淺談預付費係統在學生公寓用電中的發展前景

簡婷

韦德1946网址 上海嘉定 201801

摘要：為(wei) 保障學生公寓用電安全，有效降低校園耗能，同時提高學校後勤部門工作效率，本文中將安全用電、用能收費、節能管控統一考慮，設計並實現了一套校園綜合能效管理平台。並對該平台的工作原理、平台架構和各項功能進行了詳細介紹，並分析了該平台的主要優(you) 勢，該平台對提高學校後勤管理效率、保障宿舍用電安全、校園節能減排等具有顯著效果。

關(guan) 鍵詞： 宿舍安全用電 惡性負載 能效管理平台 

0 引言

      隨著社會(hui) 經濟的發展，物質生活水平不斷提高，高校學生公寓的住宿條件也逐步提高。公寓內(nei) 的配置由過去滿足基本生活需求的設備，到如今擁有電熱水器、空調、電腦等較為(wei) 現代的用電設備。另外，由於(yu) 信息時代的到來，學生需要從(cong) 電視、網絡中學習(xi) 知識，了解信息動態，查找資料，這些需求也導致學生公寓的供電方式也隨之發生改變。以往對學生公寓的用電管理主要是采取限電流、定時問斷送電的用電管理模式，這顯然已經無法滿足大學生學習(xi) 的需求。值得注意的是，由於(yu) 大量使用電器，尤其是一些大功率不安全的發熱電器，如燒開水用的電爐、“熱得快”等產(chan) 品的違規使用，給學生公寓帶來了極大的安全隱患，對學生人生安全和財產(chan) 安全造成了極大的威脅，若不加以限製，一旦發生電氣火災等重大事故，將帶來無法挽回的嚴(yan) 重後果。 

      因此對於(yu) 學生公寓的用電管理，不能再局限於(yu) 一些傳(chuan) 統的用電管理方式上，需要充分考慮學生公寓用電的實際情況，采取更為(wei) 科學而完善的技術手段，製定一種適合學生公寓用電特征的智能化用電管理方案．通過對學生公寓內(nei) 用電監控進行更深入的研究，將安全用電和用電管理統一考慮，建立高效的安全用電智能控製管理係統，既保障公寓用電安全，又降低公寓能耗，同時提高學校後勤部門的管理工作效率。

1 高校學生公寓用電管理現狀

      本研究以廣東(dong) 地區某高校學生公寓為(wei) 對象，對該公寓的用電情況和用電管理進行了深入調查，並進行了實地考察走訪，發現該學校目前使用的電表均為(wei) 機械表，計量效果不理想，在管理方式上也存在一些問題，主要體(ti) 現在以下3個(ge) 方麵：

      （1）電表老化：該學生公寓采用老式機械計量電表，並已持續使用多年，超出了保質期，計量精度和安全都無法保證。

      （2）管理功能落後：學生公寓用電管理基本上采用定時管理，人房檢查方式．這不僅(jin) 無法滿足當今用電管理需求，而且難於(yu) 管理違規用電。不能限製由於(yu) 違規使用電熱器、電飯鍋、大功率電器導致的超負荷，易引發宿舍電氣火災。 

      （3）管理效率低下：主要依靠人工抄表方式統計耗電量，不能實時發現異常用電，消除隱患，在數據異常時，無法提供依據。

      經過調查，以上現象是大多數高校學生公寓普遍存在的現象，也是困擾高校後勤管理部門的主要問題。因此，對高校學生公寓采用高效的智能化用電管理措施，消除違規用電帶來的安全隱患，提升後勤部門管理效益，通過技術手段降低學生公寓能耗是急需解決(jue) 的問題。

2 安全用電智能控製管理係統設計

      根據上述分析，本研究設計了一種針對高校學生公寓的安全用電智能控製管理係統，以期能夠解決(jue) 目前存在的問題。

2.1係統結構

      本係統由以下幾部分構成:計量采集係統（計量設備），數據傳(chuan) 輸係統（通信設備），管理平台（數據處理、用戶服務與(yu) 管理）.該係統具備智能用電管理功能，可實時監測學生公寓用電信息，並通 過管理平台的數據分析功能，為(wei) 學校管理部門提供依據，進而解決(jue) 用電過程中存在的問題.通過 科學化、智能化的用電管理，實現安全用電、便捷管理、高效穩定運行的目的。

圖1安全用電管理係統結構圖

      計量采集係統實現數據采集和電能計量功能，並提供異常保護和預付費功能，實現用電計 量、預付費、安全用電管理的基本功能.計量采集係統分戶設置，具備通信接口，可方便組構管理網絡。

      數據傳(chuan) 輸係統實現數據傳(chuan) 輸功能，采用以太網數據采集器將電表與(yu) 係統管理平台服務器連通，每台采集器具備獨立的IP地址，傳(chuan) 輸網利用校園通信網絡以節省成本，從(cong) 學校提供的網絡端口引到交換機。

      管理平台實現數據處理與(yu) 數據服務功能，提供預付費管理（包含充值、退電、財務統計等），用電分析，用電實時監控（包含電流、電壓、功率、剩餘(yu) 金額等），用電管理（包含定時通斷電、違規電器管理、負荷限製等），用戶自助査詢等.管理平台包括了 3個(ge) 子係統,即網絡預付費管理係統、校園能 耗監控係統、用電信息查詢係統.用戶服務係統主 要是存儲(chu) 整套係統的數據信息，提供係統的人機界麵，提供用戶查詢管理平台等。其他的管理端也 可以直接連接到服務器進行係統管理；另外該係 統還有配套設備，主要用於(yu) 預付費管理係統的功 能擴展及補充，配套設備包括售電及查詢終端、、LED顯示屏、自助充值終端等多種.管理係統 主要是連接學校相關(guan) 職能部門，把係統的重要信息反饋到各主要職能部門，實現人員的有效管理。

圖2安全用電管理係統實施案例的係統結構圖

2.2係統功能

      安科瑞學生宿舍預付費管理係統具有以下功能：

      1)惡性負載控製：具備惡性負載識別功能，自動識別學院規定禁止使用的各類違章電器（如熱得快、電吹風、電熱毯、暖手煲等）功能，自動斷電；斷電次數可設。

      2)功率限製：負載總功率限製：限製支路大用電功率，支路功率超過設定值時，支路跳閘。夜間功率限製：需要與(yu) 時間管理控製共同使用，在夜間模式下，支路電流超過設定值，支路跳閘。

      3)一進三出：宿舍方案使用ADM130的儀(yi) 表，可以分三路照明/插座/空調，三路單獨控製，單獨計量，單獨設置。

      4)基礎免費電量：可根據管理要求，對各宿舍，不同區域獨立設置基礎電量，提供給學生一定的免費電量。

      5)負控次數複位：超負荷斷電或使用禁用發熱電器自動斷電後可自動恢複供電，自動供電時間和次數可設。超過自動恢複次數後由管理員查明原因後台恢複供電。

      6)定時通斷：根據生效日期設置、節假日設置、通斷時間段設置，來自動對宿舍供電進行通斷。

      7)白名單管理：維護電器白名單的信息，自帶不低於(yu) 30類學校常用電器使用特征的數據庫。支持學習(xi) 其他電器使用特征，白名單負載不會(hui) 識別惡性負載。

      8)夜間小電流：可以設置宿舍夜間小電流的使用，僅(jin) 能供手機充電或夜燈使用。

      9)空調模式：當一路設置為(wei) 空調負載時，將會(hui) 獨立判斷惡性負載。

3 安全用電控製

      針對公寓安全用電的隱患，本係統對違規用電提供了針對性製約控製功能，具備惡性負載控製、惡性負載失敗控製、分時段功率限製等措施，可有效製約違規用電，降低安全風險。

3.1惡性負載控製

      惡性負載又稱阻性負載，主要是指純阻性的直熱式電器(電烙鐵、燒水棒、電爐、電飯煲、電炒鍋、電熱杯、電吹風、發夾板等)，由於(yu) 其容易引發 火災，因此在各大院校明令禁止使用.學生公寓用 電智能管理係統在。~24時之間，全時段對電路中的惡性負載進行實時監控，一旦有惡性負載接入，通過對主繼電器進行操作，及時進行斷電.當惡性負載接入時，電表總負荷上升到一定高度持續運行，同時，由於(yu) 惡性負載的功率因數接近1,電路總負載的功率因數增加，因此，可認定功率因數 高於(yu) 某一值,並且啟動後功率維持在高位的電器 為(wei) 惡性負載.通過本安全用電控製係統，可以對接入的惡性負載進行識別控製.

3.2惡性負載識別控製

      惡性負載識別控製主要包括開關(guan) 值、受控功率區間值、功率因數閾值、恢複供電間隔時間和每 日恢複供電限製次數.

當開關(guan) 值處於(yu) “報警”時，啟用惡性負載識別限製功能,並在惡性負載使用時報警；當開關(guan) 值處 於(yu) “跳閘”時，啟用惡性負載識別限製功能,並在惡性負載使用時跳閘；當開關(guan) 值處於(yu) “關(guan) ”時,不啟用惡性負載識別限製功能.惡性負載的功率區間可從(cong) 30 W起到大為(wei) 電表額定負荷，多可以設6 個(ge) 區間，當設定功率區間內(nei) 的阻性負載投入使用時，電表將跳閘停止供電.為(wei) 保證正常使用的負載，如飲水機、電熱水器等，可以在設定受控區間時加以區分，從(cong) 而不受負載識別限製。

      惡性負載的功率因數設為(wei) 0.997,當功率因數大於(yu) 等於(yu) 此值的受控功率區間的電器投入使用 時,電表自動跳閘，考慮具體(ti) 用電環境，可在跳閘後自動恢複供電，斷電時間間隔以秒為(wei) 單位,設定惡性負載跳閘後每日自動恢複供電的次數(3 ~5 次)，這由管理計算機鎖定並將標誌下傳(chuan) 到電表內(nei) ，當自動恢複供電次數超過設定次數時,不再自動恢複供電，需要用戶到管理部門說明原因後，通過管理平台重新恢複供電。

3.3分時段功率限製

      該係統允許用戶的個(ge) 性化，在0 ~ 24時之間，將時間分為(wei) 1 ~6個(ge) 時間段,並分別對各個(ge) 時間段進行總功率限製。

      當開關(guan) 值處於(yu) “報警”時，啟用分時段功率限製功能，並在分時段功率限製使用時報警；當開關(guan) 值處於(yu) “跳閘”時，啟用分時段功率限製功能,並在分時段功率限製使用時跳閘；當開關(guan) 值處於(yu) “開”時,啟用分時段功率限製功能;當開關(guan) 值處於(yu) “關(guan) ”時,不啟用功率限製功能.分時段表的時間段多 可設6個(ge) ，每個(ge) 時間段的起始時間、終止時間可在 上位機上設定，並下傳(chuan) 存儲(chu) 於(yu) 電表內(nei) ，由電表根據 設定時間自動執行.若設置2個(ge) 時段，則時段1的後一個(ge) 值需小於(yu) 時段2的前一個(ge) 值，以此類推;功率閾值6個(ge) ，對應6個(ge) 時段，不同時間段的閾值可 能相同，也可能不同;超負荷跳電後自動恢複供電的時間間隔，以秒為(wei) 單位，大值為(wei) 9 999.超負荷 跳電後每日自動恢複供電的次數(3 - 10次)(每日，第二天清零或累計，通過係統處理),由上位機 設定並下傳(chuan) 存儲(chu) 於(yu) 電表內(nei) ，當自動恢複供電次數 超過設定次數時，不再自動恢複供電，隻能通過上位機遠程控製進行開電，遠程開電後或跨0:00時自動清空電表內(nei) 的跳電記錄，上位機內(nei) 的跳電記錄保存1 ~6個(ge) 月，且可清除。

4 安全用電管理係統優(you) 勢

      與(yu) 傳(chuan) 統的學生宿舍供電係統相比，該係統具有以下主要優(you) 勢：

      (1)用電安全.引進校園智能用電管理係統， 提升了高校學生公寓用電管理效率和用電安全. 盡管有詳細的用電安全守則，但僅(jin) 靠製度仍然難以避免超負荷用電、使用大功率高熱電器(電熱 棒、電磁爐、電暖器等)、線路私拉亂(luan) 拉等現象.同時線路短路、漏電、電壓過高等不安全隱患也無法 預先消除.使用智能管理係統後，可有效解決(jue) 上述問題。該係統具有用電安全保護措施，能迅速發現 不安全用電因素,及時主動上報管理員，並自動作出預定的製止措施，消除因學生亂(luan) 用電器等行為(wei) 引發的火災隱患，減少學校損失。

      (2)降低能耗.智能控製管理係統能分析用電，減少浪費，節約用電，降低能耗。目前高校管理部門對用電狀況的了解程度不夠細致，不了解能 耗構成，導致浪費嚴(yan) 重卻找不到源頭，采用智能管理係統後，可實時顯示用戶的用電量，自動分析用電明細，如果發現用電超標、故障等現象，可以在平台上報警，通知管理人員釆取措施，杜絕不合理用電,有效降低能耗.超標、故障信息自動建立文 檔,供管理部門進一步分析原因，釆取對策。

      (3)智能管理.該係統提供電腦終端遠程自動抄表、遠程充值、電腦自動換算電費電量等功能, 不需要人工管理抄表，避免了由於(yu) 係統問題與(yu) 人員錯誤操作,減少了收費管理日常用電管理等工作量;同時該係統可直接與(yu) 學校財務管理係統對 接，提供安全便捷的數據輸出，有效提升後勤用電管理部門的工作效率，該係統實施後，受到學校後勤管理部門好評,管理人員處理故障強度下降，效率提升。

5 安科瑞電氣針對高校推出能效管理解決(jue) 方案--AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平台

5.1平台概述

      AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決(jue) 方案針對校園能源統計、後勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平台。從(cong) “源、網、荷、儲(chu) 、充”多個(ge) 角度解析高校當下及未來的用能問題及用能需求，在統一的需求下“實現能源互補、信息互通”等管理模式。助力學校管理智能化、數字化、綜合化，實現節能校園、綠色校園、低碳校園。

5.2平台組成

      AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平台采用開放的分層分布式網絡結構，主要由設備層、傳(chuan) 輸層、數據層、應用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平台提供校園用能實時在線監控、能耗數據統計分析、空調智能管理、用能、節能評估、宿舍惡性負載監管等功能。

5.3平台架構

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

6 結束語

      通過以上介紹可以看出，校園綜合能效管理平台安裝簡單，使用方便，容易管理，且智能化和自動化程度高，並可實施遠程監控。是實現高校學生公寓的用電科學管理，減少校方的管理量，提高控製能力，解決(jue) 自動判斷、自動控製 (自動斷電供電)、自動違規用電，以及電量儲(chu) 值計量等問題的有效解決(jue) 方案。對於(yu) 嚴(yan) 格控製公寓違章用電，消除公寓用電隱患，防控公寓火災事故的發生將起到十分積極的作用。

【參考文獻】

【1】 遊飛．高校學生公寓安全用 電管理技術分析 [J]．成都航空職業(ye) 技術學院學報 ，2008(6)：42-44

【2】 林進鵬.蘇少琳 高校學生公寓安全用電智能控製與(yu) 管理係統研究.

【3】 高校綜合能效解決(jue) 方案2022.5版.

【4】 企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) 2022.05版.

作者簡介：簡婷，女，現任職於(yu) 韦德1946网址，主要從(cong) 事宿舍安全用電研究發展。