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智能电能计量管理系统在高校中的应用方案

发布时间： 2024-01-22　　点击次数： 215次

摘要：本文介绍了智能电能计量管理系统的分类、主要功能并通过工程实例阐述了该系统的电气设计。

关键词：智能电能计量；主要功能；工程实例

0引言

作为传承人类文明成果的主要场所，其社会地位不言而喻。学校用电是众多用电单位中的重要组成部分，如何合理利用和管理学校的电能资源并满足学生的用电要求，提高学生的生活质量是一个很值得研究的课题。智能电能计量管理系统正是为解这个些问题应运而生。

1智能计量系统的分类

智能电能计量管理系统主要分智能集中式电能计量系统与智能分布式电能计量系统，其中智能集中式电能计量系统包含单相智能集中式电能计量系统、三相智能集中式电能计量系统；集中电能计量、时段控制、负荷控制、实时监控等诸多功能于一体，既便于管理，又有效防止各类偷漏电、超负荷用电等情况的发生。学校多采用智能集中式电能计量系统(下文简称智能计量系统),本文亦*点阐述该系统。

2智能计量系统的主要功能及特点

（1）智能计量系统由系统软件、网络、数据管理器、计量控制模块及控电机柜组成。该系统采用多线程分布技术，支持多种联机模式，且采用RS485专网通讯或TCP/IP协议利用校园通讯，不需使用IC卡进行数据传输。控电机柜分集中式机柜和分层嵌入式机柜两种，集中式机柜每台*多可以管理112个房间，分层嵌入机柜*多可以管理32个房间。

（2）智能计量系统主要可以实现以下功能：单元用电计量计费、剩余电量低限报警提示、预购电量、无费关断、实时监控、短路保护、定时控电、单元限流设定、单元用电查询、故障自动报警、免费基础电量设置、退费管理、用户切换和锁定、掉电数据保护、用电数据统计分析等。

3管理模式

智能计量系统的管理模式分单机版和网终版。

（1）单机版采用单一的管理模式，通过电脑上安装控电平台对所辖房间进行售电、查询、监控等一系列管理。

（2）网络版采用复合管理模式，通过局域网，将控电系统的各项职能分开，逐级管理相互监督，详见下列框图：

4AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-EDU校园综合能效管理解决方案针对校园能源统计、后勤计费管理、校园运维管理等提供高校的信息化管理平台。从“源、网、荷、储、充"多个角度解析高校当下及未来的用能问题及用能需求，在统一的需求下“实现能源互补、信息互通"等管理模式。助力学校管理智能化、数字化、综合化，实现节能校园、绿色校园、低碳校园。

4.2平台组成

AcrelEMS-EDU高校综合能效管理平台采用开放的分层分布式网络结构，主要由设备层、传输层、数据层、应用层组成。平台融合电力监控、电能统计、电气安全、电能质量分析及治理、智能照明控制、预付费等功能，用户通过浏览器、手机APP获取数据，通过一个平台即可全局、整体的对企业用电进行进行集中监控、统一调度、统一运维，同时满足企业用电可靠、安全、节约、高效、有序的要求。

4.3平台架构

图1安科瑞高校综合能效管理方案架构拓扑

5高校综合能效解决方案

5.1校园电力监控与运维

集成设备所有数据，综合分析、协同控制、优化运行，集中调控，集中监控，数字化巡检，移动运维，班组重新优化整合，减少人力配置。

5.2后勤计费管理

采用先进的网络抄表付费管理技术，实现电、水、气等能源综合计费，实现远程抄表、费率设置、账单统计汇总等，支持微信、支付宝、一卡通等充值支付方式，可设置补贴方案。通过能源付费管理方式，培养用能群体和部门的节能意识。

5.2.1宿舍用电管理

针对学生宿舍用电进行管理控制：可批量下发基础用电额度和定时通断功能；

可进行恶性负载识别，检测违规电气，并可获取违规用电跳闸记录；

5.2.2商铺水电收费

针对校园超市、商铺、食堂及其他针对个体的水电用能进行预付费管理

5.2.3充电桩管理平台

充电桩在“源、网、荷、储、充"信息能源结构中是必*。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必*一部分。

5.2.4智能照明管理

通过对高校路灯的全局监测，提供对路灯灵活智能的管理，实现校园内任一线路，任一个路灯的定时开关、强制开关、亮度调节，以及定时控制方案灵活设置，确保路灯照明的智能控制和高效节能。

5.3能源管理系统

针对校园水、电、气等各类接入能源进行统计分析，包含同比分析、环比分分析、损耗分析等。了解用能总量和能源流向。

按校园建筑的分类进行采集和统计的各类建筑耗电数据。如办公类建筑耗电、教学类建筑耗电、学生宿舍耗电等，对数据分门别类的分析，提供领导决策，提高管理效能。

构建符合校园节能监管内容及要求的数据库，能自动完成能耗数据的采集工作，自动生成各种形式的报表、图表以及系统性的能耗审计报告，能够监测能耗设备的运行状态，设置控制策略，达到节能目的。

5.4智慧消防系统

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

6平台部署硬件选型

6.1电力监控与运维平台

应用场合	产品	型号	功能
变电所运维云平台		AcrelCloud-1000	AcrelCloud-1000变电所运维云平台基于互联网＋、大数据、移动通讯等技术开发的云端管理平台，满足用户或运维公司监测众多变电所回路运行状态和参数、室内环境温湿度、电缆及母线运行温度、现场设备或环境视频场景等需求，实现数据一个中心，集中存储、统一管理，方便使用，支持具有权限的用户通过电脑、手机、PAD等各类终端链接访问、接收报警，并完成有关设备日常和定期巡检和派单等管理工作。
智能网关		Anet系列	8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRtu、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源：220VAC/DC。
智能网关		ANet-2E4SM	4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTC、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块，*多可扩展16路。
10KV进/馈线		AM6-L	相间电流速断保护，相间电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
10/0.4KV变压器		AML-S	分合闸位置、手车工作/试验位置、接地刀闸位置、硬接点信号(保护跳闸、装置告警、控制回路断线、装置异常、未储能、事故总等)、报文(过流、过负荷、超温报警、过温报警、装置告警、PT断线、CT断线、对时异常等)、遥控开关、故障波形分析(故障录波、故障波形、故障记录、跳闸、故障电流电压)等。
35kV/100kV/6kV 间隔智能操控、 35kV/10kV/ 6kV传感器		ASD500	一次回路动态模拟图、弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、自动温湿度控制及显示（标配一路强制加热）、远方/就地旋钮、分合闸旋钮、储能旋钮、人体感应、柜内照明控制、RS485接口、高压柜内电气接点无线测温。
35kV/10kV/ 6kV传感器			合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125℃，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
35kV/10kV/6kV 间隔电参量测量		APM810	三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序电流In；四象限电能；实时及需量；电流、电压不平衡度；负载电流柱状图显示；66种报警类型及外部事件（SOE）各16条事件记录，支持SD卡扩展记录；2-63次谐波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD显示；
变压器接头测温低压进出线柜接头测温		ARTM-Pn	可至多配套60个ATE400测温传感器，无线温度传感器ATE400适用于手车式动触头，电缆与母排搭接处，隔离刀闸搭接处等电气搭接点的温度测量，采用捆绑式安装。可使用ATC-400无线测温接收器接收数据。该终端可单独安装在高压柜、低压抽屉柜内。
中低压回路		WHD72-11	WHD温湿度控制器产品主要用于中高压开关柜、端子箱、环网柜、箱变等设备内部温度和湿度调节控制。工作电源：AC/DC85～265V工作温度：-40.0℃～99.9℃工作湿度：0RH～99RH
		ADW300	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，有功电能计量（正、反向）、四象限无功电能、总谐波含量、分次谐波含量（2～31次）；A、B、C、N四路测温；1路剩余电流测量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD显示；有功电能精度：0.5S级（改造项目适用）
		DTSD1352	三相电参量U、I、P、Q、S、PF、F测量，分相总有功电能，总正反向有功电能统计，总正反向无功电能统计；红外通讯；电流规格：经互感器接入3×1（6）A，直接接入3×10（80）A，有功电能精度0.5S级，无功电能精度2级

6.2后勤计费管理

6.2.1宿舍/商业预付费平台

应用场景	型号	图片	保护功能
预付费云平台	AcrelCloud-3200		系统为B/S架构，主要包括前端管理网站和后台集抄服务，配合公司的预付费电表DDSY1352和DTSY1352系列以及多用户计量箱ADF300L系列，实现电能计量和电费管理等功能。另外可以选配远传阀控水表组成水电一体预付费系统，达到先交费后用水的目的，剩余水量用完自动关阀。
智能数据采集	Anet系列		8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源：220VAC/DC。
	ANet-2E4SM		4路RS485串口，光耦隔离，2路以太网接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、从）、104（主、从）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模块）输入电源：DC12V～36V。支持4G扩展模块，485扩展模块，*多可扩展16路。
	ABox5000		多路RS485接口，能对多种终端设备进行数据采集支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据提供6路DC12/24V电压输出接口支持4级遥测越限告警，遥信变位告警功能支持断点续传功能，实时检测，防止数据丢失
计量及预付费仪表	DDSY1352-Z		·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·预付费功能：可设置欠费蔬闸功能，除欠用电功能 ·恶性负数识别，作息时间 ·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约 ·具有CPA证书
	DTSY1352-Z		.全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·不平衡度、2-31次请波测量 .数据冻结功能 ·高精度0.5S级电能计量 ·预付费功能 ·恶性负载识别，作息时间管理 ·RS-485通讯接口，MODBUS或DL／T645规约 ·具有CPA证书、发明证书
	ADW300		支持多种通讯方式：支持RS-485，NB-loT、LoRa、WIFI及4G通讯支持多种规格外置开口式互感器，方便改造项目接线支持多路DUDO、温度、漏电监测 ·具有电能质量分析和需量统计功能 ·具有CPA证书
	DDSY1352-xDM		一进多出，可实现宿舍照明，插座、空调，卫生间等用电分路计量和控制 ·谐波1％（2-42），2％（43-63） ·全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ABox5000数据融合终端 ·预付费功能：基础用电下发 ·支持网口通过ModbusTcp协议采集其它系统或设备转发的数据多路RS485撞口，能对多种终瑞设备进行数据采集 ·恶性负载识别：阻性负载识别、相位插座识别、夜间小功率载跳闸记录 ·提供6路DC12／24V电压输出接口 ·作息时间管理
	ADF40系列		支持12路三相或36路单相组合计量，可单三相混用，直接接入与互感器接入混用：全电参量测量：U、1、P、Q、S、PF ·高精度0.5S级电能计量 ·预付费功能 ·恶性负载识别，作息时间管理
	LXSY系列		·预付费功能∶∶先买水后用水，欠费关闯远传功能支持总线通讯和物联网通讯双显功能电子显示和机械字轮显示阀门自动维护、IP68防防护ENC测试达到国家标准、克服环境电磁干扰影响，稳定性强
中压产品	AM系列综合保护装置		具有级强的数据处理，逻辑造算和信息存储能力，可为35kY及以下电压等级的进线，馈线、变压器，高压电动机，高压电容器等对象提供过负荷、低电压、过电压、热过载、非电量等保护功能，防止事故扩大，降低高价值设备损坏的风险。
	APView500		相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压／电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动／闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0+22D1，通讯 2RS485+1RS232+1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口，支持U盘读取数据，支持61850协议。
智能仪表及用电安全监控装置	APM系列		全电量测量，四象限电能，复费率电能，仪表内部温度测量，总有功、总无功、总视在电能脉冲输出、秒脉冲等可选。三相电流、有功功率、无功功率、视在功率实时需量及*大需量(包含时间戳)。电流、线电压、相电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率、电流总谐波、电压总谐波的本月极值和上月极值(包含时间戳)。中文显示，有功电能0.2s级。通讯方式：RS485，Prifibus-DP、以太网
	AEM系列		三相电力参数测量、电压和电流的相角、四象限电能计量、复费率、*大需量、历史电能统计、开关量事件记录、历史极值记录、31次分次谐波及总谐波含量分析、分相谐波及基波电参量（电压、电流、功率）、开关量、报警输出通讯方式：RS485接口，支持Modbus-RTU协议
	ARCM系列		ARCM系列电气火灾探测器可对配电回路的剩余电流、导线温度等火灾危险参数实施监控和管理，集成度高，体积小巧，安装方便，防范因泄漏电流而导致的电气火灾.

6.2.2充电桩管理平台

应用场景	型号	图片	保护功能
充电桩管理平台	AcrelCloud-9000		采用泛在物联、云计算、大数据、移动通讯、智能传感等技术手段可为用户提供能源数据采集、统计分析、能效分析、用能预警、设备管理等服务，平台可以广泛应用于多种领域。
新能源汽车充电桩	AEV-AC007D-LCD		输入输出电压：AC220V 1个充电接口，充电线长5米；输出功率7km；扫码、刷卡支付：标配无线通讯：4G、WIFI、蓝牙三选一（下单备注规格，无备注默认4G通讯）。
	AEV-DC060S		直流60kw双枪一体充电机
	AEV-DC120S		直流120kw双枪一体充电机
智能电动车充电桩	ACX10系列		10路承载电流25A，单路输出电流3A，单回路功率1000W，总功率5500W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别、独立计量、告警上报。 ACX10A-TYHN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，扫码、免费充电 ACX10A-TYN：防护等级IP21，支持投币、刷卡，免费充电 ACX10A-YHW：防护等级IP65，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡，扫码，免费充电 ACX10A-YW：防护等级IP65，支持刷卡、免费充电 ACX10A-MW：防护等级IP65，仅支持免费充电
智能电动车充电桩	ACX2A系列		2路承载电流20A，单路输出电流10A，单回路功率2200W，总功率4400W。充满自停、断电记忆、短路保护、过载保护、空载保护、故障回路识别、远程升级、功率识别，报警上报。 ACX2A-YHN：防护等级IP21，支持刷卡、扫码充电 ACX2A-HN：防护等级IP21，支持扫码充电 ACX2A-YN：防护等级IP21，支持刷卡充电