韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘   要：高校構建電力能源智能管理系統，可以實(shí)現對高校電力能源消耗的實(shí)時(shí)監測、分析預警和輔助決策。系統通過(guò)能效管理技術(shù)監測各個(gè)設備的用電情況，并通過(guò)數據的取得、整合、匯總來(lái)實(shí)現能源的績(jì)效管理。系統從全局出發(fā)，整體調控電力設備安全穩定地運行，實(shí)現了設備電力參數的實(shí)時(shí)采集，并且通過(guò)標準的通訊接口和成熟的校園網(wǎng)絡(luò )將數據上傳到能源管理系統，進(jìn)而對電力設備實(shí)現全面而有效的監控。

關(guān)鍵詞：能耗監測；能耗管理；電力管理；高校節能

0引言

   我國高校建筑目前均為大型公共建筑，建筑面積龐大，單位能耗和總能耗增加顯著(zhù)。特別是一些省屬高校，當前普遍采用的能源管理主要是通過(guò)人工手段對各項數據進(jìn)行整理，這種工作方式存在工作人員少，工作量大、計量結果準確性差、計量周期長(cháng)，結果反饋滯后時(shí)間長(cháng)的弊端，非常不利于及時(shí)了解高校能耗實(shí)績(jì)，也無(wú)法快速發(fā)現學(xué)校的用能漏洞。因此，   為解決以上問(wèn)題，設計并構建高校能源智能管理系統，就顯得尤為重要。

 1 系統設計目標與原則

1.1電力能源管理系統目標

   高校電力能源智能管理系統作為高校實(shí)施能源管理的重要子系統，主要作用目標在于：   提升高校供電系統的安全性，降低系統故障率[1]；提高用電質(zhì)量，降低負荷沖擊[2][3]；提升供電管理效率，低成本合理用電；監控二級單位電力消耗，為高校能源績(jì)效考核提供依據。

1.2系統參數監測要求

   為保證供電的安全性、經(jīng)濟性和穩定性，供電系統需要滿(mǎn)足一定電能質(zhì)量要求。依據國   家電能質(zhì)量標準，系統需要對供電系統部分參數實(shí)施監測，包括：

（1）低壓配電系統運行狀態(tài)例如：系統有功、無(wú)功補償；系統頻率、變壓器溫度等；

（2）中壓配電系統的電流、電壓、功率；低壓配電系統的狀態(tài)量，例如：開(kāi)關(guān)信號等

1.3網(wǎng)絡(luò )硬件系統構成

   高校成熟、可靠、穩定的局域網(wǎng)，工控機，服務(wù)器，可視化終端等。

1.4智能儀表

   智能儀表包括，智能電表，智能溫控儀等，為了解決非新建校園改造過(guò)程中用電單元出現的分散與落后的問(wèn)題，采用小型化智能電表，全新的小型模塊化設計，測量精度高，安裝簡(jiǎn)易、性能可靠穩定、工作電壓范圍寬、防竊電、自身功耗低?？芍苯影惭b在動(dòng)力箱、配電箱或墻壁保護箱中，便于配電系統加裝低壓電表的改造。智能電表將采集的電力數據通過(guò)標準的通訊接口將數據上傳到數據整合服務(wù)器，再將整合后的數據傳輸到能源管理系統中心， 實(shí)現系統的數據實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集，及設備的狀態(tài)監測。

2 高校能源智能管理系統技術(shù)路線(xiàn)

2.1系統結構

   高校能源智能管理系統的設計目標是實(shí)現高校能源監管能耗的數據可視化、管理動(dòng)態(tài)化以及節能指標化。為實(shí)現該設計目標[5]，可以采用基于分布采集和集中管理的思想對系統總體結構進(jìn)行設計，如圖 1所示。系統總體結構包括數據實(shí)時(shí)采集終端、數據網(wǎng)關(guān)、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )、智能監控管理中心。

   系統中電表管理模塊的設計準則是對高校建筑中的電能使用情況進(jìn)行分類(lèi)和分項計量。分項用電即照明、動(dòng)力、空調等一些特殊用電，這些用電按照高校建筑消耗的各類(lèi)電能進(jìn)行用途分類(lèi)和數據收集。電表管理模塊基于 B/S 開(kāi)發(fā)模式，采用實(shí)時(shí)通信和數據采集技術(shù)，結合分布式數據庫，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數據發(fā)布，確保各用電單位對本單位用電情況的實(shí)時(shí)管理， 電表管理模塊還可對用電數據進(jìn)行分析，有效實(shí)現高校各單位用電的量化管理。

2.2 數據傳輸與通訊 

   系統需要實(shí)現需要采用智能監控儀表、數據采集器據傳輸終端、DTU 數據傳輸終端和能

源智能管理系統平臺。 

用電監控儀表：方案安裝采用在企業(yè)進(jìn)線(xiàn)斷路器開(kāi)關(guān)下端增設校園用電監控儀表，同時(shí)

建議重新安裝標準進(jìn)線(xiàn) CT 以及標準進(jìn)線(xiàn) PT，用于電流/電壓測量功能。 

數據采集器：用于通過(guò)具有的 RS485 通訊功能采集用電監控儀表所有用電信息，上傳到

校園能源管理中心，數據采集器通過(guò)以太網(wǎng)通訊方式將數據上傳共享到能源智能管理系統平

臺，便于實(shí)時(shí)掌握學(xué)校用電情況。 

DTU 數據傳輸終端：采用 GPRS 無(wú)線(xiàn)通訊將數據采集器中的信息分別上傳到校園能源管

理系統中心，用于決策部門(mén)實(shí)時(shí)掌握校園電力能耗運行情況。

2.3 高校能源智能管理系統主要功能 

（1）基本檔案管理功能 

系統權限管理———用戶(hù)可根據類(lèi)別、角色、權限對系統進(jìn)行管理，維護。 

建筑資料管理———管理各分類(lèi)建筑的基本信息，比如建筑的功能用途、建筑結構特征、

投入使用年限、建筑面積、使用人數、供電分區等基本資料，使能耗監管中心對各建筑情況一目了然。

（2）能耗監測、報警 

   系統平臺可以在線(xiàn)監測整個(gè)校園能耗動(dòng)態(tài)信息，并將這些能耗數據與相對應的設備相結

合，現場(chǎng)管理人員可了解和掌握重點(diǎn)設備的實(shí)時(shí)能耗狀況、單位能耗數據、能耗變化趨勢和

實(shí)時(shí)運行參數等信息[8]。系統平臺對各環(huán)節用能的數據實(shí)時(shí)采集、監測，將校園的用電信息

數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )化方式上傳能耗監測管理中心，根據預設的能耗報警條件對用能超限區域

進(jìn)行報警，也可以通過(guò)外掛開(kāi)發(fā)程序包的方式開(kāi)發(fā)獨立的實(shí)時(shí)能耗優(yōu)化控制系統，科學(xué)制定

用能計劃，實(shí)現能源分配化[9]。

（3）能耗統計分析

能耗統計分析是系統管理平臺最重要的功能，系統可以利用統計學(xué)方法采用報表、曲線(xiàn)、

圖表等形式對不同的建筑類(lèi)型、區域等用能情況進(jìn)行對比分析。例如系統可以通過(guò)可視化三

維成像技術(shù)充分展現各區域分類(lèi)能源數據，核算能源消費總量，滿(mǎn)足學(xué)校與相關(guān)部門(mén)對地區

能源統計、能源總量對比，輔助學(xué)校能源部門(mén)實(shí)現以控制能源消費總量作為節能減排指標提

供有效的決策依據。同時(shí)也可以對整個(gè)學(xué)校在教學(xué)過(guò)程中所有用電數據，對學(xué)校用電設備和

電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波數據進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監測，并對過(guò)程中出現的異常數據進(jìn)行報警提示[10]，還可

以通過(guò)縱向比較，找出周、月不同時(shí)段能源消耗過(guò)程中存在的浪費和隱患。通過(guò)向設計各種

統計報表建立校園能耗設備評估系統，來(lái)優(yōu)化校園的能源消耗，提高學(xué)校能耗使用效率，實(shí)

現節能減排。

（4）能耗公示、審計和績(jì)效評價(jià)

   系統具有強大的歷史能耗數據追溯和分析功能，在不同時(shí)段下生成各種能耗數據報表和

曲線(xiàn)：如用電量、設備單耗、用多種方法對主要能耗設備的實(shí)時(shí)和歷史能耗數據進(jìn)行查詢(xún)和

追溯，并可對多種參量的變化趨勢進(jìn)行疊加、對比、分析，從而發(fā)現能源消耗結構和過(guò)程中

存在的深層次問(wèn)題，對校園能源消耗結構和方式的改進(jìn)、優(yōu)化提出方案和建議。此外，還能

對各二級單位的能耗以及節能指標落實(shí)情況的審計結果予以公示，根據能源管理體系和各責

任單位的具體能源消耗情況進(jìn)行定量分析，對整個(gè)學(xué)校及相關(guān)部門(mén)的能源利用效率、消耗水

平、能源經(jīng)使用經(jīng)濟性等進(jìn)行審計、檢測、診斷和績(jì)效評價(jià)。

3 安科瑞電氣針對高校推出能效管理解決方案--AcrelEMS-EDU校園綜合能效管理平臺

3.1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(wǎng)、荷、儲、充"多個(gè)角度解析高校當下及未來(lái)的用能問(wèn)題及用能需求，在統一的需求下“實(shí)現能源互補、信息互通"等管理模式。助力學(xué)校管理智能化、數字化、綜合化，實(shí)現節能校園、綠色校園、低碳校園。

3.2平臺組成

   AcrelEMS-EDU高校綜合能效管理平臺采用開(kāi)放的分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，主要由設備層、傳輸層、數據層、應用層組成。AcrelEMS-EDU高校綜合能效平臺提供校園用能實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控、能耗數據統計分析、空調智能管理、用能排名、節能評估、宿舍惡性負載監管等功能。

3.3平臺架構

圖1 安科瑞能效管理方案架構拓撲

4 高校綜合能效解決方案

4.1校園電力監控與運維

   集成設備所有數據，綜合分析、協(xié)同控制、優(yōu)化運行，集中調控，集中監控，數字化巡檢，移動(dòng)運維， 班組重新優(yōu)化整合，減少人力配置。

4.2后勤計費管理

   采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )抄表付費管理技術(shù)，實(shí)現電、水、氣等能源綜合計費，實(shí)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(guò)能源付費管理方式，培養用能群體和部門(mén)的節能意識。

4.2.1宿舍用電管理

   針對學(xué)生宿舍用電進(jìn)行管理控制：可批量下發(fā)基礎用電額度和定時(shí)通斷功能；可進(jìn)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。

4.2.2商鋪水電收費

   針對校園超市、商鋪、食堂及其他針對個(gè)體的水電用能進(jìn)行預付費管理

4.2.3充電樁管理平臺

   充電樁在“源、網(wǎng)、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(wù)中必*一部分。

4.2.4智能照明管理

   通過(guò)對高校路燈的全局監測，提供對路燈靈活智能的管理，實(shí)現校園內任一線(xiàn)路，任一個(gè)路燈的定時(shí) 開(kāi)關(guān)、強制開(kāi)關(guān)、亮度調節，以及定時(shí)控制方案靈活設置，確保路燈照明的智能控制和高效節能。

4.3能源管理系統

   針對校園水、電、氣等各類(lèi)接入能源進(jìn)行統計分析，包含同比分析、環(huán)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(lèi)進(jìn)行采集和統計的各類(lèi)建筑耗電數據。如辦公類(lèi)建筑耗電、教學(xué)類(lèi)建筑耗電、學(xué)生宿舍耗電等，對數據分門(mén)別類(lèi)的分析，提供領(lǐng)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(dòng)完成能耗數據的采集工作，自動(dòng)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(tài)，設置控制策略，達到節能目的。

4.4智慧消防系統

    智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等現代信息技術(shù)，將分散的火災自動(dòng)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(wǎng)絡(luò )，并對這些設備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集消防信息，通過(guò)云平臺進(jìn)行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實(shí)現科學(xué)預警火災、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責任監管等目標。實(shí)現了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現智慧消防“自動(dòng)化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動(dòng)，在統一的系統大平臺內運行，用戶(hù)、安保人員、監管單位都能夠通過(guò)平臺直觀(guān)地看到每一棟建筑物中各類(lèi)消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時(shí)間內，相關(guān)報警和事件信息通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關(guān)人員。

5.平臺部署硬件選型

5.1電力監控與運維平臺

5.2后勤計費管理

5.2.1宿舍/商業(yè)預付費平臺

5.2.2充電樁管理平臺

5.2.3智能照明管理

5.3能源管理系統

5.4智慧消防系統

5.4.1電氣火災監控系統

5.4.2消防設備電源監控系統

5.4.3防火門(mén)監控系統

5.4.4消防應急照明和疏散指示系統

6結束語(yǔ)

  本文結合作者所在高校提出了高校電力能源智能管理系統的構建設想，通過(guò)分析高校在電力能源管理方面存在的弊端，有針對性的提出高校電力系統改造與智能管理系統建設的建議，采用大數據分析管理的方式方法來(lái)保證電力能源的高效利用，實(shí)現高校節能減排，建設綠色校園的目標。

【參考文獻】

【1】 張小雷.高校電力能源智能管理系統的設計研究[J].沈陽(yáng)航空航天大學(xué),2019,（12）:108-110. 

【2】 田祥花．基于互聯(lián)網(wǎng)的高耗企業(yè)能源管理系統設計[D]．北京：華北電力大學(xué)，2017．

【3】 高校綜合能效解決方案2022.5版.

【4】 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2022.05版.

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事宿舍安全用電研究發(fā)展。