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0前言
學校肩負著教育、科研和社會服務的重任，是構成社會的重要社區，也是資源能源消費的大戶，其中學生公寓電能的消耗占到了學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化，隨著全電子式電能表技術的逐漸成熟，學校對公寓用電的管理己不滿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用電情況的監視、查處異常用電、同時將離散的電能數據進行匯總，為電能管理部門提供詳實可靠的數據，以便分析、統計，從而了解整個學校的學生用電情況和電網的負荷能力，據此出臺相應的用電政策和電網的維護。同時，很多學生隨意使用一些諸如電爐子、熱得快、白熾燈等發熱性負載(以下統稱為惡性負載)，時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行惡性負載的控制。學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，保護了線路，減少了管理成本，達到了為高校節能和安全用電的目的。
圖1系統硬件結構圖
系統主要由DDNS電表、數據集中器、數據查詢器、數據線、軟件組成，采用結構簡單、成本低，對布線要求不高的RS-485總線進行組網。
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），容性負載（如風扇）、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，有效的識別學生公寓用電的負載類型，及時發現一些違章電器，從而避免火災事故的發生。
3安全用電管理系統的功能和應用
該系統目前已經發展到了第三代，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，哪些負載不可過。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計，用戶數量擴充十分方便；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
系統具有定時自動斷送電功能，每天可設多個時段，時段數不限。可進行過載控制，負載連續超過*大設定功率一段時間，則切斷供電回路，3-50分鐘后自動恢復。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、插座和電風扇分開控制。或選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
系統可以把用戶進行分類管理（如專科、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置。可設定報警和透支方式，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預付功能
此系統具有預付功能，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，并可實現先用免費電量后用購置電量。
3.5實時查詢功能
系統讀卡器上的LED輪流顯示每一用戶信息：房間號、剩余電量、狀態（停電/非法用電）等信息。通過集中數據查詢器的鍵盤可查詢每一戶用電信息。IC卡經軟、硬件多重加密，應能確保數據的安全、正確、可靠。同時系統配置大屏幕液晶查詢器，可以實時查詢用戶用電量。系統還有刷卡供電，再刷斷電功能，適用于一個房間內多路供電（如每人一個供電插座）分別計量控制的場合。停電時，自動保存數據，來電自動恢復。提供應急供電功能。
4安全用電管理云平臺
4.1概述
隨著社會經濟的迅速發展，建筑電氣火災發生的頻率也呈上升勢頭，給國家財產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，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發現的各種隱患信息及時推送給企業管理人員，指導企業實現第一時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然"的目的。
用戶可以利用PC網頁、手機APP、微信小程序、微信公眾號等多種方式實現對平臺的訪問，查詢包括系統信息、實時數據、報警記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統為用戶提供的低成本專業服務，能有效提升企業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損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任事故的發生。
4.2應用場所
本平臺適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領域，也適用于市場、門店等小微場所，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監控與管理。
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產品選型
序號 | 名稱 | 型號、規格 | 單位 | 備注 |
1 | ARCM300D-Z -4G/NB | . 實時監測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 | · 實時監測一路剩余電流、四路溫度，開關量輸入、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格根據現場回路電流大小選擇。電流互感器二次輸入信號規格為5A。 | 套 | 三相 |
6 | 無線傳輸模塊 AF-GSM400-4G | 下行485上行4G，內嵌TCP/IP協議，內置看門狗，性能穩定，需加SIM卡，SIM卡甲供 | 只 | 安科瑞 |
7 | 滅弧式保護器 ASCP200-1 | 可實現短路限流滅弧保護、過載限流保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監測、線纜溫度監測等功能，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。 | 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系列儀表接入網關上傳到平臺
（1）配置方案
說明：arcm系列儀表通過485接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入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接口連接網關，由網關上傳到平臺，一個網關下面可以接入30塊設備。
（2）安裝實例
7典型業績
（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）承德某網絡科技有限公司安全用電管理云平臺
（8）復旦大學某校區安全用電
（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
針對當前高校學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，我們引進了學生公寓用電安全管理系統。目前已經在學校大規模使用，經一年多的應用，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
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[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.數字信號處理[M].北京：北京理工大學出版社，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生公寓中的應用
[6]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.
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