安科瑞电气股份有限公司杭州分公司

摘 要：为实现对电动汽车充电桩的优化建设，对其建设现状及规划方案展开研究。当前充电桩建设存在建设区域分布不均匀、社会公共停车场充电费用较高和部分充电设施维护不及时等问题。针对建设现状，在明确用户充电场景集中、整体高峰充电时间呈三段式分布、车主平均充电时长较短且用户里程焦虑明显等用户充电行为的基础上，扩大现有停车场充电桩的建设面积，加大多种充电站建设的推动力度；优化充电桩运营管理模式，将私人充电桩纳入到市场当中，扩大充电服务范围；考虑各个区域范围充电需求，结合资金补贴政策，丰富补贴方式和服务类型；建立充电基础设施信息管理平台，统一监督管理，统一多个充电设施收费标准，方便充电设备运行维护，为促进电动汽车及配套充电设施和充电桩的发展提供参考意见。关键词：电动汽车；充电桩；规划方案；建设区域；充电时长0引言  随着能源转型步伐的加快，我国经济由高速发展迈向高质量发展。 “十三五”以来，全省将节能、削煤、降碳与调结构、治污染、惠民生相结合，实施能耗总量与强度双重控制[1]。四低碳技术是未来世界发展的新趋势，同时也为新能源汽车产业的发展带来了机遇与挑战，而与之相配套的电动 汽车充电设施建设也成为了促进这一产业发展的重要举措。  为了能够充分适应当前以及未来电动汽车发展的需要，在“十二五”期间已经实现了对智能充换 电服务网络覆盖区域的初步建设，目前该网络已经 能够覆盖全国26个省市，当前的电动汽车及充换电 服务行业正经历深刻变革［2］。当前石家庄现有能源汽车保有量已经超过了 3.1万辆，在我国整个新能源 汽车占比呈现出逐渐增长的态势。基于“合理布局、 适度超前、桩站先行”的建设原则，全市已建成2万个充电桩，为新能源汽车的充电需求提供保障。 公共充电站点已覆盖住宅小区、学校医院、厂商超 市、酒店宾馆、公园景区、加油站等常用区域，实 现中心城区充电全覆盖［3］。近几年，随着国家对电动 汽车发展重视程度逐渐提高，为了加强新能源汽车 的市场推广叫政府及有关部门大力支持［5］,纷纷提出了与新能源汽车产业相关的发展和应用措施，并在政策方面从财政补贴、公共试点、减免税收以及管理规定等方面入手，提出了更为具体的指导意见 及要求。  本文通过开展电动汽车充电桩建设现状及规划方案研究，分析充电桩建设区域现状存在的不足，并根据对电动汽车用户使用充电桩的行为分析，制定充电桩建设规划方案。1电动汽车充电桩建设现状1.1充电桩建设区域分布不均匀  为实现对电动汽车充电桩建设现状的探究，以石家庄中心城区为例，针对该区域电动汽车充电桩 建设问题进行分析。石家庄市中心地区（二环内）面积共计106 km2。通过收集e充电、E充站、特来 电、星星充电、云快充等APP数据，统计当前石家 庄二环内公共充电站共计50座，充电桩642个，快充与慢充比例为6：1,平均服务半径为0.94 km ［6］。从空间分布来看，石家庄新能源汽车充电桩存在建设区域分布布局不均匀的问题，充电桩缺口仍然明显叫呈南部密集北部少局面。以中山西路至中山 东路为界，北部充电站数量为15座，仅为南部区域 的一半。从用地性质分布来看，由于充电桩建设体 系尚未成熟，当前充电桩主要建立在商场、综合写字楼、酒店等商业综合体，整体占比68%,像居民、 教育、医疗等非商业场所，则分布较少，而建设在医院的公共充电站仅有2座。除此之外，当前石家 庄规模较大的电动汽车充电桩较少，并且建设位置 相对偏僻，不容易寻找，因此无法为电动汽车车主 提供其所需的服务，在一定程度上限制了电动汽车 充电桩建设在石家庄中心地区的发展。1.2社会公共停车场充电费用较高  随着国民整体教育水平的提升，民众的思想观 念也在发生变化，从一味的经济追求到人与自然和谐相处。在生产方面，很多企业开始主动承担社会 责任，通过采用新技术、新型材料来控制企业能耗, 降低企业污染物的排放同。在出行方面，随着公共交通设施的完善，共享单车的发展，越来越多的民众 选择低碳出行方式；在生活方面，人们开始有节约用电意识，资源的节约已经成为自身修养的体现。 在这样的趋势背景下，越来越多的人选择购买电动 汽车代替传统汽车，在降低环境污染排放的同时， 在一定程度上增加了用电需求，相应的充电费用也 随之提升冋。针对电动汽车的充电费用，通常包含基础电费和服务费用2个部分，以石家庄为例，其充电收费方式是按照电度数进行收费的［10］。该种收费模式由于充电站位置的不同服务费用跨度很大，服 务费占比从25%〜100%不等。除此之外，电动汽车 车主在充电时还需要承担这一时段当中停车的费用。 尤其是对于依赖公共充电桩进行充电的车主，长期 来说其所承担的整体费用较重［11］。1.3部分充电设施维护不及时  石家庄中心地区部分充电设施由于建设时间比 较早，设备相对比较陈旧未能及时更新，且充电桩管理不到位，导致找到桩后无法充电或充电故障、 损毁等一系列问题。同时，由于当前充电桩的建设 速度较快，而相应的辅助技术和条件的发展无法追 赶建设的速度，因此造成了在出现故障问题时，服 务条件和技术无法实现对设施的优化，造成维护不 及时的问题产生问。同时由于无人看管，部分燃油车的车主会将车辆停在充电位置上，在一定程度上 影响到电动汽车车主的充电感受，进而产生因使用 电动汽车而带来的焦虑感。2充电桩用户充电行为分析2.1用户充电场景集中  基于国家电网充电桩的运营数据，对石家庄地区114座充电站、5 400个用户、2.6万充电频次 （去除无效充电）进行数据整合、汇总，分析石家庄用户的日常充电行为。当前，用户充电场景主要集中在上下班地点，这与电动汽车车主相对固定的充 电地点吻合［13］。同时，高速公路服务区的充电桩使用用户较多，占比达到25%，这说明随着高速公路 充电站的增加，中长途驾驶的充电需求将得到进一 步释放；对于长期在市区活动的车主中，46%的车主会选择在消费、休闲娱乐场所进行充电。从这一 行为也能够进一步反映出，当前电动汽车的续航能力较弱，并且已经使得车主产生了里程焦虑问题， 充电用户只有通过临时充电的方式，才能够确保正 常的出行不受影响。2.2整体高峰充电时间呈三段式分布  从整体上来看，由于公共充电桩通常会建设在 相对开放，且周围建筑场所相对集中的区域，用户在晚上9:00以后到第二天的早上9:00这一段时间当 中，充电行为明显减少，大部分的充电时段集中在中午，并成为一天用电的高峰时期［14］。同时，上午6:00—8:00、中午 11:00—13:00、下午 15:00—17:00这3个时间段为大部分车主集中充电的时段，与全  社会用电高峰期重叠。由于峰谷差价不明显，车主 在现阶段未被电价合理引导，节假日期间充电频次无明显变化。按照充电桩所在地来看，居民区域公共充电桩充电频次波动相对较大，早上6:00点之后至晚上20:00之间为使用频率较高时段，其他时间 段使用频次大幅降低；商业区域的公共充电桩的重点集中在下午时段，下午18:00之后呈缓慢下降趋势，与购物、消费时段相匹配；在加油站的充电桩 充电集中度不明显，仅在中午与晚上就餐时间略有 提升。分地域来看，中心城区充电桩使用频率要远高于郊区的使用频率，一方面原因是市区人口集中 度高，活动范围相对固定，另一方面因素是市区为工作场所的聚集区［15］。2.3车主平均充电时长较短且用户里程焦虑明显  从充电时长分布来看，在车主充电行为中，充 电时长在30 min内的占比高达47%，充电时长仅为10 min以内的占比为11.3%。由于大部分停车场停 车15 min内免费的限制，导致部分车主充电时间在10 min左右。大部分用户没有充足的时间来等待电 量充满，仅有44.4%的充电行为是以充满电为结束。 从平均充电时长来看，在高速服务站充电频次较高， 平均充电时间为40 min，中长途驾驶中用户里程焦 虑会尤为明显，导致充电频次高、充电时间短；仓储与办公类型用户平均充电时长较高，接近2h，这 体现该类型用户充电时间宽裕，且该区域为此部分 用户的主要充电场所。3电动汽车充电桩建设规划方案3.1优化充电桩建设区域布局  河北省能耗强度已由2015年的1.18 tce/万元降 低至2019年的0.95 tce/万元，整体下降19%，平均年降速达到4.7%。但从全国角度对比，仍高出全国1.9倍。在一线城市中，整体能耗水平已控制在0.3tce/万元左右，其中广州的能耗强度低，仅为0.27 tce/万元，接近发达国家水平。从地区分布上 看，能耗强度降速快的是廊坊与邯郸，达到8%以 上。分行业来看，河北工业能耗强度较高，达到2.12 tce/万元，高出全国2倍水平；但交通运输行业能耗为0.48 tce/万元，明显优于其他一线城市水平。这一能源效率水平也进一步影响到了城市能源 消费结构的改变。在这样的发展背景下，针对当前 充电桩建设区域分布不均匀的问题，在进行建设规划时，需要从对其区域布局进行优化的角度出发,结合当前城市电动汽车充电基础设施建设要求，按照图1所示的充电桩分布结构实现优化。图1充电桩分布结构  根据图1中的充电桩分布结构要求，可以从2 个方面实现对充电桩建设区域布局的优化。1） 在现有停车场的基础上扩大充电桩的建设面积。以石家庄城市为例，近几年该城市政府积极鼓励充电基础设施的建设项目，并通过当前已经处于 建设或运营状态的停车场进行扩大，为充电桩建设 提供了充足的空间条件。同时，在扩大建设时，政 府可积极鼓励各公立医院、企事业单位等按照规定 的比例完成对充电设施的建设。政府部门可适当对社会公共停车场充电设施建设的审批手续进行简化,以此进一步提高社会类型的公共停车场充电桩的配比。除此之外，还应当在现有加油站建设区域范围 内增设充电桩，以此为电动汽车车主提供更加方便 的充电服务。2） 加大对国家电网、特来电和星星充电等充电 站建设的推动力度。根据当前石家庄城市现有充电 基础设施发展与规划的相关要求，对充电基础设施进行优化建设或改扩建，并且应当在建设过程中严格按照规定实行。目前各大运营商充电桩已实现石家庄全覆盖，但随着电动汽车市场的逐步增加，公共充电站规模应持续扩大，缩小服务半径，进一步 提升快充占比。特别是高速公路、环城快速周边， 加大大功率直流充电桩建设，为中长途车主提供充电保证。3.2基于共享机制优化运营管理模式  针对当前充电桩建设中存在的部分充电设施维 护不及时的问题，可从优化充电桩运营管理的角度出发，将共享机制作为其管理依据，将更多私人充电桩引入到市场当中，实现共享充电双赢局面。在 当前互联网+的时代背景下，私人充电桩的数量不断增加，同时其规模也在呈现出逐渐扩大的趋势。 因此结合这一发展特点，应当将私人充电桩纳入到市场范围内，并以此实现对充电服务范围的进一步扩大。通过限时手段来释放已有供电潜能，将更多  处于闲置状态的私人充电桩纳入到市场当中，并对其进行统一管理，按照相关要求实现对充电需求的 合理调配。同时，通过该项制度的建立也能够进一 步为充电桩桩主带来额外的经济收益，实现双赢。 除此之外，还可以通过提升公共停车场运营管理模 式的方式实现对管理模式的优化。各运营平台应通 过峰谷电价机制，积极引导用户充电需求，按照削峰填谷的方式，改善高峰时段集中充电情况。针对 已经由政府定价管理的停车场，可实施限时免费政 策，针对短时间内的停车费用可适当降低或免费。 针对其他社会公共类型的停车场，应当积极鼓励各个运营商与停车场进行合作，并将停车费纳入服务 商的运营管理，以此进一步降低停车场内部充电费费用，降低电动汽车车主的充电负担。3.3针对不同区域制定补贴政策  针对当前社会公共停车场充电费用较高的问题， 为实现对其优化建设，应当针对不同区域内的电动 汽车充电提供不同的补贴政策。在制定补贴政策时， 应当充分考虑到各个区域范围内充电市场的具体需 求，以及未来需求变化的增长态势，除了结合资金补贴政策外，还应当不断丰富充电补贴方式和服务 类型。按照中心与郊区区分、不同性质区分等方式, 以此保障电动汽车充电桩建设规划布局与商业运行阶段的可持续发展。同时，完成对不同区域制定补 贴政策后，在具体实施时，还应当注意，不仅需要从电动汽车充电设施建设和投运数量上进行严格的核查，同时还应当针对充电桩在实际运营阶段的效 果以及其具备的服务能力进行综合考量，以此才能 够进一步保障补贴政策发挥其实际效用。3.4建立统一基础信息管理平台  当前，在石家庄城市内，包含的电动汽车充电 设施运营商主要有国家电网、特来电、星星充电等多家厂商。针对设备老旧、充电故障、设备损毁等问题，监管部门应加强管理，及时督促进行设备更新。对于长期占用充电车位的现象进行治理。由于运营厂商过多，用户常常需要应用多个APP上进行空闲充电桩信息查询，特别不利于用户使用。石家庄市可以建立充电基础设施信息管理平台，利用大数据、云存储等技术对石家庄不同的充电基础设施 信息进行统一监督管理，实现石家庄所有充电设施 的布局分析、运营分析、用户行为特征分析和数据统计。便于用户在一个平台下实现对所有设施的查 询，有助于实现各充电设施收费标准的统一，方便 设备运行维护等工作。  通过对多个 APP 充电桩信息的统一管理，一方 面方便了用户对于充电桩的使用，在另一方面也增加了运营厂商的收益。由于充电桩信息统一，增加 了访问APP的用户数量，与此同时，运营商也能够 减少自身APP管理人员数量，节省了一部分的人力资源支出，实现了多个运营厂商合作共赢的局面。4.电动汽车充电桩建设解决方案  安科瑞充电桩收费运营云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；用户通过微信小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。5.安科瑞充电桩云平台具体的功能①数据概览：统计该账户下所有充电站的充电数据统计。②充电站信息统计：地图上显示该账户下所有充电站的定位，以及所有充电桩的状态统计③地图查询：地图查询站点信息④充电站监控：可以按站点名称进行筛选，显示站点详情、充电枪列表、统计订单信息、故障记录1、可以按充电枪编号、状态、功率筛选充电枪列表2、点击某个充电枪编号后在进入充电枪监控页面3、实时监测变压器负荷，当负荷超过50%时，系统会限制新增开始充电的充电桩的功率，降为50%，当变压器负荷超过80%时，系统将不允许新增充电桩开始充电，直到负荷下降为止。⑤充电枪监控：统计该充电枪的订单信息，显示订单列表，故障列表1、充电过程中，实时显示电参量，点击实时曲线，在弹出框中显示电参量的实时曲线2、点击订单列表中的订单编号，跳转到该订单的详情页面。6. 产品选型  安科瑞为广大用户提供慢充和快充两种充电方式，便携式、壁挂式、落地式等多种类型的充电桩，包含智能7kw交流充电桩，30kw交流充电桩，60kw/120kw直流一体式充电桩来满足新能源汽车行业快速、经济、智能运营管理的市场需求。实现对动力电池快速、高效、安全、合理的电量补给，同时为提高公共充电桩的效率和实用性，具有有智能监测：充电桩智能控制器对充电桩具备测量、控制与保护的功能；智能计量：输出配置智能电能表，进行充电计量，具备完善的通信功能；云平台：具备连接云平台的功能，可以实现实时监控，财务报表分析等等；远程升级：具备完善的通讯功能，可远程对设备软件进行升级；保护功能：具备防雷保护、过载保护、短路保护，漏电保护和接地保护等功能；适配车型：满足国标充电接口，适配所有符合国标的电动汽车，适应不同车型的不同功率。下面是具体产品的型号和技术参数。7. 现场图片8结论  1) 以石家庄中心城区为例，该城市现存的充电 桩规划建设分布不均匀、公共停车场充电费用普遍较高和充电设施缺乏管理和维护。  2) 电动汽车用户存在使用场景较为集中、具有 三段式的用电高峰和部分用户存在里程焦虑心态的 特点，应根据用户行为，制定充电桩建设规划方案。  3) 通过扩大现有停车场充电桩的建设面积、优化充电桩运营管理模式和设立共享机制优化运营管理模式，为电动汽车车主提供更加方便的充电服务， 扩大充电服务范围；设置统一收费标准，对充电桩进行统一管理，满足用户充电需求。  4) 按照本文上述规划方案可初步实现对电动汽 车充电桩建设的优化，但除此之外，政府及有关部门还应当继续提高对充电桩建设的重视程度，为其各项建设活动提供规划控制保障、财政扶持保障、 运营管理保障以及电力技术保障等，以此促进充电桩建设的深化发展。【参考文献】[1]王功.聚焦“新基建”加快建设新能源汽车充电桩—以扬州为例J].现代工业经济和信息化,2021,11Q:49-51,60.[2] 刘洋.国家电网建成全球接入充电桩数量最多的智慧车联网平台[J].电力系统装备,2019(21):1.[3] 蒋慧敏，陈新，孟蜜蜜，等.常州新能源汽车充电桩建设及优化路径研究[J].时代汽车,2021(16):95-96.[4] 孙晓华，徐帅.政府补贴对新能源汽车购买意愿的影响研究[J].大连理工大学学报(社会科学版),2018,39(3):8-16.[5]企业微电网设计与应用手册2022.05版.作者简介：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070​

摘要：稳定的电力供应是保障企业正常生产的基础，因此如何保证电力设备的正常运行，是企业重点关注的一个问题。温度是表征电力设备运行正常的一个重要参数，在电力设备运行的过程中，如果发生超温运行，会降低设备的性能及使用寿命，引发设备故障，影响电网的正常运行，甚至引起电气火灾，造成巨大经济损失。采集关键电力设备接点的实时温度，克服有线温度监测系统存在的诸如线路多，布线复杂，维护困难，高压隔离等方面的不足，将测温传感器与无线通信技术相结合，将物联网技术与电力自动化技术相结合，实现智能化无线测温系统方案。无线测温系统具有结构简单可靠，扩展性好，布点灵活等特点,可以结合行业深层需求及其他技术，进一步在工业配电系统推广应用。关键词：化工行业测温 无源无线测温 电气测温 测温系统1 化工行业配电系统测温需求分析  随着我国经济建设的飞速发展,许多化工企业应运而生,化工工业是个庞大复杂的工业生产系统, 而企业的稳定可靠的供配电是保障正常生产的基础。化工企业配电系统有以下几个特点：（1）可靠性要求高，化工生产具有连续性，一旦供配电系统出现问题造成生产中断，会造成原料浪费；（2）负荷较大且较平稳，化工生产装置连续性高，整个供配电系统符合比较平稳，变化小；（3）逐步扩容，化工企业生产规模的扩大、新改建工程会带来新的用电负荷；（4）大功率电机负荷较多，需要大量电机为生产活动提供动力源。化工供配电系统中大量使用中低压开关柜、电动机等电气设备，对自动化程度和连续生产的高要求,不仅对其供电可靠性越来越高,而且对钢铁工业系统内关键的配电及电动机设备的稳定可靠性也提出了更高的要求。  在工业系统中，温度是表征设备运行正常的重要参数。随着工业用电负荷的不断增长，为了避免因设备发热而导致的突发事件，温度的自动监测已经成为工业安全生产的重要环节。化工生产运行中的电气设备通常长期工作在高电压和大电流状态，设备中存在的某些缺陷会导致设备部件的异常温度升高。造成温度与接触电阻值的恶性循环，最终会导致设备不能正常工作，甚至烧毁，温度过高可能会引起燃烧、爆炸甚至设备损坏或质量事故。高压电气设备，由于故障测试手段有限，特别在开关柜内温度超限点更不易被发现。随着温升时间的延长，温度超限处将因发热而加大氧化程度，进而可能造成烧毁母线、触头、接点毁盘，并引发下游大范围供电线路或重要用电设备突然停电,造成巨大的直接和间接经济损失。近年来,传感器及物联网,设备的在线监测,及大数据分析等技术的快速发展,结合化工工业的特点及需求,新技术的研究与应用对解决此类问题提供了新的解决方案。2 应用方案及项目案例综  某高分子合成公司坚持科技创新，在新环保、新材料、新能源等领域掌控了大量自主知识产权，在新型环保制冷剂、氟硅高新材料、离子膜等方面打破了多项外国技术垄断，实现了国产化替代，是格力、美的、海尔、海信、大金、三姜、长虹等国内外企业的供应商。当前，公司牢牢抓住中央供给侧结构性改革和省新旧动能转换重大机遇，紧紧围绕科技创新这条主线，着力打造“两个替代”和“智能制造”新引擎，在经济新常态下焕发出勃勃生机和活力，经营效益持续攀升。  整个工厂配电10KV系统采用单母线分段，2段进线互为备用；每段进线容量均按照12500KVA容量设计，都能满足全厂区生产运行需求。2进线与母联3个断路器只能合闸2个，母联设置备自投装置。电动机回路要求单独控制，要求柜顶小母线合母、控母、装置电源需设置双小母线。0.4KV系统采用变压器分列运行，中间设置母联柜，并设置防并列连锁，母联配置备自投装置。工艺负荷二级负荷主用电源引自各母线段，备用电源引自厂区箱变。UPS、DCS、控制室主用电源引自1#变压器母线段，备用电源引自应急母线段（应急母线段设置双电源转换开关，主电源引自2#变压器母线段，备用电源引自厂区箱变630A断路器）。  本次项目针对厂区高低压配电室内的10Kv高压柜和0.4Kv低压柜内关键电气连接点进行温度监测。项目要求测温产品能长期稳定运行，并实现配电室本地温度监测及告警和远程温度的监视。经过技术对比,使用无线无源温度传感器+温度采集显示装置+温度监测系统的方案,准确的采集关键部位的温度信号 ,通过控制中心的无线测温监测系统,实现温度信号的实时监测,超温部位及设备准确定位,超温报警,保证关键设备寿命及生产连续性,减少及避免潜在事故的风险。并且测温系统实现了测温信号的移动运维,不仅可以通过智能手机实时监控到关键设备的温度,并能在超温时自动发出报警信号,及时推送到具体负责人员的智能手机终端,实现高效的问题处理,很大的降低配电装置及电气设备事故风险,保证供电可靠性,生产连续性及安全生产。2.1 无线无源测温:温度传感器+Sub-1G  经过技术对比,选定 ATE400无源无线温度传感器应用于高低压开关柜关键部位测温。其主要性能参数如表1所示.表1 ATE400温度传感器参数表  ATE400无源无线温度传感器基于一次电流进行感应取电,与测量点直接接触可以确保高性能的准确的温度监测。并且,ATE400非常小巧不占用空间,便于安装调试及后期维护。 ATE400无线通信采用Sub-1G通信技术确保有可靠和强大的通信能力。ATE400的图片及在项目应用中的场景如图1所示。本项目每个回路配置有6个温度传感器，共计三千余只。图1 ATE400传感器外观及现场高低压柜触头/电缆头应用2.2 测温采集显示装置  开关柜就地测温显示单元选用ARTM-Pn，每面高低压柜配置1台。ARTM-Pn可无线接收多达60个ATE400传感器的数据，传感器和显示单元之间通过数字ID进行识别，准确定位每个电气发热点的温度。测温装置嵌入式安装在高低压柜面，实时显示各点温度，并且可以根据用户设定预警、报警温度值，实现高温预警、超温告警、相间温差报警、温度突变量告警等功能，装置可存储120条带有时标的告警记录，同时告警时继电器出口可以控制声光报警器帮助用户及时发现故障，尽快分析查找设备故障原因，恢复正常供电。测温装置所有温度数据都可以通过485接口(Modbus-RTU协议)接入边缘计算网关，实现网络组网，将数据上传至无线测温系统。ARTM-Pn测温装置主要性能参数见表4，外观及项目应用中的场景如图2所示。表2图2 ARTM-Pn测温装置外观及现场应用2.3 无线测温系统网络架构  由于测温传感器分布区域广,数量多,测温系统架构采用以太网作为主要架构。现场的各个ATE400温度传感器通过无线传输到温度接收显示装置，温度接收显示装置通过485接口（Modbus-RTU 通信协议）将温度信号传输到各个现场的网关。网关将协议装换为Modbus-TCP 规约,并经现场的以太网交换机,通过光纤通道传输到控制中心的工作站中。测温系统云服务器也接入通信网络,将各ATE400的测温数据上传到云平台,以供智能手机的APP使用。系统网络架构如图3所示。图3 测温系统网络架构图2.4无线测温系统  无线测温系统将变配电站内安装ATE400温度传感器的开柜温度数据进行采集处理,实现远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：温度显示：就地监控主机显示配电系统内每个测温点的实时值，同时实现远程电脑WEB/手机APP远程查看数据。温度曲线：查看每个测温点的温度趋势曲线。运行报表：查询及打印各测温点指定时间的温度数据。实时告警：系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。历史事件查询：能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。图4 无线测温系统温度显示、报表及曲线等界面3安科瑞温度在线监测系统解决方案3.1概述  电气接点在线测温装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触头、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测，防止在运行过程中因氧化、松动、灰尘等因素造成接点接触 电阻过大而发热成为安全隐患，提高设备安全保障，及时、持续、准确反映设备运行状态，降低设备事故率。Acrel-2000T无线测温监控系统通过RS 485总线或以太网与间隔层的设备直接进行通讯，系统设计遵循国际标准Modbus-RTU、Modbus-TCP等传输规约，安全性、可靠性和开放性都得到了很大地提高。该系统具有遥信、遥测、遥控、遥调、遥设、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能，可以监控无线测温系统的设备运行状况，实现快速报警响应，预防严重故障发生。3.2应用场所  适合在泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等厂矿企业、变配电所等电力设备的温度监测。3.3系统结构温度在线监测系统结构图3.4系统功能测温系统主机Acrel-2000T安装于值班监控室，可以远程监视系统内所有开关设备运行温度状态。系统具有以下主要功能：温度显示显示配电系统内每个测温点的实时值，也可实现电脑WEB/手机APP远程查看数据。温度曲线查看每个测温点的温度趋势曲线。运行报表查询及打印各测温点指定时间的温度数据。实时告警系统能够对各测温点异常温度发出告警。系统具有实时语音报警功能，能够对所有事件发出语音告警，告警方式有弹窗、语音告警等，还可以短信/APP推送告警消息，及时提醒值班人员。历史事件查询能够温度越限等事件记录进行存储和管理，方便用户对系统事件和报警进行历史追溯，查询统计、事故分析等。3.5系统硬件配置  温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元，通讯层的边缘计算网关以及站控层的测温系统主机组成，实现变配电系统关键电气部位的温度在线监测。4 结语  无线测温装置及系统在化工企业的智能化测温应用, 解决了长期以来电气设备需要人工现场测温，数据存储困难等问题，大大减少了设备检修预试停电次数和时间，减轻了日常巡检的工作量。测温系统提供温度异常告警、实时设备温度采集、周期性温度监测及报表、设备状态评估等功能,能减少及避免重大因温度导致故障的发生。系统运用效果良好,大量减少了运维及管理人员的工作量,提高了检修操作的准确度。其次,随着技术的发展和其它传感器的应用,从不同角度获得关键设备及系统的数据,更客观地进行设备及系统监测,作为下步研究工作方向之一。随着社会的发展，企业生产用电的需求越来越大，电力无线测温提供一种新的测温方式，对配电系统内的设备安全稳定运行具有重要意义。作者简介：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

摘要细数物业管理行业快速发展的过程，多业态经营逐渐成为多家企业的重要发展战略。非住宅业态因其市场空间广阔、盈利能力远高于住宅业态，很大程度上吸引物企争相布局。学校物业作为非住宅业态的新型模式，属于尚未成熟的产业，抢先布局这一赛道毫无疑问将是物企提高企业竞争力的重要途径之一，而校园能效管理平台的使用对于校园节能和提高企业管理效率具有重要意义。关键词高校物业管理 校园节能 能效管理平台1引言 近年来，因国家政策文件的有力支持，高校后勤保障能力、运行效率和服务质量显著提高，高校后勤社会化改革成果有目共睹，这也为学校物业管理的创新发展指引了方向。 高校后勤与物业管理之前存在一定的共性，成熟的物业管理行业参与到高校社会化改革是顺应双方改革和发展的必然产物。物业企业利用自身竞争优势在高校后勤服务中心寻找切入点，通过市场化运行，契约方式把控服务质量和价格，为高校提供后勤保障，这种模式不仅可以实现后勤与学校分离，推动高校后勤社会化改革进程，而且是物业管理行业开拓学校物管领域的契机。2市场空间 我国自实行高校后勤社会化改革以来，学校物业管理行业的市场空间不断扩大。根据教育部公布的统计数据，2021年，我国各级各类学校数量为52.93万所，在校生2.91亿人。其中高等学校数量达到3012所，较2015年增加452所，复合增长率2.8%；在校生数由2015年的2625.3万人增长至2021年的3496.1万人，复合增长率为4.9%。各种形式的高等教育在学总规模4430万人。由此可见，我国普通高校及在校生数量均呈现持续增长态势，为高校物业管理服务带来巨大市场空间。 2021年发布的“十四五规划纲要”中针对普惠性幼儿园、基础教育、职业技术教育、高等教育等明确提出提质扩容工程。若按照每年2.82%的增长率进行估算，预计2025年，我国高等教育校舍面积将达到12.09亿平方米。根据统计，2020年500强物业企业学校物业费平均水平为3.48元/（平方米·月），随着物业服务内容的不断丰富，物业服务收入还有进一步提升的空间。若按照3.50元/（平方米·月）的物业费水平以及80%的市场化水平保守估计，预计2025年，高等教育物业市场空间约为406亿元。 此外，物业企业除了布局高校物管服务之外，还涉足中小学后勤服务。中小学后勤改革工作是伴随高校后勤社会化改革的进程而逐步推动，随着中小学后勤市场化机制不断完善，学校物业管理的市场容量会进一步扩充。2020年，我国中小学校舍建筑面积约为21.65亿平方米，相较2015年的16.95亿平方米，复合增长率为5.01%；若按照每年5.01%的增长率进行估算，预计2025年，我国中小学校舍面积将达到27.65亿平方米。按照3.50元/（平方米·月）的物业费水平以及30%的市场化水平保守估算，预计2025年，中小学物业服务市场空间约为348亿元。 这样巨大的市场规模也让众多物业企业盯上这块蛋糕。克而瑞物管数据显示，2020年，500强企业中有342家企业涉足学校物业服务，占比68.4%，较2019年略有提升。同时，500强企业学校物业总管理面积达8.9亿平方米，同比增加15.52%。因此，面对剧烈竞争，提升管理效益和竞争优势对于校园物业管理行业具有重要意义，对高校学生公寓采用高效的智能化用电管理措施，消除违规用电带来的安全隐患，利用校园综合能效管理平台通过技术手段降低学生公寓能耗就具有相当重要的意义。3 安科瑞电气针对高校物业管理推出能效管理解决方案--AcrelEMS -EDU校园综合能效管理平台3.1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。3.2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。AcrelEMS-EDU高校综合能效平台提供校园用能实时在线监控、能耗数据统计分析、空调智能管理、用能排名、节能评估、宿舍恶性负载监管等功能。3.3平台架构图1 安科瑞能效管理方案架构拓扑4 高校综合能效解决方案4.1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。4.2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。4.2.1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。4.2.2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4.2.3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不可缺的。充电桩应用管理同样是校园生活服务中必不可缺的一部分。4.2.4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。4.3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。4.4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。5 平台部署硬件选型5.1电力监控与运维平台5.2后勤计费管理5.2.1宿舍/商业预付费平台 5.2.2充电桩管理平台5.3能源管理系统5.4智慧消防系统5.4.1电气火灾监控系统5.4.2消防设备电源监控系统5.4.3防火门监控系统5.4.4消防应急照明和疏散指示系统6 结束语 通过以上介绍可以看出，校园综合能效管理平台安装简单，使用方便，容易管理，且智能化和自动化程度高，并可实施远程监控。是实现高校的用能科学管理，减少企业的管理量，提高控制能力，加强相关校园物业单位竞争力的有效解决方案。对于严格控制公寓违章用电，消除公寓用电隐患，防控公寓火灾事故的发生将起到十分积极的作用。参考文献[1]安科瑞高校综合能效解决方案2022.5版[2]安科瑞企业微电网选型手册2021.10版[3]CCLE教育后勤展.这个千亿级蓝海市场，越来越多物业企业已经瞄准...作者简介：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

摘 要：环保用电监管云平台依托物联网技术、电力参数传感技术，24小时不间断采集企业总进线、生产设备和污染治理设备用电回路的数据，通过设备运行工况分析、越限分析、停/限产分析、关联分析等，及时发现环保治理设备未正常工作的情况及实时监控限产和停产整治企业的生产状态，对治污设施异常、停限产期间违规生产等进行告警，减少及杜绝用电异常及设备异常，防止企业在污染物监管过程中的偷排、减排、漏排等情况。同时，对VOCs、烟尘、废水等污染物排放结果进行监控，避免企业排放超标违法，使企业严格执行排放标准。此外，以视频或门禁监控作为辅助手段减少监管盲区，形成了污染治理过程加结果的监管治监控，合理解决了环境执法力量薄弱、监管到位难度大等问题。1 项目概述 加快全市排污单位生产设施及污染防治设施工况监测和挥发性有机物在线监测系统建设，对企业生产设施、污染防治设施运行状态实行24小时不间断监控，合理发现企业污染防治设施闲置、差别化管控和重污染天气应急响应落实不到位等问题，助力环境执法监管提升科技化水平。工况监测数据与污染源在线监测实现数据衔接，能够发现生产负荷波动时排放强度恒定不变或未与生产负荷相一致的变化趋势等异常线索，实现治污过程和治污结果的同时监管。所有企业生产设施及污染防治设施，须安装工况监控系统。在排口处安装有组织型挥发性有机物在线监测系统，监测项目至少包含非甲烷总烃及废气参数温度、压力和流速。系统建设及技术要求主要包括：● 符合HJ212-2017《污染物在线监控(监测)系统数据传输标准》、HJ477－2009《污染源自动在线监控(监测)数据采集传输仪要求》● 工况监测点位覆盖主要生产设施及治污设施，通过对生产设施、污染防治设施的工作电流进行实时采集，准确反映被监测设备的运行情况。生产设施工况监测点位安装在排污单位的生产线总回路或主要生产设备回路上，反映排污单位产污设施、停限产、错峰生产执行情况；治污设施工况监测点位安装在排污单位污染治理设施总回路或主要治污设备回路上，反映污染治理设施运行情况。● 污染源挥发性有机物在线监测设备的采样探头在烟囱上的安装位置应符合HJ75规范要求，能够同时监测TVOC、烟气流速、烟气温度、烟气压力。2 系统结构 多功能电表安装在企业端生产设施、污染防治设施用电回路,测量回路的全电力参数，通过LoRa无线通讯与DTU进行通信，再由DTU通过4G全网通上传至环保用电监管云平台云端服务器。 污染源挥发性有机物在线监测设备的采样探头安装在烟囱上，测量TVOC、烟气流速、烟气温度、烟气压力等非电监测因子，通过485与数采仪进行通信，再由数采仪通过4G全网通上传至环保用电监管云平台云端服务器。DTU和数采仪能够就地显示采集的数据，并且本地存储30天数据，可实现数据断点续传，当网络恢复正常时继续上传断网期间存储在本地未完成上传的数据，数据以HJ212-2017污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准传输至环保用电监管云平台云端服务器。 环保用电监管云平台部署于阿里云服务器，接收、统计、存储、展示数据，向环保管理人员提供WEB、移动端APP访问，环保管理者可使用网页、手机APP等形式应用平台功能。平台详细拓扑结构如下：3 系统功能3.1 登录 在浏览器打开平台链接、输入账户名和权限密码，进行登录，防止未授权人员浏览有关信息。扫描左上角二维码下载APP，可在移动端进行日常管理。3.2 首页 首页展示接入企业的概况，治污设施的运行情况、污染物排放情况、停限产的执行情况等。3.3 实时监控3.3.1 用电监控 展示生产设施、污染防治设施用电回路的电力参数及设备运行状态。3.3.2 非电监控 展示排口的污染物排放情况。3.4 应急减排管理3.4.1 减排生产执行报告 查询企业减排生产执行情况，支持导出成报告。3.5 异常管理3.5.1 异常查询 显示异常记录及处理进度，异常类型包括停限产异常、治污设施异常、电参量越限、排放超标等。3.5.2 异常处理 针对异常记录进行处理，可上传图片、文档、视频等附件，支持批处理。3.5.3 异常申报 针对异常报警信息进行申报，支持批量处理。3.5.4 申报审核 针对申报的异常进行审核，如果审核驳回，则流程会重新回到异常申报阶段，需要重新进行申报处理，支持批量处理。3.5.5 异常统计 统计所有企业的各类异常出现次数且对于单个企业或者单类异常进行统计。3.6 企业综合统计3.6.1 设备状态列表 统计监测设备的运行状态，包括运行、停机、失联，可以查看采集的实时数据。3.6.2 点位运行情况统计 以行业和行政区统计当前企业数量、在线企业、失联企业、总表数量、产污设施数量、污处设施数量，以及监测点位状态情况。3.6.3 企业用电数据对比 以曲线的形式展现企业在一段时间内的用电情况，支持多个企业对比。3.6.4 区域异常统计 按照行政区统计异常发生情况，可导出成excel表格。3.6.5 设备用电量统计 统计各企业的用电量，可导出成excel表格。3.6.6 VOCs统计 可按日、月、年统计VOCs各监测因子数据采集情况，可导出成excel表格。4 系统应用价值4.1 社会收益 项目建设有利于保障人体健康，提高市民满意度，建设美好城市，构建和谐社会；有利于促进经济和社会的可持续发展，“经济建设、城市建设、环境建设同步规划、同步实施、同步发展，实现经济效益、社会效益、环境效益”三统一；有利于加强日常污染源监控和突发事件快速预警响应工作，做好“平战结合”，努力保障区域生态环境安全，改善区域环境质量。 实现从人防到技防、从计划监察到状态监察的转变，提升环境监察执法效率。从而更好的监督考核错峰生产期间排污企业停限产任务的执行情况，解决大气污染防治背景下的污染源企业监管困境。建立企业生产、排污、治理全过程的监管治模式，从结果监测到过程+结果监管，加强源头防控，促进大气环境质量改善，提升环境监察执法效果。 对企业生产数据、治污数据、排污数据进行关联分析，建立差别化评价体系。识别可疑违规排污企业，进一步缩小网格化监管的网格范围，实现小尺度溯源，同时，进一步分析其存在的具体违规行为，提高监管效率。执法人员依据监测结果，针对性进行现场核查，用数据和事实说话，有力威慑违规排放行为。4.2 经济收益 低成本解决“过程+结果全过程监测”规模化推广难题。 系统的风险预警功能帮助企业合理降低生产事故风险，实时预警提醒机制能够避免无意超标违法，提升企业管理质量。 系统的运行效能评估和计量体系的建立能够优化企业用能，减少因过度治理造成的能源及成本的浪费。 依托大数据分析、移动互联网、物联网技术，实现远程实时监控企业生产、治污、排污状况，可合理减少对企业现场检查频次，提高政府部门的工作效率，解决环保系统人手不足与企业数量大的不对称问题。同时避免干扰企业正常生产经营活动，降低企业迎检负担，进一步深化“放管服”，提高对企业的监管服务水平，形成治理过程管控有力、污染源排放真实合理，排污企业、公众及环保主管部门共建、共治、共享的良性互动的良好营商环境，实现政企双赢。5 产品特点5.1 全电参量测量智能模块ADW400● 有功电能精度：1级，无功电能精度：2级，电压、电流精度：0.5级● 电压规格：3×57.7/100V、3×100V、3×380V、3×220/380V● 电流规格：3×1.5(6)A，3×20(100)A，3×80(400)A，3×120(600)A● 工作温度：-25℃~+55℃● 相对湿度：≤95℅（无凝露）● 支持470Mhz Lora无线通讯、RS485通讯● 支持全电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F）● 支持正反向有功、无功电能● 支持标准DIN35导轨安装● 具有校准证书5.2 无线DTU AF-GSM500● 支持460Mhz~510Mhz Lora无线通讯，频道和扩频因数可设置● 工作频段：TD-LTE/ FDD-LTE/WCDMA/TD-SCDMA/ GSM/ EVDO/CDMA2000，包含联通、移动、电信4G网络● 传输速率：4G网速上行2Mbps，下行68Mbps● 工作温度：-40度~85度● 湿度范围：0~95% 无凝露结霜● 支持LORA无线组网，通过将通讯数据在无线信号之间互转，LORA监测支持中继器模式，满足用于增强主、从站之间的LORA信号强度● 支持不低于100台监测设备的数据采集● 支持固定IP和动态域名解析方式连接数据中心● 支持HJ212-2017污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准● 支持一址多发，数据可同时上传到3个以上不同的平台● 宽范围直流电源输入，工业级设计● 数据采集器支持服务器远程升级，版本更新时无需到现场升级● 边缘计算：对采集的数据进行实时分析、处理和运算，分担主站数据处理压力，节省网络带宽● 具备就地显示屏，可查看实时数据，历史数据，并且具备一定的人机交互能力，可直接修改一些参数● 具备数据存储功能，存储时间1年● 具备断点续传（无法联网的情况下 将数据先保存起来，等网络恢复后再上传）● 支持远程修改配置、远程查看实时数据和历史数据，历史数据主动补传5.3 数据采集传输仪AF-HK100● 支持460Mhz~510Mhz Lora无线通讯，频道和扩频因数可设置● 工作频段：LTE-FDD/LTE-TDD/CDMA，包含联通、移动、电信4G网络● 传输速率：4G网速上行50Mbps，下行150Mbps● 工作温度：-20℃～+60℃● 储存温度：-40℃～+80℃● 相对湿度：≤95%RH● 电磁兼容：GB/T 17626.2静电放电抗扰性试验 3 级；GB/T 17626.4电快速瞬变脉冲群抗扰性试验 3 级；GB/T 17626.5冲击（浪涌）抗扰性试验 4 级● 具备不少于6路RS485/RS232 串口，8路模拟量输入通道（电流电压信号可配置），8路开关量输入通道（有源湿接点（DC12V）/无源干接点可配置）以及4路开关量输出通道（无源干节点，触点容量 DC30V/5A、AC250V/5A）● 支持LORA无线组网，通过将通讯数据在无线信号之间互转，LORA监测支持中继器模式，满足用于增强主、从站之间的LORA信号强度● 支持固定IP和动态域名解析方式连接数据中心● 支持HJ212-2017污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准● 支持一址多发，数据可同时上传到3个以上不同的平台● 数采仪支持服务器远程升级，版本更新时无需到现场升级● 数采仪具备不小于7英寸触摸显示屏，并且具备一定的人机交互能力，可于本地进行监测参数管理设置，实时，历史数据查询，采集周期自定义等功能● 数采仪具备至少16GB本地存储空间并支持外置SD卡扩容● 具备数据存储功能，存储时间不低于6个月，监测数据记录存储需满足至少存储14400条记录，且支持历史记录通过U盘等形式导出● 数据采集误差≤1‰，系统时钟计时误差±0.5‰● 具备ups后备电池，要求外部电源断电后，可持续供电至少6小时● 设备具备断点续传（无法联网的情况下 将数据先保存起来，等网络恢复后再上传）● 支持远程修改配置、远程查看实时数据和历史数据，历史数据主动补传● 支持本地操作日志存储管理● 具备用户管理功能，支持分系统管理员及一般操作人员两种权限，可根据用户名密码登录6 结语 AcrelCloud-3000环保用电监管云平台通过监控生产设备以及污染治理设备的运行过程，提前介入，实现预警预控的管理模式，从源头控制污染的产生，做到将污染扼杀在摇篮里。同时，对污染物排放结果进行监控，并以视频或门禁监控作为辅助手段减少监管盲区，形成了污染治理过程加结果的监管治监控，提升了环境监管的信息化、智能化水平，助力实现对排污企业的差别化和精细化管理。证书报告​

周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801摘要：安全科学用电是保障高校教学科研及办公的基础条件，随着现代化教学、电子图书馆等先进教学手段的不断引入，智能给排水、变频空调、电梯传送系统等配套设施以及电子镇流的照明灯具设备等大量非线性电力电子设备涌现，很多高等院校和科研院校的实验室做科研项目时，会应用到很多高新仪器、仪器，导致整个高校的供配电系统出现谐波污染、无功功率、三相不平衡等电能质量问题，并对配电系统的电能质量产生巨大的影响和危害。通过对谐波进行治理，可有效提高配电系统运行的稳定性。延长教学配套设备及电力设备的使用寿命，降低故障率，减少配电系统安全隐患，节约能源。关键词：高校供配电系统；电能质量；谐波危害及治理；无功补偿；系统解决方案0.引言  学校的智能化办公大楼、教学楼的空调和照明设施、高校工程中心变频器设备、高校图书馆及学术报告厅大量使用各种舞台灯光、音响和升降设备以及电子信息用电设备和LED灯具，另外包含高校实验室的仪器测量实验设备等，都会给系统带来严重的谐波污染，学校配电系统的电能质量问题很可能导致设备损坏、影响正常教学进度等不良影响，所以对学校行业的电能质量治理显得尤为重要。1.图书馆及学术报告多功能厅  图书馆及学术报告多功能厅作为重要的科研、学术会议和文化交流场所，涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等，设备运行所要求的高安全性和准确性对电能的使用提出更高的要求。这些非线性负荷大量使用带来严重的电力污染，谐波带来电力系统的不稳定，对电气设备产生危害。普通照明大量采用LED灯具，导致照明配电干线电流波形有畸变，产生的谐波电流主要为3N次谐波为主，对N线的影响较大。多功能厅舞台灯光谐波主要是由晶闸管调光器引起，每个调光器实质是一个单相交流调压器，调光器输出电压波形除含有50Hz的基波成分外，还含频率为基波分量整数倍的高次谐波。这些高次谐波通过导线传导到其他负载，引起电源电压波形畸变，且以3、5、7次谐波为主。多功能厅舞台音响是一些专业电子信息设备，尤其是电声学系统、通信系统会产生大量3、5、7次谐波。多功能厅舞台升降设备产生大量的3、5、7次谐波电流，是主要的谐波源。2.高校供配电系统谐波源及其特点  高校供配电系统中的谐波源主要来自四个场所：综合教学办公楼（涉及电梯、变频空调、水泵、照明设施、计算机通信设备等）、图书馆及学术报告多功能厅（涉及大量各种舞台灯光、舞台音响、舞台升降设备以及LED显示屏电子信息用电设备和调光器、LED荧光灯等）、科研场所及实验室（涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等谐波源)和体育馆及校史馆（涉及变频空调、风机通风设备和数量较多的LED荧光灯等），具有频谱宽、畸变率高、种类杂和数量多等特点。2.1综合教学办公楼  高校中教学办公楼常用到的负载设备有电梯、变频空调、水泵、照明设施、计算机通信设备等，目前学校均使用多媒体教学，计算机的数量很多，此外服务器等数据存储系统配有UPS等备用电源。个人电脑的开关电源及UPS均为谐波源，会产生大量的3、5、7、9等（2n±1)次谐波；学校安装的空调基本都是变频空调，电梯也是采用变频驱动的三相负载，会产生大量的3、5、7、9等（2n±1)次谐波，影响到整个学校供配电系统的稳定性；同时学校中照明设备大部分使用的是荧光灯，荧光灯会产生较高的3次谐波。2.2科研场所及实验室  实验室作为重要的教学科研场所，由于高校的教学和科研要求，大量的敏感设备需要“干净”的电网环境以保障系统的正常运行。例如很多理工科高校的实验室包括自动化系的嵌入式系统实验室、工程物理系的加速器实验室、生物医学系的核磁共振谱仪实验室、材料系的烧结实验室，一般皆会涉及高新仪器、仪器测量设备、开关电源、整流/逆变器、UPS/EPS等，同时也是作为较大的谐波源。类似嵌入式系统实验室等存在大量开关电源负载的场所由于其负载的特点，会产生明显的3次、5次和7次谐波，需要特别注意3次谐波电流对中性线的影响。3.谐波危害  高校的供配电系统中使用大量非线性负载导致谐波电流和谐波电压的出现，对整个供电电网是一种污染，同时谐波对其它用电设备的正常运行也会造成危害。高校所涉及到的非线性负载设备对配电系统产生的谐波的危害主要体现在如下方面：3.1对电网的影响  高校中非线性负载设备产生的谐波若流入电网，会造成电网的波动，增加电力系统损耗，使设备发热，影响设备使用寿命。此外n次谐波会使并联的无功补偿电容器（容抗）与系统（感抗）之间发生并联谐振，造成电容器组的过电压和过电流。3.2对变压器的影响  谐波电流使变压器的铜耗增加，谐波电流的存在，不仅会降低系统供电质量，增加变压器及系统损耗，还会影响系统功率因数，降低变压器的使用裕度和使用寿命。变压器一次侧绕组若为三角形联结，由于高校图书馆及学术报告多功能厅采用大量的LED灯和LED显示屏，其产生的大量3次谐波电流会在变压器一次侧所形成的一个闭合回路内流通，进而增加变压器本体的铜损和铁损，使变压器运行温度升高。4.高校电能质量主要特征  （1）教育始终是国家重视的部分，各地高校建设依然是国家关注的重点。  （2）高校科研实验室和图书馆及学术报告多功能厅作为重要的科研、学术会议和文化交流场所，其涉及到的较多非线性负载设备严重影响了整个供配电系统的电能质量，因此需要针对性的进行电能质量治理。5.高校电能质量监测与治理系统解决方案5.1解决方案  高校用电负荷主要是照明、电梯、空调，这类负荷较轻电能质量比较好，往往产生大的谐波较少。但是在高校的实验楼有很多特殊的实验设备，含有一些非线性设备，会产生谐波，电能质量较差。会给电力系统带来严重的谐波污染，学校配电系统的电能质量问题很可能导致其他用电设备损坏、影响正常教学进度等不良影响，所以对学校行业的电能质量治理显得尤为重要。  安科瑞电气提出的电能质量监测与治理系统解决方案可满足电力监控管理、运维与电能质量治理等方面的需求，致力于为高校提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足高校的需要，为高校的整体运作创造价值。5.2方案特点  （1）高校电能质量监测与治理系统除作为本地终端为高校后勤运维人员提供电能质量监测、治理与设备运维等功能外，亦可通过接入AcrelEMS-EDU校园综合能效管理系统平台，为高校提供远程在线服务和运维管理；  （2）采用全控型技术实现高校用电的电能质量；  （3）专业化的电能质量监测：电能质量实时在线监测，测量精度高、测得准，符合IEC61000-4-30标准；  （4）电能质量监测与治理系统装置采用整体设计，并可通过上位平台实现统一管理和闭环控制；  （5）高品质电能质量治理：配套电力电子装置技术过关、质量过硬，具备网络化、可调控、快速响应的性能；  （6）电能管理务业务综合协同：配电监控管理与运维、电能分析与电能质量数据共享融通，为高校的电能供给与消费提供控制手段。 6.安科瑞电能质量监测与治理产品选型6.1集中治理  高校建筑中良好的电能质量是保证正常教务教学工作的前提和基础，可通过电能质量在线监测装置对整个学校的低压供配电系统（10KV至0.4KV）进行电能质量在线监测，其中包含功率因数监测、谐波分析和记录、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体，能够满足学校整个供电系统电能质量监测的要求。由于高校建筑中一般会涉及到电梯、变频空调、大型水泵、照明设施及数量较多的计算机、投影仪和音频等网络通信设备，上述设备在运行过程中会产生各种谐波和无功需量，为减少谐波对电网侧的危害和影响，同时确保无功功率因数达到国标要求值，避免罚款，可采用配电房集中治理的方式，其集中治理的产品选型见表1。表1电能质量监测及集中治理产品选型表6.2末端治理  针对末端采用大量LED灯照明设备及调光器等负载的场所，例如图书馆、学术报告多功能厅和体育馆等，由于该类照明装置主要负荷类型为开关电源型，谐波电流以3次谐波电流为主，3次谐波电流作为零序电流，三相矢量角度一致，因此向N线进行叠加，导致N线电流过大，对整个配电系统的影响较大，因此需要单独进行末端治理；另外科研实验室中大量的敏感设备需要“干净”的电网环境才能保障系统设备的正常运行，为了降低非线性负载对其他设备谐波的影响，也需要针对性地进行就地治理。其末端治理的产品选型见表2。表3末端治理产品选型表7.湖北省某高校电能质量治理项目案例7.1项目背景  以湖北省某重点高校电能质量治理项目为例，根据学校后勤人员反馈，该校主校区综合教学楼频繁出现跳闸现象，另外高校食堂配电房电容柜内电抗器出现烧焦和N线线缆过热的情况，由于综合教学楼和食堂分别涉及变频空调、计算机通信设备、LED灯照明和水泵等负载，运行过程中会产生谐波并对整个供配电系统造成影响，现对综合教学楼和食堂所在的配电房进行测量，并根据相应的电能质量数据给出相应的治理方案。7.2测量结果 （1）主校区综合教学楼配电室谐波测量数据（2）食堂配电室谐波测量数据  从上述两组测量数据可以得出综合教学楼的谐波主要为5次和7次为主，电流畸变率最多为22%，对于5次和7次谐波可通过在配电房集中治理，消除谐波对整个供配电系统、变压器、无功柜和其它用电设备的影响，从而保证正常的教学工作；食堂配电室谐波较严重，3次和5次谐波已超过了国家GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》0.38KV系统各次谐波及谐波电流值标准。现场电容柜串接7%电抗，3次和5次谐波流入电容柜，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，使电容器的运行电流变大，温升变高，引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。由于3次谐波属于零序谐波电流，三相矢量角一致，会在N线上进行线性叠加，N线电流约223A，已经超过了相线上的电流值，N线电流过大会造成中性线超温、绝缘老化，发生接地故障，从而导致中断供电甚至发生电气火灾，可对其进行末端就地治理，防止谐波对N线造成损害，保护线路，同时减少火灾的发生。7.3治理方案  根据综合办公楼和食堂的谐波测量结果，并各自给出相应的电能质量系统治理解决方案，具体方案如下：  方案一：集中治理：建议配电房无功柜改造，现场电抗器的电抗率为7%，应改为14%电抗，可以抑制3次和5次谐波流入电容柜而导致电容损坏，并结合AnSin-G Ⅰ型有源谐波治理系统装置进行集中谐波治理，消除谐波对配电系统的干扰，保证良好的教学工作；或将无源电容柜更换为AnCos-G Ⅰ型有源无功补偿系统装置进行无功补偿，同时在满足裕量充足的情况下可补偿谐波电流。  方案二：就地治理：由于食堂涉及较多LED灯照明设备和通风机，建议在食堂的各楼层配电间或负载末端加装ANSNP中线安防保护器，治理3N次谐波和三相不平衡导致N线电流过大问题，达到终端治理谐波的目的，避免谐波影响到整个配电系统和其他用电设备，保护N线，减少电气火灾的发生，保障师生的人身安全。7.4类似案例  北方民族大学项目、广东师范大学河源校区电能质量改造项目、中国药科大学项目、南京农业大学白马教学科研基地增容工程项目8.结论  随着现代化教学、电子图书馆等先进教学手段的不断引入和加深，大量的非线性电力电子设备涌现，在提升高校综合教学质量的同时，也给整个学校的供配电系统的电能质量带来了严峻的考验，特别是多功能报告厅和科研实验室等，负载设备多样，谐波产生和变化有很大的随机性和复杂性。通过对高校建筑供配电系统的电能质量进行研究，并结合系统平台提出合理的整体解决方案，对改善高校的供电质量，提高电网的安全和经济运行以及降低能耗，保障教学设备的性能，提高教学质量，保障师生安全均有重要意义。作者介绍：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801摘要：能源与发展的矛盾已成为当今世界关注的焦点，高等学校做为一个特定的环境，近年来办学规模、校园面积、师生数量急剧增长，对能源的消耗也大幅提高。为抑制能源不合理增长，实现低碳发展，本文通过对校园能源管理平台的研究，以达到使用网络系统对能源进行监测、控制和降低消耗的目标。关键词：能源;管理平台;数据采集分析;网络一、引言  进入新世纪以来，能源与发展的矛盾成为当今世界关注的焦点。我国能源相对匮乏，更需要合理利用资源，并将其作为经济和社会发展的一项长远战略方针。近年来国内外的研究机构和企业均对能源管理系统的研制给予较大的投入，如德国西门子公司开发的Simaris管理软件，在大型商业区和社区中得到广泛使用，该系统平台可以提供全方位的能源管理功能。亚洲的日本、韩国等国家对能源使用的监控也大都实现了系统化管理。由于国外高等学校的发展历史较长，社会化程度高，在能源的管理和控制上已纳入了社区系统管理。我国的高等学校由于行政隶属的关系，在能源的使用上仍然要在高等学校内部进行掌控，加之部分设施设备使用年久，而高等学校节能管理方面，业务技术水平参差不齐，资金投入有限，无法实现全方位的节能改造，能耗监控和管理。同时随着我国高等学校办学规模、校园面积、师生数量的急剧增长，能源消耗更是大幅提高。如何有效提升能源的使用效率，抑制能源需求的不合理增长，是高等学校节能降耗所面临的一个重要问题。国外的能源管理系统对于我国高校的能源管理来说，并不完全相适应，在管理体系上也与我国的大环境有所区别，因此我国高等学校要建立适应国内体制的能源降耗管理平台。目前国内高等学校在新校区的建设和老校区的改造中，逐步引入了建筑自动化管理系统(BAS)和物业管理系统(FMS)，并通过这些系统来进行建筑能耗的管理。鉴于此，本文构建了基于Internet/局域网/无线(GPRSZ、ZigBee)等通信网络与校园网络相结合的校园能源管理平台，实现了数据共享、能源监测、在线控制等功能。二、高等学校能源管理平台的构建  校园能源管理平台的构建旨在通过校园网络实现校园能耗的管理和监控，进行数据交换和共享，协调处理能耗用户、设施设备之间的关系，改善优化能源环境。平台主要由三个部分构建而成:使用电力线载波智能化网络电表或射频卡水表等表具的终端，基于IP技术和电力载波技术的数据集中器或远程抄表技术，能源管理平台系统软件。1.数据采集终端  高等学校的能耗设施设备以往所装置的终端表具大多是传统的电子式或机械式计量表，由于其机械齿轮易于磨损，容易造成数据不准，而且表具体积大而笨重，如电表本身也会产生较大功耗。目前由于技术的更新换代，终端表具的技术含量也大幅提升，采用单项电力线载波的LED电能表和CPU射频卡表具等得到广泛应用。这些终端的使用，延长了表具的寿命，而且故障率极低，实现远程抄表和收费控制，表具功耗也大为降低。以电表为例，具备电力线载波采集器的电表，可以轻松做到双向电力线通信，同时可以记录多个用电参数，包括供电质量、故障预警、异常报告等。2.数据集中及远程抄表技术  以用电数据远程集抄为例，利用电力线载波传递电表的数据，实现远程集中抄表和收费控制。通过具有扩频载波通信技术的强抗干扰电力线，可以将校园用电设施设备的用电量远程集中。电力线远程传输技术实现了智能设备的即插即用，数据集中器根据用户的设定来采集和储存来自电表的数据，数据集中器通过连接到TCP/IP的广域网络来实现远程通信，可以将控制命令和数据文件下载到相关设备中，并控制一组电表或一个电表。数据集中器除了可以采集数据外，还可以增加控制过程，如安全检测和远程控制能力，在系统运行中监测电表和线路的运行故障，以及任何人为改变相线连接的现象，有效防止故障和窃电现象的产生。同时，可进行远程控制线路的切换和中继调整。建立与能源管理平台软件的连接，通过软件驱动的方式，实现对不同能耗设施设备及各种子系统的数据集成，基于标准的Microsoft架构和成熟的网络服务(SQLServer等)以及通信协议(TCP/IP、HTTP、FTP等)与能源管理平台互联。能源数据可以利用校园网在不同的子系统或设施设备中采集而得，使用软件协议无缝链接，实现远程自动化采集。3.能源管理系统应用软件  能源管理平台是基于现代电子与信息技术，应用远程网络传输系统对能源的使用进行监控，利用智能卡、电子采集器等技术对能源的使用进行有效控制的智能管理平台，平台的建立可以利用学校的校园网络，并基于现有的BAS、FMS或其它系统运行。在技术和设备上可以使用当前较为成熟的网络连接模式和电子设备，以保证整个系统平台的稳定、可靠，同时兼顾可扩展性和易维护性原则。整个系统以开放式架构，执行相关的国际标准或工业标准，以保证各供应商产品的协同运行，考虑投资者的长远利益。系统软件可以做成以web－service为接口的、多功能开放软件，能够用来管理、控制和配置水、电等能源表具和数据采集器。系统与目前的网络系统相兼容，可以汇总和报告网络用能突发事件，允许远程配置能源表具和数据集中器，调整计费率。允许系统远程控制表具的开关，适应不同大小规模的系统运行，维系从表具、采集器到服务器乃至整个系统的时钟。系统软件还可以集成多应用模块组合，包括数据采集与转换模块、数据分析与汇总模块、安全运行模块、紧急事务处理模块、数据库与能源应对策略模块等，系统平台以视窗界面呈现，实现有效的能源策略分析。在上述模块中通过运行流程及时确认能源使用异常状况，提供修正措施，使能源的利用较大效益化，避免造成整个能源网内的故障。三、高等学校能源管理平台的功能实现  校园能源管理平台，是通过对校园能源消耗数据的自动采集，进行集中统计和数据综合分析，实现校园内能耗数据的共享、交换、检测、管理和控制。BAS与FMS系统做为现代化大型建筑与社区物业管理的常用系统，近年来部分高等学校在新建校区中已逐步将其推广和使用，而随着能源管理的重要性日益提高，利用上述系统和校园网络，实现能源使用的监测、控制和管理是完全可行的。借助校园网络以及BAS与FMS系统，该平台可以根据能源使用设施和设备的用能情况进行监视，设置模拟屏，对各耗能单元进行全局监控。如整个系统或局部单元出现能耗异常，可立即显示异常部位并示警，便于管理人员及时发现和处理异常情况。平台在运转中可以实现如下功能:1.数据采集功能  能源管理平台将校区的所有用能单位和耗能设施设备纳入网络系统，实时将整个校区的能源数据采集进入系统，将数据提交给数据管理模块。2.用能监控功能  能源管理平台可以实时对能源的使用进行监控、故障示警、异常报告。平台做为整个校区能耗的控制中心，也同时承担着日常能源供给的调配，保证校园教学、科研和生活的正常用能，并在突发事件期间实施能源应急调度预案，以保证能源供应的安全稳定。平台的监视功能还包括能源输送系统的各类变化，如能源的输入输出量、各用户能耗的远程监控、动力介质的发生量和介入量、异常监控报警等。3.账务管理功能  对用户应用权限、远程数据存取进行全面管理，提供各时段能耗计价费率，并以货币方式显示能耗费用，可以通过银行终端POS机，实现对用户应缴费用的收纳和支付。4.数据汇总和分析功能  管理平台对采集的能源实时数据，通过网络传输到终端，汇总到平台工作站，借助平台的用户查询界面，可以对各类数据进行汇总、归档和分析，并提供过程曲线。管理平台还可以按时间分布、数值类型、建筑分类等对历史数据进行监控和管理。对于汇总的计量与统计数据，在平台对采集的原始数据进行核查后，可以按指定的时间、要求输出系统报表。四、系统功能1.系统概况  平台运行状态，当月能耗折算、地图导航，各能耗逐时、逐月曲线，当日，当月能耗同比分析滚动显示。2.用能概况  对建筑、部门、区域、支路、分类分项等用能进行对比，支持当日逐时趋势、当月逐日趋势曲线、分时段能耗统计对比、总能耗同环比对比。3.用能统计  对建筑、区域、分项、支路等结构按日、月、年报表的形式统计对分类能源用能进行统计，支持报表数据导出EXCEL，支持选择建筑数据进行生成柱状图。4.复费率统计  复费率报表按日、月、年统计对单栋建筑下不同支路的尖、峰、平、谷用电量及成本费用进行统计分析。支持数据导出到EXCEL。5.同比分析  对建筑、分项、区域、支路等用能按日、月、年以图形和报表结合的方式进行用能数据同比分析。6.能源流向图  能源流向图展示单栋建筑指定时段内各类能源从源头到末端的的能源流向，支持按原始值和折标值查看。​7.夜间能耗分析  夜间能耗以表格、曲线、饼图等形式对选择支路分类能源在指定时段工作时间与非工作时间用能统计对比，支持导出报表。8.设备管理  设备管理包括，设备类型、设备台账、维保记录等功能。辅助用户合理管理设备，确保设备的运行。9.用户报告  用户报告针对选定的建筑自动统计各能源的月使用的同环比趋势，并提供简单的能耗分析结果，针对用电提供单独的复费率用能分析，报告可编辑。五系统硬件配置六、结束语  我国能源短缺的现状，今后仍将是制约国民经济发展的瓶颈。网络化能源管理平台的建立，符合我国能源发展的长远战略。本文通过对能源管理系统的研究，提出了基于BAS和FMS的能源管理平台的构建模式，该平台的建立可以迅速提升能源管理的技术层次，提高管理人员和能源使用者的节能意识，高效率的降低能耗。在实际应用中可以通过对现有管理系统的扩展，依赖互联网络(校园网)，实现能源的高水平管理和使用。这一平台的实现，可以有效的节约能源，降低高校的运行成本，对社会的发展起到积极作用。参考文献：[1]童晓渝，房秉毅，张云勇．物联网智能家居发展分析［J］．移动通信，2010(9):16-20．[2]程大章，沈晔．智慧城市的规划设计［J］．智能建筑与城市信息，2013(8):88-93．[3]杨石，罗淑湘，钟衍，等．大型公共建筑能耗监测平台存在问题及其初步解决方案［Ｊ］．建筑技术，2014.45（8）：714-718．[5]曹敏．公共建筑能耗监测系统的设计与实现［Ｄ］．电子科技大学，2018．[6]吴兆立，张琴，基于大数据的公共建筑能耗监测系统研究与应用.[7]陈彤宇.高等学校能源管理系统平台的研究[8]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版作者介绍：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801摘要：现如今的汽车制造行业，使用的机械设备越来越精密，制造技术与自动化水平也越来越高，为此对供电系统的电能质量要求更高更苛刻，同时对不能满足现有生产工艺需求的供电质量进行治理。通过分析汽车制造过程中冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺产生的谐波、功率因数低、电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题，结合实际项目治理案例，介绍了系统解决方案，并对取得治理效果进行展示分析。关键词：汽车制造行业；非线性负载；电能质量监测与治理；系统解决方案；0.引言  电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用各方面的权益。随着科技的进步与发展，冲击性、非线性的负载越来越多，尤其是电力电子器件的应用，使得谐波、电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题尤为严重。汽车行业的电能质量问题，主要体现在汽车制造业中，而在汽车制造业中，主要体现在冲压、焊接、涂装、总装生产工艺。整个汽车制造流程紧密衔接，具有高度集成的特点，对电能质量的要求相对较高。而任何一个制造工艺的供电故障、电气事故都会影响到上一个工艺或下一个工艺的正常运作。因此，治理谐波，提高电能质量，营造安全、稳定、高效、健康的绿色电能质量环境问题是汽车制造行业的配电中非常重视的问题。1.汽车制造行业供配电系统谐波源及其危害  汽车制造行业供配电系统中的谐波源主要可分为冲压设备、焊接设备、涂装设备以及总装设备四大类，具有畸变率高、功率因数低、种类杂、数量多等特点。1.1冲压设备1.1.1冲压设备的用电现状  汽车车身冲压成形是汽车制造技术的重要组成部分，其中大量使用数控冲床、等离子切割机床、多工位冲压机床等大型设备。这些设备普遍采用直流电动机，是典型的谐波源及冲击性负荷，产生的谐波不仅造成母线电压波动，使设备无法运行，还会使系统功率因数降低，电压、电流波形严重畸变，增加系统的无功功率损耗，影响整个供电系统。主要是冲击性负载，会引起功率因数很低，造成系统电压会偏低的情况，同时会伴随一些谐波，谐波电流约占设备全部开启后系统电流30%，谐波电压会随着系统负载的不同在7%-10%变动状况，但是主要还是5、7次谐波。1.1.2对制造工艺的危害  谐波导致过压、过流、欠压等电能质量问题，会使冲压设备因过压、过流而出现过负荷的冲压，或因欠压而导致压力不够、冲压不到位，出现产品报废等现象。谐波使系统损耗增加，增加系统的发热量和噪声污染。长时间工作在不良电能环境中，会降低设备寿命，损坏电容补偿装置。冲击性负荷会使供电系统不稳定，造成严重的电压闪变、瞬时电压降低等现象，使某些设备停止运行。1.2焊接设备1.2.1焊接设备的用电现状  汽车焊接主要用于车身的制造，有点焊、凸焊、二氧化碳保护焊和氩弧焊等多种方式（目前大量使用焊接机器人）。对于带涂层的钢板、涂胶的钢板、多层板及不同材质板等条件下的焊接，传统的工频点焊机难以满足焊接要求，中频点焊机在越来越多的汽车生产企业得到应用。中频点焊机工作原理：工频交流电经整流、滤波后变成直流电，再通过大功率开关电子元件（如场效应管MOSFET或IGBT）的交替开关作用，把直流电逆变成几千赫兹到几万赫兹的中频交流电压，经主变压器降压后，再经整流滤波获得平稳的直流输出焊接电流。其工作过程简单表示为：工频交流-直流-中频交流-直流。焊机工作中频点焊时，焊接参数大概为预压时间400ms～800ms，焊接时间200ms～450ms，焊接电流高达5～10kA，焊接脉冲数为1～20次，保持时间100ms～300ms。中频点焊机工作频繁，工作周期短，电流变换频率高，主要表现为瞬时突变电流，功率因数低、无功和电压波动较大、谐波电流和电压较大、三相电压不平衡严重等。1.2.2对制造工艺的危害  点焊机是典型的单相冲击性负载，也是典型的谐波源。因为焊机是两相短路原理，会造成严重的电流不平衡的情况，同时启动电流会很大，造成较大的冲击性电流，功率因数会很低，甚至会造成系统电压偏低的情况，同时会产生很大的谐波，并且谐波畸变率会比较高，估计会达到20%以上。谐波电流使得系统的电压电流发生畸变，出现过压、欠压、过流，甚至引起保护装置误动，影响正常生产。还会造成焊件质量不到位、虚焊、漏焊、误焊等隐患，导致产品不合格。另外，谐波电流使设备无法正常运行，导致中性线电流增大、中性线电缆的肌肤效应相应增大，降低电缆使用寿命，严重时会烧毁电缆，威胁整个系统的电能质量。2.汽车制造行业电能质量治理需求分析及主要特征2.1需求分析  汽车行业自动化水平在不断提高，各种生产设备对电网的供电质量要求也越来越高。工艺设备中由于采用变频技术使得非线性负荷数量增长，非线性负荷会产大量的谐波注入电网严重影响电网电压质量；同时生产设备中冲击性负荷的存在，使得瞬时从电力系统吸收大量的冲击性无功功率。应用有效的电能质量的调控设备，在现有网架结构的基础上，提高输电容量和质量成为当前迫切需要解决的问题。采用快速、灵活，实时监测、动态补偿无功功率和有源滤波装置，对保证供电能质量，建设绿色电网，降低网损具有重大意义；也对工业企业减少不必要的浪费，降低成本，提高生产率，促进企业和整个国民经济的发展，具有不可估量的社会意义。2.2主要特征  （1）新能源汽车改朝换代，行业市场前景好，各地建厂或扩建；  （2）属于中端制造业，为保证正常生产配电电能质量要求较高；  （3）负载多样化，冲压机为冲击性负载，需进行补偿。中频焊机、变频器是主要谐波源，需进行谐波治理。3.汽车制造行业电能质量监测与治理系统解决方案3.1解决方案  安科瑞电气提出的电能质量监测与治理系统解决方案可满足电力监控管理、运维与电能质量治理等方面的需求，致力于为汽车制造行业用户提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足用户的需要，为用户创造价值。  经过以上分析可以知道，在汽车制造行业中容易产生谐波畸变率大、功率因数偏低、三相不平衡严重等问题。那么我们可以根据车间情况进行分析治理方案。  冲压车间：主要是冲击性负载，会导致功率因数偏低问题，从而造成系统电压偏低的情况。冲击负载运行过程中伴有冲击电流同时会产生部分谐波，但是主要以5、7次谐波为主；因此可通过安装有源无功补偿装置进行快速的补偿无功，同时补偿装置在满足裕量充足的情况下可以用来补偿2~13次谐波。  焊接车间：主要是中频焊机，焊机是两相短路原理，会造成严重的电流不平衡的情况，同时启动电流会很大，造成较大的冲击性电流，导致功率因数偏低，甚至会造成系统电压偏低的情况，同时会产生较大的谐波，并且电压谐波畸变率会比较高，估计会达到20%以上（国标要求不超过5%）。因此可通过安装有源无功补偿装置补偿无功、治理三相不平衡；另外需单独安装有源谐波治理装置来治理谐波。涂装和总装车间：负载主要整流变频设备，变频设备一般为容性负载，本身功率因数较高，但运行过程会产生部分谐波，主要以6N±1次谐波为主，因此可安装有源谐波治理装置进行谐波治理。4.安科瑞电能质量监测与治理产品选型4.1集中治理  针对汽车制造行业配电系统中涉及到的空调、风机、电动机、水泵等电器设备及数量较多的计算机等网络通信设备，为减少谐波对电网侧的危害，同时确保无功功率因数达到国标要求值，避免罚款，可采用配电房集中治理的方式，同时也可对整个低压供配电系统进行电能质量在线监测，其中包含谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测等，其集中治理的产品选型见表1。表1电能质量监测及集中治理产品选型表4.2就地治理  汽车制造各个生产车间内，包含了行车、液压机床、弧焊机、升降平台、同步举升机等各种设备，运行过程中不可避免地产生对整个配电系统有影响的谐波，通常电流畸变率在30%左右。同时，在车间通常选用LED日光灯、金卤灯、无极灯、工业风扇、工业吊扇等设备，此类设备的谐波电流通常以3次谐波为主，3次谐波电流作为零序电流，三相矢量角度也是一致的。因此N线会进行叠加，致使N线的电流过大。针对上述负载情况，建议在各个重要设备的配电箱增加电能质量补偿设备进行就地治理，以达到终端治理谐波的目的，避免影响到整个配电系统的和其他的用电设备，末端治理的产品选型见表2。表2末端治理产品选型表5.南京某汽车制造公司电能质量治理项目案例5.1项目背景  南京某汽车制造商车间设备近年来受谐波影响，尤其冲压和焊接设备大量使用，导致厂区电能质量较差，变压器及线缆的损耗增加，现场有个别无功柜内电容器鼓包损坏，无功需量增加，导致功率因数过低，同时其它电气设备的老化程度明显损耗逐渐上升，出现各种电气故障。分别对厂区1#室内配电房以及2#户外箱进行数据测试，并根据具体测量数据给出相应的治理方案。5.2测量结果测量数据  由上述测量数据可看出，1#室内配电房和2#户外箱无功功率因数分别为0.7和0.78，低于国家要求的0.9的标准。1#室内配电房所在的供配电系统中5次、7次和11次谐波电流值远远超过了国家GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》0.38KV系统各次谐波及谐波电流值标准，现场负载设备主要为电动机、变频器、冲压设备、焊接设备、涂装设备以及总装设备等，可通过在配电房集中治理，消除谐波电压/电流对整个供配电系统、变压器、无功柜和其它用电设备的影响；为了消除末端设备（例如电焊机、点焊机和冲压机等工业负载）产生的谐波影响及危害，可采用有针对性的就地治理解决方案，以至于达到准确治理的效果。5.3解决方案  由于系统中无功柜均为传统无源无功补偿电容器件，5次和7次谐波电流极易灌入电容柜中，与5其产生谐振现象，放大谐波电流，使无功柜受到损害，无功柜在谐波较大的场合建议改造，同时增加滤波装置，具体方案如下：  方案一：集中治理：建议配电房更换无功柜，由于传统无源电容装置在负载电流快速变化时和电网电压、电流畸变率高时无法及时响应，同时极容易谐振，烧毁电容器和投切开关，因此建议选用AnCos-GⅠ型有源无功补偿装置进行无功补偿，该装置具备无极性补偿、毫秒级全响应时间及适合在负载快速变化场合的特点，同时是由IGBT构成的有源型补偿装置，不会谐振。另外增加AnSin-GⅠ型有源谐波治理系统装置进行集中谐波治理，减少谐波对电网、变压器及供配电系统的危害，改善供电系统电压和电流稳定性，提升系统的整体运行效率。  方案二：就地治理：建议在楼层配电间或电焊机、点焊机和冲压机等工业负载（负载变比快、畸变率较高）末端加装AnSinⅠ型有源谐波治理装置，可对2-31次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿，达到终端治理谐波的目的。6.结论  目前汽车制造行业中的设备普遍采用的是电力电子变流和控制器件，致使车间的非线性制造设备负荷的种类和数量大幅度增加，谐波污染日趋严重，给配电系统和制造设备带来巨大危害。但车间的供配电系统谐波问题一直没得到足够重视，谐波造成的变压器内损和异常发热、设备故障、使用寿命缩短等直接和间接经济损失相当巨大。通过对汽车制造车间供配电系统电能质量进行研究，安科瑞为汽车制造行业提供了一套完整的电能治理监测与治理的系统解决方案，使汽车制造行业的电能质量问题得到了有效的治理。作者介绍：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

​周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801【摘要】：分析了重大电气火灾数据。结合目前国内前沿的电气火灾探测技术，重点介绍了故障电弧式电气火灾监控探测器在火灾预警系统中的重要作用，给出了基于多种探测技术的电气火灾监控系统的实现方案。【关键词】：故障电弧式电气火灾监控探测器; 测温式电气火灾监控探测器; 电气防火0引言 由最近几年的火灾调查统计结果显示，我国每年 30% 以上的火灾事故是由电气火灾直接引起的，有效地预防电气火灾对于保障人民生命和财产安全具有极为重要的现实意义。目前，我国正大力发展电气火灾监控系统以预防电气火灾。现阶段广泛使用的预警系统重点是对电气线路进行监控，监测配电线路的剩余电流和温度两类信号，在预防电气火灾发生方面取得了一定成效。但因为探测手段单一，新技术推广应用力度小，监测范围面小等原因，致使该措施仍有一定的局限性。为了更好地解决这一问题，通过对大量电气火灾的起火原因进一步分析得知，电气起火的主要部位是电气线路和用电设备，主要是短路、接触不良、漏电、过载等故障引起。因此这几类故障都应作为我们下一阶段的防控重点。电气火灾监控系统也应具备应对这种故障的预警能力。国内科研成果“故障电弧式电气火灾监控探测器”对电气线路和用电设备接触不良、短路接地故障所产生的电弧具有很高的识别能力。大力推广并应用这种新技术将对我国的电气火灾预防具有重要的意义。1重特大电气火灾数据统计分析1.1电气火灾场所分布 电气火灾发生场所所占比例分析如图1所示。由图1可见，工厂发生电气火灾的比例较大， 商业建筑次之，住宅、宾馆、写字楼及其他场所所占比例约为10%。因此，应将工厂、商业建筑、住宅作为电气火灾的重点防护对象。图 1 电气火灾发生场所比例1.2电气火灾发生部位 电气火灾发生部位所占比例分析如图2所示。由图2可见，电气火灾可能发生于电气系统的电气线路、用电设备、电气设备及其他部位。电气线路年久老化、不规范施工等，容易导致电气火灾；用电设备导致的电气火灾所占比例次之。电气设备有专用的变电所、变电房，且一般有专人管理，火灾概率仅占10%。综上，电气火灾中的防护重点应集中在电气线路和用电设备两大部位，以电气线路的防护为主，以加强用电设备的安全使用、管理为辅，可以避免大部分的电气火灾。图 2 电气火灾发生部位比例分析1.3电气火灾起火原因分析 电气火灾的起火原因主要分为突发性故障和渐变性故障两种，起火原因所占比例如图3 所示。突发性故障有短路和雷击，其中短路原因中相间短路故障和金属接地性短路故障各占 50% 。突发性故障主要由配电系统解决(如空气断路器、漏电断路器等)，部分配电系统无法处理的突发性故障，如电弧性短路故障可由电气火灾监控系统作为辅助性监控手段，预防突变性故障引发电气火灾。渐变性故障有过热、接触不良、过负荷、电气故障、漏电等。电气火灾监控系统应主要解决渐变性故障，通过采用多种探测技术相配合的方法，对配电系统及用电设备进行全面监视，能很好地避免此类故障，从而减少电气火灾的发生。图 3 起火原因比例分析2预防电气火灾的关键探测技术2.1剩余电流式电气火灾监控探测器 剩余电流式电气火灾监控探测器如图4所示。图4 剩余电流式电气火灾监控探测器 剩余电流为电气火灾发生的主要原因之一，剩余电流式电气火灾探测器通过监测配电回路的剩余电流来预防配电回路的接地性故障，同时对配电线路和用电设备的绝缘进行监测，其次也为配回路判断正常泄放电流提供了参考依据。 剩余电流式电气火灾探测器可以对整个配电回路的泄漏电流进行监测。通常布置在一级或二级配电系统中，也可布置到三级配电系统，从而更准确地定位故障部位，为接地故障的排查工作提供便捷。2.2剩余电流式电气火灾监控探测器 测温式电气火灾监控探测器如图 5 所示。图5 测温式电气火灾监控探测器 过热也是产生电气火灾的主要原因之一，测温式电气火灾探测器主要针对过热故障进行防控。常用的测温式电气火灾探测器按照其探测区域可分为基于点式的测温探测器( 如热电偶、铂电阻) ，基于线式的测温探测器( 如光纤感温、感温电缆) 和基于面式的测温探测器( 如红外热像仪) 。这些探测器通过监测配电系统中某一配电装置或用电设备( 配电柜、配电箱、配电线路连接部位、用电设备等) 的温度变化超标时产生报警信号，从而达到预防电气火灾的目的。其特点是只对监测对象的某一点或局部范围有效。 基于点式测温探测器一般布置在一级、二级配电柜或配电箱内的电缆和配电设备连接处，用于监测电气接点处的温度变化; 也可布置于配电柜或配电箱的顶端，用于监测整个柜子的温度变化; 还可布置在系统中关键设备和关键线路易出现过温的故障点。 基于线式测温探测器一般布置在敷设线缆的桥架、地下电缆管道、竖井等处，用于对敷设线缆的温度进行监控。也可布置于大型的变配电设备、用电设备等易发生过热的部位，如变压器、电动机等。 基于面式测温探测器一般采用红外测温技术，其工作原理为: 一切温度高于零度的物体都在不停地向周围空间发射出红外辐射能量，物体红外能量辐射的大小及波长的分布与其表面的温度有着密切关系，因此通过对物体自身辐射红外能量的测量就能得到其温度。红外热像仪就是由多个红外探测传感器组成的矩阵实现的。这类探测器一般价格比较高，适合配置于安全级别和可靠性要求较高的配电装或用电设备。2.3热解粒子式电气火灾监控探测器 热解粒子式电气火灾监控探测器如图 6 所示。图6热解粒子式电气火灾监控探测器 热解粒子顾名思义就是物质受热时分解出的粒子，粒子是由能够以自由状态存在的较小物质组成。无论何种原因引起的电气火灾，都体现为导体发热。低压配电柜内发生电气故障时主要的发热体是电线与保护电器，在低压配电柜内发热分解出的粒子主要是烟粒子及气体粒子。利用粒径分析仪器进行相关试验，发现试验材料( 电线与保护电器) 存在临界热解温度。低于该温度，热解产生的烟气量极低，无法进行可靠探测; 当受热温度高于该临界温度后，烟气开始加剧析出。电线及保护电器材料的临界温度一般在 150 ℃ ～220 ℃。通过光学烟密度计，测量该温度区间的烟粒子浓度响应范围为0． 02% obs/m ～ 0． 52% obs/m。前可对该范围烟粒子浓度进行早期探测的主要吸气式探测器和激光探测器，但这两种设备的探测原理均由激光LED 作为光源，探测器直接根据散射的状况作为火灾判定的依据，无法避免灰尘、水汽等原因引起的误报，即使加装过滤器也无法有效避免。试验同时发现，当试验材料受热达到 150 ℃后，就会发出一种烧胶皮、烧塑料的难闻气味，主要是电线因过热烧焦绝缘外皮所散发的味道，气味的出现甚至早于烟粒子的析出。低压配电柜内发生电气故障时主要的发热体是电线与保护电器，发出难闻气味的也主要是电线的聚氯乙烯( PVC) 绝缘外皮及保护电器的绝缘护套( ABS料) 。热解粒子式电气火灾监控探测器是在此基础上开发的新技术，该技术不但可以进行配电柜内电气火灾的早期探测，还能很好地解决配电柜内灰尘的干扰问题。 热解粒子式电气火灾监控探测器一般配置于一级或二级的低压配电柜内、大型数据中心的网络机柜内、通讯基站的重要通信设备机柜内等，填补了对配电设备监控的空白，有助于实现配电设备发生电气火灾的早期预警。2.4故障电弧式电气火灾监控探测器 故障电弧式电气火灾监控探测器如图7所示。图7 故障电弧式电气火灾监控探测器 短路和接触不良也是产生电气火灾的主要原因，大部分短路性故障可以由配电系统功能解决，还有一部分短路性故障表现为短路产生故障电弧。现阶段的配电系统还存在一定的盲区，不能对此类故障进行有效地监测与防护，主要原因是短路接触面或产生故障电弧的线路阻抗限制了短路电流的大小，常使断路器达不到动作条件。这种故障危害性非常大，致使配电线路的绝缘物质迅速碳化起火，或由于局部高温引燃故障点周围的易燃物质从而产生电气火灾。故障电弧式电气火灾监控探测器是一种能够识别故障电弧的电气火灾探测装置，方便接入现有电气火灾监控系统，能实时监测被监控线路或设备的电压、电流及故障电弧数据，可在故障电弧监测值超出报警阈值后立即发出报警信号。这种技术可以有效弥补现有电气火灾探测技术的不足，通过提前预警或切断故障电源从而有效减少因故障电弧引起的电气火灾。3故障电弧式电气火灾监控探测器的重要性3.1故障电弧探测器的保护特性 传统的熔断器和空气断路器不能满足故障电弧检测的要求，这是因为断路器主要是以检测短路过载电流为目的，故障电弧具备在很小电流的情况下( 一般大于 0． 5A) 就引发火灾的可能性。对于小电流并伴随着有故障电弧发生的情况，因电流值达不到保护装置热保护的动作电流值，故保护装置不会动作，对于大电流并伴随有故障电弧发生的情况，因燃弧持续的时间短，不足以传统断路器保护动作，从而引发电气火灾。通常，故障电弧探测器主要是采用检测电压、电流频域和时域的特征来识别故障电弧，保护动作受电流的大小影响较小，其特性有别于传统断路器。断路器和故障电弧探测器保护特性的区别如图 8所示图 8 断路器和故障电弧探测器保护特性4故障电弧探测器安装使用及注意事项4.1故障电弧探测器的安装与使用 故障电弧探测器一般安装于配电线路的末端，或者是用电设备的供电端。主要保护对象是配电线路和用电设备。通常情况下建议安装在终端用户配电箱的入户端，或者一些大功率用电设备的供电端。公共照明部分典型设置示例如图9-11所示。5安科瑞故障电弧探测器5.1概述 故障电弧探测器对接入线路中的故障电弧（包括故障并联电弧、故障串联电弧）进行有效的检测，当检测到线路中存在引起火灾的故障电弧时，可以进行现场的声光报警，并将报警信息传输给电气火灾监控设备，以实现预警火灾发生的目的。 故障电弧集中显示单元适用于工业与民用建筑中10KW及其以下的电气线路，其保护线路长度不宜大于100米。产品遵循国标GB 14287.4-2014。5.2 应用场合 适用于医院、养老院、学校、商业建筑、宾馆、工厂、库房、图书馆、办公室、家庭住宅、以及娱乐场所等等领域。5.3 系统结构5.4 系统功能 1）监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。 2）当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。 3）通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。 4）当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。5.5配置方案6结束语要使电气火灾监控系统有效地运行，需要应用多种探测技术监测可能引发电气火灾的故障信息，同时应在易产生电气火灾的场所广泛布控; 电气线路、用电设备为电气火灾发生的重灾区，应作为重点监控对象加以保护; 而因短路、接触不良、接地性等故障产生的故障电弧又是电气线路、用电设备发生电气火灾的主要原因，也是目前电气防火领域的空白。所以，故障电弧式电气火灾监控探测器应得到积极、大力的推广，从而有效地减 少电气火灾的发生。参考文献［1］邬洲雄，刘汉宁，刘庆瑞．故障电弧探测装置的研究及发展趋势[J].低压电器，2014( 5) : 5-7．［2］余颖，顾伟国．电气火灾监控系统的应用[J].现代建筑电气，2013( 9) : 11-15．［3］李宁宁． 低压配电柜电气火灾监控新技术研究[J].建筑电气，2014( 7) : 26-28．作者简介：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801摘要：高速公路行业机电系统的运行，依靠供配电系统提供的电能支持。随着机电系统建设的逐步完善，高速公路供配电系统已经发展成为电力供电系统的一个重要分支，因此对高速公路供配电系统的质量检测显得尤为重要。高速公路机电系统中的变压器、照明灯具、不间断电源等机电产品以及一些非线性负载在产生谐波的同时也会降低功率因数，谐波的产生会对整个供电系统产生不利影响，功率因数低会导致电能的损耗，从而使高速公路的运维面临很大问题。本文根据高速公路的现状，分析高速公路负载的特性、谐波产生的原因以及电能质量需求，并提出来相应的系统解决方案。关键词：高速公路行业；机电系统；电能质量；谐波危害及治理；系统解决方案0.引言  近年来，随着高速公路的飞速发展，高速公路机电设备也日益增加(如变压器、隧道灯具，机电产品和不间断电源不断增加)，对这些设备的日常使用、工作寿命和维护更换都提出了更高的要求，这样对他们的供电系统也提出了要求，而供电系统主要由变压器(典型配置为10kV/400V型的降压变压器)、柴油发电机和不间断电源组成。其中不间断电源(包括UPS、EPS)为机电设备提供了供电的高可靠性，但由于其非线性特性，产生谐波污染，其中高次谐波对机电设备中的通信传输设备和高性能服务器等都有很大的干扰;低次谐波会降低变压器设备和线路的使用寿命，且谐波电流对供电系统产生很大功耗; 并且隧道灯具和机电产品等设备也产生谐波污染；同时这些负载有一部分属于感性负载，会降低功率因数，因此对高速公路供电系统进行全面的电能质量治理，才能满足机电设备使用的要求。1.高速公路行业负载分类和特性1.1高速公路行业负载分类  高速公路用电设备除少数电阻性负载外，有一部分用电设备属于感性用电负载，例如高压钠灯、变压器等设备。其余大部分设备为非线性负载，例如计算机、网络设备、收费车道设备、摄像机、可变情报板、各类检测器以及LED照明灯等。  高速公路供配电系统是采用集中或相对集中供电所用电源从发电厂或从附近地区的高压电网引出10kW或35kW高压送至高速公路的变电所，用低压变压器产生220V或380V的供电电压，然后再由低压配电屏及输电线送至有关用电设备。当市电停电或出现故障不能正常供电时,则由自备柴油发电设备发电供电。  隧道变电所重要负荷一般为应急照明设施、通风及照明控制设施、紧急呼叫设施以及部分消防设备等。隧道都处在比较偏远的地段，采用乡电比较多，由于乡电本身就不稳定，经常面临着停电的风险，一般采用EPS应急电源。如所带负载有设备对电压要求高的可由UPS供电。  收费站变电所重要负荷一般为通信系统、收费系统、监控系统等。常设有UPS为操作机构、监控设备、测控单元及ATS供电。服务区变电所重要负荷一般为外场监控、通信系统、生活水泵、消火栓泵、综合楼照明、场区照明等。1.2高速公路行业负载特性  （1）单相设备多，采用单相供电容易造成三相负载不平衡，中性点偏移，且三相相差不对称。  （2）绝大多数用电设备为非线性负载，一类是呈电容性的非线性负荷(含有开关电源的设备)。另一类是呈电感性非线性负荷(含电感镇流器的照明灯具等)。  （3）非线性负载的大量存在直接导致电流谐波畸变率增大，从而造成无功功率增大、功率因数降低。传统的电容补偿技术不能有效地提高功率因数。  （4）所有使用到直流电压的电气产品，其电源供应器的最前面一般大都会使用桥式整流电路，桥式整流电路会产生大量的奇次谐波，对电路系统的元器件造成损伤。2.高速公路行业谐波源分析2.1变压器谐波  变压器具有非线性电感是有它本身的结构决定的，由于变压器磁路是非线性的，所以其励磁电流也是非线性的。正常情况下电网电压可以近似看成正弦电压，当电网电压加在变压器原边绕组两端后，产生的励磁电流会使铁芯产生磁通Φ，因为磁路是非线性的，所以当励磁电流为尖顶波时，才会产生正弦磁通，当励磁电流为正弦波时，才会产生平顶波的磁通。但励磁电流不论是平顶波还是尖顶波，都会含有奇次谐波，其中的3次谐波含量是最大的。如果磁通为尖顶波，那副边的相电压就会是非正弦的，输出电压就会含有谐波量。如果励磁电流为尖顶波，那受电端的变压器原边电流就会含有谐波。  变压器的谐波含量除了与本身结构有关外，还与变压器的工作状态有关。在额定电压下正常工作时，铁芯的谐波含量是很小的。在额定的负载情况下，电流含有的励磁电流只有5%左右，其波形近似正弦波。而在变压器轻载或者空载的时候，铁心就会在饱和区工作，非正弦励磁电流会导致变压器原边绕组的漏感产生压降，这将使得变压器的感应电动势中含有谐波分量。当变压器进行空载合闸时，会有很大的励磁电流出现，此励磁电流的大小是由剩磁大小、合闸初相角和铁心材料三者决定的。2.2 灯具谐波  节能灯是非线性的照明灯，它内部带有电容滤波的电子镇流器，由于低成本，所以灯具内部采取的改善电能质量的手段有限，这类负荷就会产生很高含量的奇次谐波电流，其中3次和其倍数的谐波电流作用在中性线阻抗和系统阻抗上就会使电力系统的电压每一个半周正弦波的50°发生凹陷，使电压产生畸变，这类照明灯的功率因数通常只有0.55左右。由于这类灯具的谐波含量很大，在隧道灯大量开启时，会产生大量的谐波电流，对隧道供电造成影响。单个灯容量虽然不大，但是数量众多，所产生的谐波会对电能质量产生影响。节能灯谐波电流畸变率非常大。它们的谐波电流都是以奇次谐波为主，3次谐波的值最高。  高压气体放电灯是利用汞、钠等金属卤化物的汽化来发光，在放电时会有负电阻特性。高压气体放 电灯的发光强度大，它们产生的谐波以3、5、7次谐波为主，且谐波电流会随着灯具容量的增大而增大。现行的利用节能器来调节高压气体放电灯的发光强度，无非是使用可控硅、IGBT和GTO等电力电子器件来切断一部分正弦电流或者降低工作电压等方法，所以该电路也产生谐波电流电压。  LED灯。近几年，LED 发展迅速，在高速公路隧道照明系统中的使用量猛增，具有良好发展前景和 照明优势。LED的照明驱动电源电路结构有很多种，常用的主要有三种:无功率因数校正(简易型)、有源2017年4期(总第148期)297功率因数校正(如BOOST式的)和无源功率因数校正(逐流式)。其中无功率因数校正的电路结构会使得输入电流含有非常高的谐波成分，并且会使得输入电压畸变率变高。有源功率因数校正的电路结构对功率因数的校正效果最好,会使输入电流的正弦波形比较理想，谐波含量很低。无源功率因数校正的电路结构特性处于前两者之间，它的输入电流波形较为理想，谐波成分含量较低，并且它成本低，所以采用这个校正电路架构会比较多。2.3 机电设备谐波  现在的高速公路中的机电设备使用量非常大，大量的显示用设备(如监控控制系统和可变标志显示系统等)，其产生谐波的原理与电视的很相似。控制系统整机运行时与显示设备单独运行时相比，其3～11次谐波电流畸变率会稍微下降，而13,15、17次谐波电流畸变率会稍微上升。因为控制系统的谐波畸变率较高，并且其谐波电流与显示设备 谐波电流相位重合，这会共同增大谐波电流。当控制系统使用量很大时，其谐波会与正在使用的其他电气 设备的谐波叠加，控制系统的谐波影响就会迅速扩大。2.4 不间断电源谐波  不间断电源主要由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。其中不间断电源产生谐波的主要原因是由于其内部使用整流设备而产生的，其产生的谐波与整流设备的脉冲数(也就是可控硅、IGBT或者GTO的个数)有关，目前的不间断电源常见的脉冲数是六脉冲和十二脉冲，对于六脉冲的不间断电源其主要的谐波以5,7次谐波为主，对于十二脉冲的不间断电源其主要的谐波阶次为11、13次。3.高速公路行业电能质量治理需求分析及主要特征3.1需求分析  高速公路变电所包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽等区域。同时由于绿色交通的推进以及扩容调整，目前高速公路变电所呈现带状分布供配电所数量多、距离长且位置分散、桥隧比高等特点。也正是由于这些特点，高速公路配电系统面临了如下痛点：  (1)供电可靠性要求高；  (2)供电范围大造成运维管理困难；  (3)隧道内控制设备种类多，频次高；  (4)长期处于山区或乡村存在高风险又缺乏专业人员。3.2高速公路行业电能质量主要特征：  （1）国家持续重点建设发展的行业，配电管理逐渐智能化、自动化，对电能质量要求高，对配电设备稳定性和可靠性要求高。  （2）变压器容量小，负荷轻。  （3）主要关注电能质量问题是无功补偿问题，负载设备中主要谐波源为UPS，但谐波含量较小。  （4）补偿设备更推荐SVG，SVG补偿精度高，能适应高速公司轻载的特性。且SVG自动化免维护，寿命长，没有电容补偿故障率高这些问题。4.高速公路行业电能质量监测与治理系统解决方案4.1解决方案  通过上述对高速公路行业各方面的分析得出配电稳定性可靠性对于高速公路配电系统越来越重要，对配电的电能质量要求也越来越高。但是高速公路供配电系统负荷分布较为分散，负荷一般都是日常用电的轻负荷，同时部分负荷是感性负荷，因此需要一个系统的解决方案来提高高速公路行业电能质量的监管和电能的质量。安科瑞电气提出的电能质量监测与治理系统解决方案可满足电力监控管理、运维与电能质量治理等方面的需求，致力于为高速公路行业用户提供一站式的整体解决方案，从产品、系统、服务等不同方面来满足用户的需要，为用户创造价值。4.2方案特点  （1）电能质量监测与治理系统可在终端为用户提供电能质量监测、治理与设备运维等功能外，亦可通过接入AcrelEMS-HIW高速公路综合能效管理平台，为用户提供远程在线服务；  （2）专业化的电能质量监测：电能质量实时在线监测，测量精度高、测得准，符合IEC61000-4-30标准；  （3）电能质量监测与治理装置整体设计，通过上位平台实现统一管理和闭环控制；  （4）根据高速公路行业特点制定合理电能质量治理策略；  （5）电能质量有源治理设备采用DSP+FPGA的控制架构、模组式高功率IGBT的输出方式，为电网的安全可靠保驾护航；  （6)电能管理务业务综合协同：配电监控管理与运维、电能分析与电能质量数据共享融通，为企业电能供给与消费提供控制手段。4.3方案价值  (1)全面监测电能质量，保障供电可靠性,对供电回路的电气参数进行全面监测，确保设备用电符合标准要求。微秒级故障录波与SOE告警能够及时记录故障发生时全部数据信息，支持开展故障追踪与问题定位。  (2)完整电能质量治理,结合高速公路行业供配电系统的特点以及配电设备负载的特性，通过集中治理的模式，更经济和高效的满足无功和谐波的治理需求，达到提高高速公路行业配电系统的电能质量，降低设备故障率的目的。5.安科瑞电能质量监测与治理产品选型  由于高速公路行业负载较为分散，通过集中治理的方式，对高速公路行业配电系统所涉及到的UPS、LED灯、机电等设备产生的谐波统一治理，减少谐波对电网侧的危害和影响；对非线性负载产生的功率因数问题，也在高速公路配电房内装设相应的无功补偿装置，确保无功功率因数达到国标要求值，避免罚款。同时也可对整个低压供配电系统进行电能质量在线监测，其中包含谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测等，其集中治理的产品选型见表2。表2电能质量监测及集中治理产品选型表6.结论  自改革开放以来，我国高等级公路得到迅猛发展。与此同时，高速公路的扩容与升级对高速公路行业配电需求也越来越高，人们对配电的电能质量也是越来越重视。本文通过分析目前高速公路沿线用电设施的特点和性能、谐波源的特性、治理需求以及痛点，并针对高速公路所面临的电能质量问题，在相应配电系统配置合理的电能质量监测与治理系统解决方案，以监测电网电能质量数据、实现补偿无功功率和抑制谐波，减少线路损耗的目的，从而起到提高电网的安全和经济运行，保障设备的性能以及降低能耗的目的。作者介绍：周颖，女，本科 安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电网供配电Email：2880956070@qq.com 手机：18721095851（微信同号） QQ：2880956070

周颖安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801【摘要】：安全、舒适的生活及办公环境是人们所追求的，因此，在建筑中各种智能化的设备及布控系统显得尤为重要。近年各种频发的高危火灾事件严重威胁到了国民的生命安全，所以火灾监控系统在建筑中的应用显得尤为重要。本文主要从智能建筑防火门防护系统的结构性能、设计要点、重要性及应用现状等四个方面做出阐述。【关键词】：防火门监控系统；智能建筑；应用研究1 .前言  近年来，科学技术的应用渗透到民众生活的方方面面，科技在潜移默化中改变了人们的状态及生活方式，科学技术在生活中的应用，在更大程度上为国民带来便捷舒适的生活体验，而在现在的建筑中，已经实现了智能化的全系统构建，火灾的防护监控，是在智能建筑中的总体布局中衍生出的分布广泛的核心系统之一，集安全与消防体系为一体，是布控中的关键。防护门是一种特殊材料，分常开与常闭两种。防火门监控的有效布控，对于危险来临之际相关人员能够及时逃生，为疏散、救援时间赢得很大的限度。2.系统结构特点和性能2.1结构特点分析  结构与功能、系统上性能不一是由于防火门监控与数据处理、报警控制器、信息侦测等各个方面配合不同。多线性的系统结构属于传统型的结构，在实际生产中通过点线连接的模式，在如今的系统结构中已较少用到。  总线型系统结构，它的主要运转方式是通过数据之间的不同脉冲信号进行，在整个防火门的监控系统中通过对电路及各个处理器对防火监控系统与报警装置之间的有效应急机制下的维护通信，系统结构特点为二总线、三总线机制，对整个智能建筑具有线路集成、布线集成的主要意义。在防火监测设备处于应急状态时，各个区域之间的板块与控制监控器之间启用总线型的连接方式，就是总线型系统，在具体施工中，较之传统系统较为灵活，对来自于外界的干扰、功率耗能较小。  集中智能系统，它一般使用总线型和电容大储备的结构来进行防火监控设备的系统控制。它的特点主要是在防火门监控系统下使用探测器对于预警机制下火势范围的判定，并将数据传输到整体装置上。它的控制核心主要是利用计算机的智能操作来实现在机制反应下的一系列联动过程。智能建筑中的集中智能系统能够满足防护监控状态下的一系列启动机制反应。但是在具体的施工中，考虑到建筑规模较庞杂时，主机的系统过于简化，功能性较小的情况小，可能在防火监控体系中对于火势范围的测控不准确，在后期的维修定检时不太便捷。2.2性能分析  基于《火灾自动报警系统设计规范》(GB 501 1 6—201 7)，防火门监控系统是由防火门探测器、集成电路、监控分机、电控闭门，等不同设备组成【3】。在防火门的监控系统中，防火门监控器是启动及防护的核心，处于对各个实时监测范围内的状态下进行自动、全方位分析，它的输入输出电压分别为AC 20V与DC 24V，在安全电压的供电传输下，为控制器稳定、良好的切入与控制电源。对于其中的隐患能将信息数据传送到监控接收器上，当存在短路的情况时，防火门监控器能自动检测故障方位及判断引起故障的具体原因，集故障预警、远程传输、存储数据等多功能为一体。在监控分机中，它为整个防火门系统提供了各区域的设备信息，对于在不同区域各个设备的分工下，监控分机的实时信息能通过总线路传输至总监控系统，在具体通信范围上扩大化，对于控制终端的数量限制也有所下降。在集成电源中，它主要在智能建筑上被安装于集中电源设备内。在实际应用中，当监测范围较小时，距离上兼顾不到，能为防火门系统中的监控板提供电源，确保监控系统核心的有效运转。  在智能建筑的具体建造中，严格控制三级标；隹来对防火门的系统布控进行有效的构造。综合考虑各方面的建筑环境和相关防火原则要点，在和防火门监控系统中，均使用控制中心警报的系统布局方式，有如下性能分析：第一，在智能建筑中，防火门的系统应该具有模拟器的提前探测装置和智能状态的监测机制，对于实时状态下数据的传输具有稳定性的性能。第二，在智能建筑中，防火门系统的相关布局结构应该使用总线型的构造布置，有利于系统进行一系列的惯性机制应试与方便集成化的管理。第三，在智能建筑中，防火门的系统的各个部分有效的规划，对于危险情况下能够对火势进行智能的监测，各方面的兼容性能较强，容错率较低。第四，对于整个防火门系统之间进行的数据传输，计算机终端应能够给予合理高效的数据处理能力，做好报警或故障信息日志存储，根据需求还应该能满足数据库的存储，保证大数据存储的可靠性。3系统的设计要点3.1设计标准化要求  在智能建筑中，关于防火门系统设计的标准化严格遵循《火灾自动报警系统设计规范》(GB 501 16—2017)中各条例规范，防火门监控系统有三种基础的构造设计方式：区域预警的设计构造、集中预警和核心防控预警的设计构造。防火门监控系统应该有效遵循主要监控与保障对象的相关具体点，对于智能建筑中的建筑结构、火势范围、后期保护措施、人员疏散密度空间与结构、后期可能带来的损失，结合实质存在着的问题并在防火系统设计中都要逐一考虑到，并完成对一系列的设施的相关连接。智能建筑中的防火门相关系统并不是旨在于拥有先进的核心科技技术，而是旨在智能建筑中对于防火预警装置的有效运行、防火布控系统的有效设计与对火势情况，范围的三个相关基础分布保障下，防火系统的各个构造部分与智能建筑中各个系统高效紧密地联系起来并发挥较大的能动机制。3.2信息处理智能化要求  在智能建筑的建造过程中，首先对于防火门的系统化规章要进行严密的布控，并与实际情况相结合，在各个子系统连接中，防火门监控器、集中电路、监控分机、电控闭门等各个构成，都是通过一定状态下对于各种情况的分析、故障、短路等情况，运用数据的传输模式，进行信息化的传送过程，并传输到控制终端，进行对于一系列数据的具体分析，在终端中一般是由智能化的设备来进行调控。在信息处理的一系列环节下，保证各个部分之间的数据采集实时高效，只有各个装置之间能够有效地运转，对于相关故障能进行一系列的反馈应急状态，快速运用智能设备进行快速而精；隹的分析。它才能在终端控制系统下，形成相应的保护措施及提前预警，监测正确的方位，为后期灾情的发生有一个提前预警稳固的保障。3.3预警准确性要求  对于在智能建筑中的安全保障，防火门系统与智能系统的相关结合，能够在危机状态下启动一系列的预警状态，与有效防护措施，在一定程度上有效控制火势的蔓延，降低对相关人员的生命威胁。这对于防火系统的准确警报有很高的要求。在防火门的一系列整体布控设计与设备布局规划中，有效地把控整体建筑的构造，在建筑物内对于楼层、结构的疏密度分析，该放置于哪个方位，设备朝向等都应有详尽的安排。这一系列的完成对于后期系统的合理分布、性能的稳定，以及各子系统对于一切不良状态下的各方位检测有着重要的意义。各个系统进行的提前预警，以数据的形式传输给主机，主机进行对于子机传输的一系列数据进行高效、稳定、快速的分析，对于预警的准确性有着准确把握，能够在机制下对于周围的环境进行快速的判定，对于方位的准确度做出确切的分析。这种在智能建筑中，非常准确的预警能力，是要综于各个方面的考察，并对于各个系统稳定优良的运转进行及时定检，采用总线型设计的系统，才能充分发挥防火门监控系统在智能建筑中的重要性。4.系统的重要性  在智能建筑中，拥有一个高效率的系统是非常重要的，对于防火门系统的设计也就相对要严格执行国家标准，在标准机制下，结合建筑物的结构，综合对于各个系统性能的优化，形成一个高效性、稳定性的有效防护系统。如网络通信系统结构，是在综合各方面资源之间采用智能化的方式来进行的，它是将利用计算机终端技术进行信息之间的通信传输，在防火装置系统中，遵循着Ethernet、Token Ring、Token Bus的通讯协议、线路通信(RS232、422总线、485总线)的数据传输，基于最大化让系统之间不同的功能分布运转、在远程监控上实现监控管理与通信布控。这种智能化的网络通信系统可以在智能建筑中的多种情况下应用，它的智能化便捷化系统管理适应多个维度的火灾监控系统的层次，在智能建筑下，拥有一个实控性强、便于多方管理的防护系统尤为重要。对于合理的初期设计、完美的系统布控、各主机系统之间的整合，设计者要有对系统的整体把握态势，不要太过拘泥于其他方案中的设计，要结合实际，对于防火门系统监控内的各个子系统连接做出在性能最优化的布控方案。5. 系统的应用现状5.1中央控制系统  在智能建造中，防火门监控系统的应用匹配，基于中央调控控制系统下，具有宏观的调控作用。中央核心控制系统基于防火门监控器下，对于各个元件之间的数据传输做出一系列的反应，在实际的施工节点中，对于防火门系统的核心部分要着重规划，它决定着各个部分运转的基本点。在防火监控器的范围内，对于目标范围的准确定位、对于一系列故障状态的接收都是由核心元件所控制的，对于中央控制系统，合理的规划安装，及准确选用各套系统，最大程度上激发系统的优化性能是一个关键点。5.2主机联合系统  各个主机之间所联合的系统下，基于一个大的系统规划下。在智能建筑中，系统的优良稳定性至关重要。防火门探测器、集成电路、监控分机、电控闭门等各个设备的性能、设备监控状态不一，各个区域设备细化到的分工有着不同的规划。主机设备的互联设计多使用总线型与多个设施之间进行互相预警，主机之间的多个系统元件并构，它的通信方式呈现着多样化的态势，监测管理、定点培训、具体措施等系统规章化，在当下的技术实质与推广主要是各个元件之间的数据传输与主机之间联合的状态下进行整合，在智能建造中实现系统与主机之间的开放态势。5.3预警准确性要求  在节点之间的控制系统中，以控制器为基本定点来实现集中控制的技术手段，用阈值、趋势反测、波状分析等方式进行相关测验，在节点机制上实现对火势情况的具体分析与基础通信。在各个节点应用上，以总线型的系统为基础展开系统连接之间的开放态势，对于实时监测的数据传输与工程具体情况下的整体优化设计、对于设备运转的有效控制火势范围的具体测算，并呈现系统终端网络化的多元节点构建。在系统的运转中充分发挥各个区域节点之间的分工，做到性能的最大优化。6.安科瑞防火门监控系统6.1概述  AFRD防火门监控系统集中控制其各终端设备即一体式常开、常闭防火门监控模块的工作状态，实时监测疏散通道防火门的开启、关闭及故障状态，显示终端设备开路、短路等故障信号。系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，当终端设备发生短路、断路等故障时，防火门监控器能发出故障报警信号，能指示故障报警部位并保存报警信息。6.2应用场合  主要应用于机场、轨道交通、隧道、客运枢纽、医院、学校、体育馆、展览馆、星级酒店、高端商业楼盘等场所。6.3系统结构6.4系统功能  1)包含“登陆”按钮、“界面标题”、“功能列表”、“系统状态栏”四部分，可以快速查询当前监控状态，也可用于工作人员登录操作。  2)以图形化显示方式直观的展现了当前被监测的防火门的工作状态，点击防火门图标后，系统会显示该防火门的详细信息。  3)可以直接查看和设置一些系统运行参数，独立测试监控器部分功能，但只有“管理员”及其以上级别才有操作权限。  4)可显示当前存储的报警记录、故障记录和事件记录，可选择查询当天记录也可以自定义查询日期。6.5配置方案  1)一体式防火门监控模块及部件  2)防火门监控器7.结束语  智能建筑渗透于普世之中，防火门监控系统在多方面的应用与发展十分广泛与灵活多变。防火措施对于保障生命财产安全具有重要的意义，那么细化到环节上的防火措施，在建筑中，要做到对于疏散口道的详细规划、对于消防设施的有效安装、对于防护门系统的有效设计及运转。防护门系统的有效运行对于危机状态下，能够快速地发生一系列反应机制，对于火灾的相关蔓延能够在一定程度上进行范围缩小。在相关的智能建筑中，这一系统的建立尤为重要，施工难度来说操作性强，稍微一有纰漏，就会在后期系统的稳定及准确上造成一定的影响，在安全设施上，施工人员一定要做到谨慎对待，防火门不仅仅在建筑形态上是一扇静止的门，它的内部运转、快速反应机制是以一系列的过程，相对于外表静止的状态下，防火门在安全性能上来说更是一扇开启人们安全的大门。参考文献[1].王彦，杨志高，刘丙言，等．智能安防—防火门监控系统及其设计【J】．电世界，2017，58(4)：43—45[2].李沛岩，庞晓霞，陈红．探讨防火门监控系统的设计和安装【J】．智能建筑电气技术，201 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