建筑用电精准计量与灵活控制—智能计费开关

王凤霞 俞广志 欧阳昱 潘丽珠 程 石

（1.国网安徽省电力科学研究院，安徽 合肥 230601；2.安徽藤蔓电气有限公司，安徽 合肥 230001；3.国网安徽省电力公司，安徽 合肥230001）

有资料显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的26.7%，位居能耗首位，因此建筑节能刻不容缓。而电气能耗是建筑能耗的主要组成部分，建筑节能的关键在于电气节能［1］。目前建筑节能是我国节能减排大政方针下的一项重要工作。我国建筑能耗与发达国家相比存在巨大差距，说明我国在技术装备、环保理念、节能产品研发与应用环节上还有很多改进空间。实现建筑用能的精确计量和统计分析，提供灵活、便捷的控制手段，是开展建筑节能的前提条件［1］。

对于新建的建筑通常按照新的节能标准进行建设，最常用的节能措施有加强建筑保温，最大限度采用自然采光，可再生能源的发热、蓄冷、发电应用，建设水、电、燃气能效统计和实时监测系统等等。对于已有建筑开展节能工作难度就要大很多，采用以上方法不仅投资大，工程量也大，同时会给建筑使用者带来诸多不便。智能计费开关的研制成功，不仅能用于新建筑能效监测与控制，还可以解决对已有建筑进行节电改造过程中遇到的上述问题。使用智能计费开关取代普通微型断路器，即可完成对建筑用电的分路精确计量与控制，又不用大规模对建筑进行改造，同时能够实现用手机或智能终端设备对建筑用电进行实时监测，为建筑节电提供了简便易行的手段。

建筑能效统计和实时监测系统虽然可以非常直观地反映用户能耗情况，但缺乏有效、便捷、灵活的控制手段。以用电为例，过往广大电力用户只能根据每月的账单来了解自己的用电情况，目前虽有部分改观，但离用户需求仍相距甚远。我国能效与世界先进水平仍存在巨大差距，主要原因是我们没有提供让用户直接了解自己用能情况的方法，没有提供直观了解并能便捷控制的节能手段。

铁线莲智能计费开关在提高用电安全性、实现用电可视化、智能化方面进行了大胆的创新和尝试，不仅能够实现分路精准计量、统计、对比，还可以给用户提供便捷、灵活的节电控制手段，是提高用户用电体验、提升建筑能效、构建智能建筑的新一代数字化产品。

1 智能计费开关与普通微断开关的区别

低压微型断路器（以下简称微断）是国家强制使用的配电保护装置，但普通微型断路器本身不具有信息交互和自动控制功能，电力用户也很难及时了解自身的电力、电量消耗情况。智能计费开关采用先进的无线通讯和物联网技术，实现了配电系统智能化、网络化和自动化。让电力用户在手机或智能终端设备上就能及时、方便、直观地掌握自己的能源消费详细情况，并拥有便利的控制手段，真正实现了用电的智能化、可视化、自动化，成了国内外智能用电设备厂商关注的焦点［2］。

普通微断开关具有短路保护功能，智能计费开关设置了过电压、欠电压、过负荷保护功能。普通微断开关需要手动拉合开关，而智能计费开关设计了定时、电力及电量定值自动投切开关功能。

智能计费开关是智能用电的基础和物理载体，是构建智能建筑的基本单元。通过量测、控制、通信与大数据挖掘等技术，实现建筑用电的精细化管理。通过对用电数据的实时采集、分析、管控，重塑供用电关系。通俗地说，就是还原电的商品属性，使用户通过智能手机（终端）等设备，对自己的用电行为有掌控和支配权，使用电变得更加安全、透明、智能，让用户真正地成为电的主人，成为节能减排、低碳生活的参与者。

2 智能计费开关设计要点与作用

智能计费开关从本质上说就是带控制和保护功能的电力传感器。它是将电力的物理属性（电流、电压）、商品属性（价格、用量）、使用特性（负荷曲线）采集并展示给管理者或使用者的检测装置，用来满足客户对电力信息的传输、处理、存储、显示、记录等要求，同时还兼具保护和开、合负荷电流功能。它让电这样一个特殊的商品，变成了图像、数字、曲线直接展示在客户面前，实现了可视、可控、可追溯。智能计费开关采用物联网技术，搭建起人与建筑用电之间沟通的桥梁。为了推动节能降耗，发改委发布了分时电价和阶梯电价政策，目的是用电价引导节约用电。例如北京等地，商业用电不仅有正常的峰谷电价，每年7、8、9三个月，还设置了季节性峰电价，但用户没有及时监控电价的手段，很难发挥电价在节能减排中的作用。智能计费开关还原了电力作为商品的原始属性，使用户不再只是根据账单消费［3］。

智能计费开关能够为人们提供用电设备运行状况与信息，可以按照人的指令进行用电数据统计、查询、展示、自动通断，完成人机互动；可以将测试到的用电设备能耗及节能效果在朋友圈进行分享，实现人人互动；各分路开关单独计量、集中汇总，实现物物沟通；使设备参与到人们的沟通和交流中，实现硬件设备智能化。

3 智能计费开关功能和特点

3.1 外形尺寸

尺寸符合GB_T_21706-2008，外形与普通微断相似；安装方法与普通微断一样。无须大规模布线建网，无须另建电表箱，即可构建用户配电网监测系统，节约投资、安装使用方便。

3.2 功能和特点

3.2.1 安全限值：智能计费开关具有电压、功率、电量定值设定可选，降低使用大功率电器的安全隐患，方便按定额进行用电管控。

3.2.2 智能控制：智能计费开关可进行定时自动分合闸操作，也可用智能手机或智能终端设备进行遥控分合闸操作。可用于监测和规范作息规律。

3.2.3 能效管理：智能计费开关有日、月、年电量曲线显示，支持今天与昨天，本月与上月，今年与去年用电量统计对比。可以帮助用户方便、准确地掌握每台家电或设备、宿舍、工序的耗电量，并可对耗电量大的环节及时按照预期要求进行自动控制，进一步提高电能利用效率。

3.2.4 电价提示：智能计费开关能根据用户的用电性质和属地，进行用电时段电价提示。激发用户自主参与节能的意识，提供用户自主错峰用电的管控手段，减少用电成本。

3.2.5 分路计量：每个智能计费开关内部都内置智能电表、负荷开关、通讯模块，方便实现分支路精确计量，精准定额管控。推广低碳经济的发展，指导用户科学合理用电，细化能效考核与管理。

3.2.6 碳排放量、树中和量提示：将用电量折算成碳排放量与树中和量，唤醒节能环保意识，倡导绿色生活理念，开启低碳生活方式。

3.2.7 用电信息发布：智能计费开关支持用电信息收集与发布，支持采用短信、邮件等方式与小伙伴分享用电统计数据、节能效果和经验，构建节能环保社交圈。充分利用互联网和大数据优势，通过用户自己使用测试得出的电器能耗数据，对电器设备能效等级进行核实与监督。

3.3 通讯方式灵活多样

智能计费开关支持蓝牙、WIFI、载波、GPRS等多种无线通讯方式，采用TIOT网络协议，搭建起一个开放、稳定、高效、易扩展的网络平台，便于同各种智能硬件设备与监控系统对接，真正实现物物相连、人物沟通。

4 智能计费开关的安装与使用

智能计费开关采用模块化、面向用户的设计理念。外形尺寸与普通微断无异，符合国标GB_T_21706-2008。安装方法也与普通微断相似，无须大规模布线建网，无须另建电表箱，直接安装于用户配电箱中即可。普通电工按照说明书即可完成设备安装。控制软件随时可以在网络上免费下载至智能手机或智能终端设备，运行软件自动搜索可控设备。人性化操控界面一目了然，使用智能手机，即可操控智能计费开关，无须专业人员培训［4］。

每个智能计费开关均带有计量、保护功能，使得用能计量单元细化，给用户进行能效分析与考核提供便利；定时控制与电力、电量控制功能，可以有效避免使用大功率电器带来的安全隐患，提高用电安全性。智能计费开关的电价提示功能，使用户可以在智能手机上清楚地知道用电时段的电价，还原了电的商品属性，便于发挥电价在节能减排中的杠杆作用。

铁线莲智能计费开关可广泛应用于写字楼、商户、工厂、住宅、集体宿舍等场合，是解决长明灯、避免待机损耗、管控电力电量、能效对比分析、预防电气火灾、电费核算与分摊的便捷措施和手段。

5 结语

智能计费开关有效地解决了传统微断开关需要手动操作、不具有信息交互和自动控制功能等问题。通过将建筑用电分路精确计量并直观显示，能够激发电力用户自主节电意识。智能计费开关的普及与应用，能够使普通民众成为节能主体，可以定时或遥控开关的分合闸，提供用户便捷操控各用电支路的手段，实现建筑用电智能化；提供用户分路计量、统计、能效分析功能，实现建筑能耗精细化定额管理；提供用户按照电力、电量、电压保护设置选择，提高建筑用电安全性；在手机或智能终端设备上即可显示电价、电费、用电曲线各种信息，实现建筑用电的可视化。智能计费开关为用户自主参与错避峰用电、节约生产成本提供了便捷的控制手段；同时提升了价格杠杆在平衡电网负荷率方面的作用。

智能计费开关的发明与应用，不仅仅是一次技术上的革命，它带给电力用户的是一种生活方式的转变。智能计费开关的普及，可以直接扩大参与节能减排的受众面；同时也是提高用户用电体验、提升建筑能效的新一代数字化产品。智能计费开关是传统微断开关与物联网技术结合的产物，是电力基础传感器，符合国家互联网+的产业政策。智能计费开关的普及与应用，将开启用电智能化的序幕，推动传统硬件设备智能化，使我国建筑节电迈上一个新台阶。

［1］浅谈建筑工程中建筑电气能耗分析［EB/OL］.Exam8.com.2012-12-5.

［2］Tracy.物联网的发展：智能电网将发挥关键作用［N］.环球表计，2015-04-02.

［3］康丽雁，张冶，蔡颖凯.电力用户用电信息采集系统在智能电网中的应用［J］.东北电力技术，2013（7）：50-52.

［4］尹天文.智能电网用户端讲座［J］.低压电器，2012（5）：59-64.