电价,保证用电需求。现在我国城镇通讯网络已比较完备,并已延伸到各个角落,应用集中式智能电能表构建智能电能管理系统,并结合通讯网络技术,建立电能计量﹑远程抄表﹑用电负荷控制系统,实现电力供需平衡,保证电网安全有着广阔的应用前景,也为实现电力需求侧管理提供了一条新途径。
7 安科瑞宿舍用电管理系统
7.1 系统结构
AcrelCloud-3100整合高校需求，在原有预付费基础上增加了宿舍电能管理所需的各种功能，解决了高校宿舍电能管理问题。
7.2 系统功能
AcrelCloud-3100学生宿舍版预付费云平台是与ADM130（一进三出）或ADF300L（多回路计量箱）预付费电能表配套的云平台。它是以电能管理网站和集中抄表软件为主，包括服务器，通讯管理机在内的集成系统。针对高校宿舍这一特殊应用场合研发，主要实现电能监控、时间管理、恶性负载管理、预付费管理等在高校宿舍中存在的特殊需求。
批量操作：系统支持对宿舍进行批量设置，批量初始化、批量下发基础电量、批量设置负控、批量设置时控等，方便学校进行统一管理。
恶性负载自动识别控制：对不允许使用的发热电器（如电炉、热得快、电热杯等）实施自动识别控制，发现这些发热电器自动断电。恶性负载暂停时间和次数可通过软件设定。
基础电费：可以设置每月给学生下发的免费辅助电费，覆盖式下发，不累计。
时间控制功能：支持8个时段设置宿舍供电断电，方便管理学生宿舍作息 。
远程售电：操作员可以通过后台给宿舍进行电费充值，学生也可以通过学习一卡通、学校微信公众号进行自助充值。
远程集中抄表：抄表信息通过网关实时上传到云平台，快速便捷，免去人工抄表 。
远程控制：可对任意一块电表执行远程拉闸或保电等一系列远程控制操作，方便管理 。
对接一卡通支付：系统支持中间库，接口等方式对接学校一卡通，方便学生自助购电 。
一进三出：ADM130电表支持三回路输出，各回路单独分合闸、恶性负载、时控等设置。
7.3 系统设备选型
8 安科瑞多用户计量箱的介绍及选型
8.1概述
ADF300L系列多用户计量箱上限可以计量12路三相或者36路单相，又可以支持多路单三混合安装。该系列计量箱因准确度高、集中安装、集中管理、互不干扰等优势深受小区、学校、企业等的青睐。计量箱符合国标GB/T 17215.321-2008。
8.2电气特征
8.3功能说明
8.3.1 有功电能计量
每块计量板均计量每一用户总用电量，且反向计入正向。
8.3.2 继电器控制 （预付费型）
8.3.3无费关断（预付费控制）
当用户用电时，递增用户总用电量，并递减计量用户剩余电量。当用户剩余电量为0时，电能表自动拉闸断电，只有用户购电后才可恢复用电。
8.3.4定时断电（时控）
多用户电能表可对用户用电进行时间控制，电能表通过后台管理软件，设定自动断电、上电时间，方便对用户的用电管理。
8.3.5超负荷断电（负控）
多用户电能表可设置用户的上限负荷功率，当用户的实际功率大于设定值时，计量箱自动切断该户供电电路，功率未超过上限负荷功率设定值，并且客户有恶性负载识别需求，计量箱可自动判断，如判断是恶性负载，则切断该用户供电，一段时间后(可设定)，可自动恢复供电，当恢复次数超过设定值时，不能自动恢复供电，用户需要手动清零恢复次数方可供电。
8.3.6强制断电 (强控)
多用户计量箱可以由后台管理系统今次那个强制断电、送电控制、使管理层可以及时的处理突发事件。
注意：以上四种控制中，当强控打开时，其它控制均无效。
8.4 选型
参考文献
[1] 《电能计量技术》黄伟主编
[2] 任耀辉.采用集中式智能电能表实现学生公寓用电管理现代化[J].福建建设科技，2008
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册
作者简介：殷舒乐，女，本科安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为预付费系统的研发与应用,Email:2885153022@qq.com，手机：18702111965，QQ:2885153022