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智能電能計量管理系統在高校中的應用方案

發布時間： 2024-01-22　　點擊次數： 814次

摘要：本文介紹了智能電能計量管理系統的分類、主要功能并通過工程實例闡述了該系統的電氣設計。

關鍵詞：智能電能計量；主要功能；工程實例

0引言

作為傳承人類文明成果的主要場所，其社會地位不言而喻。學校用電是眾多用電單位中的重要組成部分，如何合理利用和管理學校的電能資源并滿足學生的用電要求，提高學生的生活質量是一個很值得研究的課題。智能電能計量管理系統正是為解這個些問題應運而生。

1智能計量系統的分類

智能電能計量管理系統主要分智能集中式電能計量系統與智能分布式電能計量系統，其中智能集中式電能計量系統包含單相智能集中式電能計量系統、三相智能集中式電能計量系統；集中電能計量、時段控制、負荷控制、實時監控等諸多功能于一體，既便于管理，又有效防止各類偷漏電、超負荷用電等情況的發生。學校多采用智能集中式電能計量系統(下文簡稱智能計量系統),本文亦*點闡述該系統。

2智能計量系統的主要功能及特點

（1）智能計量系統由系統軟件、網絡、數據管理器、計量控制模塊及控電機柜組成。該系統采用多線程分布技術，支持多種聯機模式，且采用RS485專網通訊或TCP/IP協議利用校園通訊，不需使用IC卡進行數據傳輸。控電機柜分集中式機柜和分層嵌入式機柜兩種，集中式機柜每臺*多可以管理112個房間，分層嵌入機柜*多可以管理32個房間。

（2）智能計量系統主要可以實現以下功能：單元用電計量計費、剩余電量低限報警提示、預購電量、無費關斷、實時監控、短路保護、定時控電、單元限流設定、單元用電查詢、故障自動報警、免費基礎電量設置、退費管理、用戶切換和鎖定、掉電數據保護、用電數據統計分析等。

3管理模式

智能計量系統的管理模式分單機版和網終版。

（1）單機版采用單一的管理模式，通過電腦上安裝控電平臺對所轄房間進行售電、查詢、監控等一系列管理。

（2）網絡版采用復合管理模式，通過局域網，將控電系統的各項職能分開，逐級管理相互監督，詳見下列框圖：

4AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺

4.1平臺概述

AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理解決方案針對校園能源統計、后勤計費管理、校園運維管理等提供高校的信息化管理平臺。從“源、網、荷、儲、充"多個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。

4.2平臺組成

AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開放的分層分布式網絡結構，主要由設備層、傳輸層、數據層、應用層組成。平臺融合電力監控、電能統計、電氣安全、電能質量分析及治理、智能照明控制、預付費等功能，用戶通過瀏覽器、手機APP獲取數據，通過一個平臺即可全局、整體的對企業用電進行進行集中監控、統一調度、統一運維，同時滿足企業用電可靠、安全、節約、高效、有序的要求。

4.3平臺架構

圖1安科瑞高校綜合能效管理方案架構拓撲

5高校綜合能效解決方案

5.1校園電力監控與運維

集成設備所有數據，綜合分析、協同控制、優化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動運維，班組重新優化整合，減少人力配置。

5.2后勤計費管理

采用先進的網絡抄表付費管理技術，實現電、水、氣等能源綜合計費，實現遠程抄表、費率設置、賬單統計匯總等，支持微信、支付寶、一卡通等充值支付方式，可設置補貼方案。通過能源付費管理方式，培養用能群體和部門的節能意識。

5.2.1宿舍用電管理

針對學生宿舍用電進行管理控制：可批量下發基礎用電額度和定時通斷功能；

可進行惡性負載識別，檢測違規電氣，并可獲取違規用電跳閘記錄；

5.2.2商鋪水電收費

針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個體的水電用能進行預付費管理

5.2.3充電樁管理平臺

充電樁在“源、網、荷、儲、充"信息能源結構中是必*。充電樁應用管理同樣是校園生活服務中必*一部分。

5.2.4智能照明管理

通過對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實現校園內任一線路，任一個路燈的定時開關、強制開關、亮度調節，以及定時控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

5.3能源管理系統

針對校園水、電、氣等各類接入能源進行統計分析，包含同比分析、環比分分析、損耗分析等。了解用能總量和能源流向。

按校園建筑的分類進行采集和統計的各類建筑耗電數據。如辦公類建筑耗電、教學類建筑耗電、學生宿舍耗電等，對數據分門別類的分析，提供領導決策，提高管理效能。

構建符合校園節能監管內容及要求的數據庫，能自動完成能耗數據的采集工作，自動生成各種形式的報表、圖表以及系統性的能耗審計報告，能夠監測能耗設備的運行狀態，設置控制策略，達到節能目的。

5.4智慧消防系統

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

6平臺部署硬件選型

6.1電力監控與運維平臺

應用場合	產品	型號	功能
變電所運維云平臺		AcrelCloud-1000	AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境視頻場景等需求，實現數據一個中心，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收報警，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
智能網關		Anet系列	8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRtu、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源：220VAC/DC。
智能網關		ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTC、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊，*多可擴展16路。
10KV進/饋線		AM6-L	相間電流速斷保護，相間電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。
10/0.4KV變壓器		AML-S	分合閘位置、手車工作/試驗位置、接地刀閘位置、硬接點信號(保護跳閘、裝置告警、控制回路斷線、裝置異常、未儲能、事故總等)、報文(過流、過負荷、超溫報警、過溫報警、裝置告警、PT斷線、CT斷線、對時異常等)、遙控開關、故障波形分析(故障錄波、故障波形、故障記錄、跳閘、故障電流電壓)等。
35kV/100kV/6kV 間隔智能操控、 35kV/10kV/ 6kV傳感器		ASD500	一次回路動態模擬圖、彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、自動溫濕度控制及顯示（標配一路強制加熱）、遠方/就地旋鈕、分合閘旋鈕、儲能旋鈕、人體感應、柜內照明控制、RS485接口、高壓柜內電氣接點無線測溫。
35kV/10kV/ 6kV傳感器			合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125℃，測量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米；
35kV/10kV/6kV 間隔電參量測量		APM810	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種報警類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示；
變壓器接頭測溫低壓進出線柜接頭測溫		ARTM-Pn	可至多配套60個ATE400測溫傳感器，無線溫度傳感器ATE400適用于手車式動觸頭，電纜與母排搭接處，隔離刀閘搭接處等電氣搭接點的溫度測量，采用捆綁式安裝。可使用ATC-400無線測溫接收器接收數據。該終端可單獨安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內。
中低壓回路		WHD72-11	WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH
		ADW300	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目適用）
		DTSD1352	三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統計，總正反向無功電能統計；紅外通訊；電流規格：經互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級

6.2后勤計費管理

6.2.1宿舍/商業預付費平臺

應用場景	型號	圖片	保護功能
預付費云平臺	AcrelCloud-3200		系統為B/S架構，主要包括前端管理網站和后臺集抄服務，配合公司的預付費電表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用戶計量箱ADF300L系列，實現電能計量和電費管理等功能。另外可以選配遠傳閥控水表組成水電一體預付費系統，達到先交費后用水的目的，剩余水量用完自動關閥。
智能數據采集	Anet系列		8個RS485串口2kV隔離，2個以太網接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源：220VAC/DC。
	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊，*多可擴展16路。
	ABox5000		多路RS485接口，能對多種終端設備進行數據采集支持網口通過ModbusTcp協議采集其它系統或設備轉發的數據提供6路DC12/24V電壓輸出接口支持4級遙測越限告警，遙信變位告警功能支持斷點續傳功能，實時檢測，防止數據丟失
計量及預付費儀表	DDSY1352-Z		·全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF ·預付費功能：可設置欠費蔬閘功能，除欠用電功能 ·惡性負數識別，作息時間 ·RS-485通訊接口，MODBUS或DL／T645規約 ·具有CPA證書
	DTSY1352-Z		.全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF ·不平衡度、2-31次請波測量 .數據凍結功能 ·高精度0.5S級電能計量 ·預付費功能 ·惡性負載識別，作息時間管理 ·RS-485通訊接口，MODBUS或DL／T645規約 ·具有CPA證書、發明證書
	ADW300		支持多種通訊方式：支持RS-485，NB-loT、LoRa、WIFI及4G通訊支持多種規格外置開口式互感器，方便改造項目接線支持多路DUDO、溫度、漏電監測 ·具有電能質量分析和需量統計功能 ·具有CPA證書
	DDSY1352-xDM		一進多出，可實現宿舍照明，插座、空調，衛生間等用電分路計量和控制 ·諧波1％（2-42），2％（43-63） ·全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF ABox5000數據融合終端 ·預付費功能：基礎用電下發 ·支持網口通過ModbusTcp協議采集其它系統或設備轉發的數據多路RS485撞口，能對多種終瑞設備進行數據采集 ·惡性負載識別：阻性負載識別、相位插座識別、夜間小功率載跳閘記錄 ·提供6路DC12／24V電壓輸出接口 ·作息時間管理
	ADF40系列		支持12路三相或36路單相組合計量，可單三相混用，直接接入與互感器接入混用：全電參量測量：U、1、P、Q、S、PF ·高精度0.5S級電能計量 ·預付費功能 ·惡性負載識別，作息時間管理
	LXSY系列		·預付費功能∶∶先買水后用水，欠費關闖遠傳功能支持總線通訊和物聯網通訊雙顯功能電子顯示和機械字輪顯示閥門自動維護、IP68防防護ENC測試達到國家標準、克服環境電磁干擾影響，穩定性強
中壓產品	AM系列綜合保護裝置		具有級強的數據處理，邏輯造算和信息存儲能力，可為35kY及以下電壓等級的進線，饋線、變壓器，高壓電動機，高壓電容器等對象提供過負荷、低電壓、過電壓、熱過載、非電量等保護功能，防止事故擴大，降低高價值設備損壞的風險。
	APView500		相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0+22D1，通訊 2RS485+1RS232+1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。
智能儀表及用電安全監控裝置	APM系列		全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及*大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網
	AEM系列		三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、*大需量、歷史電能統計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關量、報警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協議
	ARCM系列		ARCM系列電氣火災探測器可對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數實施監控和管理，集成度高，體積小巧，安裝方便，防范因泄漏電流而導致的電氣火災.

6.2.2充電樁管理平臺

應用場景	型號	圖片	保護功能
充電樁管理平臺	AcrelCloud-9000		采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。
新能源汽車充電樁	AEV-AC007D-LCD		輸入輸出電壓：AC220V 1個充電接口，充電線長5米；輸出功率7km；掃碼、刷卡支付：標配無線通訊：4G、WIFI、藍牙三選一（下單備注規格，無備注默認4G通訊）。
	AEV-DC060S		直流60kw雙槍一體充電機
	AEV-DC120S		直流120kw雙槍一體充電機
智能電動車充電樁	ACX10系列		10路承載電流25A，單路輸出電流3A，單回路功率1000W，總功率5500W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 ACX10A-TYHN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電 ACX10A-TYN：防護等級IP21，支持投幣、刷卡，免費充電 ACX10A-YHW：防護等級IP65，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡，掃碼，免費充電 ACX10A-YW：防護等級IP65，支持刷卡、免費充電 ACX10A-MW：防護等級IP65，僅支持免費充電
智能電動車充電樁	ACX2A系列		2路承載電流20A，單路輸出電流10A，單回路功率2200W，總功率4400W。充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別，報警上報。 ACX2A-YHN：防護等級IP21，支持刷卡、掃碼充電 ACX2A-HN：防護等級IP21，支持掃碼充電 ACX2A-YN：防護等級IP21，支持刷卡充電