0 引言
近幾年來(lái)，因違規(guī)使用大功率惡性負(fù)載電器導(dǎo)致宿舍失火的安全事故在各大高校時(shí)有發(fā)生，給學(xué)生和學(xué)校都帶來(lái)了巨大的損失。北京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海商學(xué)院以及俄羅斯人民友誼大學(xué)等高校學(xué)生公寓發(fā)生的火災(zāi)給高校學(xué)生公寓的安全用電敲響了警鐘。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)，目前80%以上的高校學(xué)生宿舍火災(zāi)屬于電氣火災(zāi)。其發(fā)生的原因包括供電線路老化等問(wèn)題，但主要的原因還是由于學(xué)生違規(guī)使用惡性負(fù)載以及宿舍沒(méi)有人的情況下電器超時(shí)工作發(fā)熱導(dǎo)致。
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高校宿舍作為一個(gè)人員居住密集的場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)其后果難以想象，所以其用電安全非常需要我們?nèi)ブ匾�，做好高校宿舍用電安全治理工作，給學(xué)生提供一個(gè)安全舒適的學(xué)習(xí)生活換景，是高校和我們共同的任務(wù)。
1 高校用電
通過(guò)調(diào)查研究, 學(xué)生常用的用電器可歸為三大類。
（1）儀器儀表性負(fù)載：這類負(fù)載有電視機(jī)、電腦、筆記本等。它們的共同特點(diǎn)是一般都由開(kāi)關(guān)電源組成, 電壓和電流的波形相差很大, 我們將這類負(fù)載統(tǒng)稱為儀器儀表性負(fù)載。
（2）感性負(fù)載：這類負(fù)載包括電動(dòng)牙刷、剃須刀、電子日光臺(tái)燈等。它們的共同特點(diǎn)是電壓和電流的波形相同, 但相位不同, 電流滯后于電壓一個(gè)相位角, 我們將這類負(fù)載統(tǒng)稱為感性負(fù)載。
（3）惡性負(fù)載：這類負(fù)載包括電爐子、電飯鍋、熱得快、電燙熱夾板、電熱毯、電吹風(fēng)等。此類負(fù)載的電特性類似于純電阻負(fù)載, 因此從這個(gè)角度看也可稱為阻性負(fù)載, 其特點(diǎn)是電壓和電流波形相同, 且相位相同, 相位角為0, 我們將這類負(fù)載統(tǒng)稱為惡性負(fù)載。
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不同負(fù)載具有不同的特征，而當(dāng)不同負(fù)載混合使用時(shí)，要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別并非易事。因此我們通過(guò)將學(xué)生宿舍內(nèi)部使用的負(fù)載分為不同回路去分別計(jì)量，分別控制，大大提高了惡性負(fù)載識(shí)別的準(zhǔn)確性，對(duì)此我們提出了兩種解決方案，一種是安裝在學(xué)生宿舍內(nèi)部的單相一進(jìn)三出電表解決方案，另一種是集中安裝于樓層配電箱的多用戶多回路解決方案。
2 多用戶多回路解決方案
多用戶多回路解決方案一般適用于集中安裝的環(huán)境，箱體集中安裝于樓層配電間，然后根據(jù)需求可以每個(gè)寢室引入兩個(gè)（或三個(gè)）回路，實(shí)現(xiàn)分路計(jì)量、分路控制，大大提高惡性負(fù)載識(shí)別的準(zhǔn)確性，降低誤判的概率，實(shí)現(xiàn)高校宿舍用電規(guī)范化、安全化管理，其接線圖如下圖所示。
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ADF300L-III-36/3DM（每個(gè)寢室接入三個(gè)回路）
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ADF300L-III-36/2DM（每個(gè)寢室接入兩個(gè)回路）
主要功能
用戶雙回路（三回路）計(jì)量控制功能:將電表的兩條（三條）出線提供給一個(gè)宿舍使用，除兩線（三線）用電進(jìn)行合計(jì)計(jì)算之外，用戶的每條線可包括所選用電表的所有功能，可單獨(dú)設(shè)置每條線路的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制；
預(yù)付費(fèi)管理控制功能：可實(shí)現(xiàn)余額不足預(yù)跳閘提示，斷電自動(dòng)跳閘；
惡性負(fù)載識(shí)別功能：可識(shí)別學(xué)生宿舍常見(jiàn)的諸如電吹風(fēng)、熱得快、電飯鍋之類的惡性負(fù)載；
時(shí)間管理控制功能：可根據(jù)學(xué)校作息時(shí)間實(shí)現(xiàn)休息時(shí)間自動(dòng)斷電，早上起床時(shí)間自動(dòng)合閘；
強(qiáng)制控制功能：可通過(guò)后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制通斷，用以處理突發(fā)事件。
技術(shù)參數(shù)
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技術(shù)參數(shù) 型號(hào) |
ADF300L |
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電壓輸入 |
額定電壓 |
3×220/380V |
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參比頻率 |
50Hz |
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功耗 |
<20VA |
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電能計(jì)量 |
總有功電能計(jì)量、總無(wú)功電能計(jì)量 （反向計(jì)入正向） |
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電量測(cè)量 |
U、I、P、Q、S、PF、F |
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顯示 |
8位段式LCD顯示、背光顯示 |
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開(kāi)關(guān)量 |
8路開(kāi)關(guān)量輸出 |
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電流輸入 |
輸入電流 |
3*250A |
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輸出電流 |
10(60)A |
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起動(dòng)電流 |
4‰Ib |
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測(cè)量性能 |
測(cè)量精度 |
1級(jí) |
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脈沖 |
脈沖輸出 |
1路有功脈沖輸出 |
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脈沖寬度 |
80ms±20ms |
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脈沖常數(shù) |
1600 imp/kWh |
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通信 |
接口 |
紅外通訊 |
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接口 |
2路RS485(通訊線需要屏蔽雙絞線) |
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協(xié)議 |
MODBUS-RTU、DL/T 645-07 |
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環(huán)境 |
溫度 |
工作溫度：-20℃~+60℃，存儲(chǔ)溫度：-30℃~+70℃ |
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濕度 |
≤95%RH，不結(jié)露，無(wú)腐蝕性氣體場(chǎng)所 |
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海拔 |
≤2000m |
3 單相一進(jìn)三出電表解決方案
單相一進(jìn)三出電表解決方案表計(jì)直接安裝在學(xué)生宿舍的PZ30箱內(nèi)，控制功能完善，能夠?qū)⒖照{(diào)和一般惡性負(fù)載區(qū)別開(kāi)，適用于南方裝有空調(diào)的學(xué)生宿舍。
接線圖及實(shí)物圖如下所示。
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主要功能
一進(jìn)三出：宿舍方案使用ADM130的儀表，可以分三路照明/插座/空調(diào)，三路單獨(dú)控制，單獨(dú)計(jì)量，單獨(dú)設(shè)置；
惡性負(fù)載控制：具備惡性負(fù)載識(shí)別功能，自動(dòng)識(shí)別學(xué)院規(guī)定禁止使用的各類違章電器（如熱得快、電吹風(fēng)、電熱毯、暖手煲等）功能，自動(dòng)斷電；斷電次數(shù)可設(shè)。
基礎(chǔ)免費(fèi)電量：可根據(jù)管理要求，對(duì)各宿舍，不同區(qū)域獨(dú)立設(shè)置基礎(chǔ)電量，提供給學(xué)生一定的免費(fèi)電量。
負(fù)控次數(shù)復(fù)位：超負(fù)荷斷電或使用禁用發(fā)熱電器自動(dòng)斷電后可自動(dòng)恢復(fù)供電，自動(dòng)供電時(shí)間和次數(shù)可設(shè)。超過(guò)自動(dòng)恢復(fù)次數(shù)后由管理員查明原因后臺(tái)恢復(fù)供電。
定時(shí)通斷：根據(jù)生效日期設(shè)置、節(jié)假日設(shè)置、通斷時(shí)間段設(shè)置，來(lái)自動(dòng)對(duì)宿舍供電進(jìn)行通斷。
白名單管理：維護(hù)電器白名單的信息，自帶不低于30類學(xué)校常用電器使用特征的數(shù)據(jù)庫(kù)。支持學(xué)習(xí)其他電器使用特征，白名單負(fù)載不會(huì)識(shí)別惡性負(fù)載。
夜間小功率：可以設(shè)置宿舍夜間小電流的使用，僅能供手機(jī)充電或夜燈使用。
空調(diào)模式：當(dāng)一路設(shè)置為空調(diào)負(fù)載時(shí)，將會(huì)獨(dú)立判斷惡性負(fù)載。
技術(shù)參數(shù)
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項(xiàng)目 |
ADM130 |
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規(guī)格 |
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測(cè) 量
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電 壓 |
參比電壓 |
220V |
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功耗 |
<10VA(單相) |
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阻抗 |
>2MΩ |
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精度等級(jí) |
誤差±0.2% |
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電 流 |
輸入電流 |
5(40)A |
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輸出電流 |
每路輸出電流16A |
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功耗 |
<4VA(單路額定電流) |
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精度等級(jí) |
誤差±0.2% |
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功率 |
有功、無(wú)功、視在功率，誤差±0.5℅ |
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電網(wǎng)頻率 |
45～65Hz，誤差±0.2% |
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計(jì)量 |
電能 |
有功電能1級(jí) |
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數(shù)字 信號(hào) |
電量脈沖輸出 |
1路有功光耦輸出 |
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脈沖 |
脈沖寬度 |
80±20ms |
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脈沖常數(shù) |
3200imp/kWh |
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通 信 |
接口與通信規(guī)約 |
RS485口：Modbus RTU |
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通信地址范圍 |
Modbus RTU:1~ 247 |
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波特率 |
支持1200bps~9600bps |
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環(huán) 境 |
工作溫度 |
-25℃~+55℃ |
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存儲(chǔ)溫度 |
-40℃~+70℃ |
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相對(duì)濕度 |
≤95℅（無(wú)凝露） |
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海拔 |
<2000m |
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4 結(jié)束語(yǔ)
高校宿舍作為一個(gè)特殊應(yīng)用場(chǎng)合，在傳統(tǒng)的電能管理需求的基礎(chǔ)上有著與其他應(yīng)用場(chǎng)合所不同的要求，除基本的用電管理商品化外，更加強(qiáng)調(diào)用電安全和按需控制、按需管理。安科瑞致力于高校宿舍用電管理解決方案的持續(xù)研發(fā)中，根據(jù)高校需求努力為各大高校提供解決方案，希望能夠和各大高校一起為建設(shè)智慧校園、平安校園出一份力。
作者簡(jiǎn)介：
龔永波，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電，Email: 28801392115@qq.com手機(jī)：18702101301 QQ:2881392115