高校供电系统节能策略探析

黄胜柱 梁明华

摘要：伴随着节能减排观念的提出及在各领域的广泛应用，当前越来越多人提倡节能理念。高校作为向社会输送人才的重要场所，日常用电量较大，为响应节能减排号召，对高校供电系统节能方法进行研究，总结有效的供电系统节能策略，有着非常重要的作用。

关键词：高校;供电系统;节能策略

多年来，节能减排和低碳环保一直是世界性的主题，当前越来越多的人提高了节电意识，市场上的用电设备也更强调节约的理念，节能时代的到来是必然趋势。校园供电系统是高校主要的电力流动系统，其能耗问题也得到越来越多人的重视。

一、高校用电节能系统设计分析

（一）智能用电系统设计方案

在高校各建筑用电过程中，智能用电系统为节约电力等带来革新，当前的智能用电系统硬件组成部分包括电源电路、通信电路、控制电路、光照检测、强度检测等等，电源电路指的是将电源转变5V与24V传输控制接口，通过连接主控板的芯片达到提供电力的效果，过程中需避免掉电产生其他影响，因此要保存备用电源，并将相关数据保护延时开启。而测量控制电路则有采集电路、继电器控制，其中包含有电压、单片机、电流互感器、锁存电路、继电器驱动等等，以上的器件合成下在液晶显示器中反映出功率与累计的电量，上位机传出命令并接收后，信息就能传输到服务器中。

（二）电源模块设计

控制系统中低压电由芯片提供，目前电力电子发展已产生电源开关影响，且应用在电力、军工仪表等诸多行业，因电源体系较小、低耗能、效率高等优势，成为开关电源的首选。供电系统采用的开关电源属于双输出直流电源，输入端是电工频，输出端包括好几类，进行接线时可随机选择输入，通过内部的线路传输后在输出端获得稳定直流电压。电压产生的作用有两点，一是由电压转变电路供电芯片，二是光照检测电路主控电源。电源输出直流电压再经过双二极管进行降压，转换电流，耦合电容，待电压稳定后将电源芯片输入相连，为芯片供电。此外还可以经过电源稳压块转变源头，从而直接为单片机集成芯片进行供电。

（三）主电路设计

首先是STC单片机和外围电路。前者包括两组I/O口，与串口输入与串口输出相互连接，主板以ADl674信号采集电路，构成通信模块，后者包含有液晶显示接口和接口板控制口等。其次是外扩RAM，如果是STCl2C5A32S2集成1280字节SRM，还无法进行负载识别，要实现其功能的应用效果就需要放入RAM到负载谐波特征值矩阵中，以达到外扩单片机的作用。比如可应用程序运行数据等随机存储器来存放，尽管具有存储快的优势，但比较容易丢失，可选择的芯片应用较多。设计的节能系统中采用的是8K×8SRAM芯片，其单机片扩展连接需使用振荡驱动电路，连接晶片与电容，对应数量分别是1和2，再将其与地址锁存器件相连，与单片机系统总线进行扩展，从而达到连接6264的目的。再者是数据的储存，是对一些单路用户用电信息和较为重要的信息进行处理，确定在断电的过程中所需要的信息还能完好地保存，那么进行系统的设计时就要应用FM24C256的铁电芯片，并在其中将锂电池存放，就能进行存储。另外还有时钟电路，其稳定性的保持有助于确保采集数据的准确性与可靠性，还能帮助人们查询电量并进行很好的电能管理。设计中应用的是DS系列的时钟芯片，具有高精准度的优势，通常可达到0.01秒，还能避免如普通时钟采样过程可能出现的各种问题。只要主要控制电路正常，那么芯片就能确保正常工作，且有电源作保证，一旦电源失电，还能及时启动备用电源（如设计图1所示）。

（四）测控电路模块设计

首先是电量信号采集电路，所应用的计量控制柜必须处理管辖负载用电信息并进行计算，采集的过程中主要是为互感器转变电信号，从而形成模拟值信号，结合4051电子开关将其与信号AD1674进行联系和转换，达到目的后再将数据进行传输，直到传输到单片机当中，电源进线采用三相四线制，根据电压分相计量采样电流，如图2所示。电流采样经4051多路开关选择，再由之路地址输入。结合实际的测量值，掌握相应的相电压浮动范围后，电压互感器原边线圈与电阻和电位器串联，调节电位器后，如果电压原边线输入电压值后，而两端电压保持为IV，那么就能得到原边线圈串联电阻值，见图3。

其次是继电器控制方面，继电器控制电路包括选择比较电路、施密特锁存电路和继电器控制电路，可采用继电器吸和断开控制管辖负载，工作人员要选择好电路，再传输8255单片机信息，而4051则由74LSl39控制，选择地址后就能完成其他继电器操作工作。施密特锁存路则以4051输出高低电平信号为主，在电路控制继电器的操作过程中控制信息，如图4所示。在锁存电路状态下，要通过74HC04反向门搭建形成，可以选择滞回比较器，从而达到抗干扰的作用，这样电频的输出才会更稳定，还有助于减少外界噪音对此产生的影响。如果输入端电压门限电出现波动的情况，这又与比较器功能的发挥有关，波动干扰不会影响继电器断开，于是就降低了错误动作的发生率，提高可靠性。继电器控制电路包括继电器、NPN驱动三极管、指示灯、保护电阻等，进行控制电路过程中联系出口和施密特电路，联通输出端口，在吸和作用下负载得电放光LED点亮。

（五）光照强度检测计设计

这个环节是供电系统最为节能的环节，其中包括有光敏电阻，应用在對光照速度情况的感知上，以差分方大电路的方式进行控制。进行设计时，要注意光照灵敏度电阻遮挡的可能，于是被曝光，降低外部光强的情况下对应的光敏阻值将增加，保护继电器一次线圈得电，以触点吸和。如果光强升高，那么阻值就会减小，输出电平降低，线圈失去电量，触点断开，这时就会达到自动控制照明的效果。

二、高校供电节能的实现分析

（一）高校用电监控系统结构研究

高校用电过程要做好监控工作，监控时系统会收集能耗数据，通过控制硬件完成，传入实时信息，从而掌握水耗、暖能耗和电耗的情况，提高对能耗的控制能力。其中系统中应用的设备有以下几种。首先是智能表，支持高校正反向电能计量的应用，结合高校电能计量的具体情况进行结算，存储重要数据，如水电气的记录、半小时内的负荷量曲线、日月电能负荷曲线、能耗曲线、故障下负荷控制与管理需求等等。另一个继电器则主要用在辅助控制的功能上，不会正常用电造成影响。智能表的应用有重要的功能，包括电能计量功能、测量功能、计算最大需求量功能、分时计量功能、方案应用切换功能、结算功能、记录事件功能、负荷曲线记录功能。其中负荷曲线记录功能是根据用户的具体需求对电气量作详细的保存，智能化实现六种电气量数据，还有三种可视化读取方式，可记录最早、给定、最近时间线，并设定零或早于系统当前时间的负荷起录时间，对应的图示就可将当下当做第一个记录点，避免出现负荷起录时间大于当下记录时间的情况，这时工作人员获取的曲线图就会从第一次的时间记录延续到当前的记录。应用智能表进行工作，其原理则需应用单片机、接口设备、芯片等来反映，计量芯片能够确保电压采集电流与流互电流转换下形成数字信号，再通过数字积分运算将最终的值精确计算出来，如果还有无功电能、有功电能等需要处理，则还需应用单片机对其进行处理，转入结果为存储区，和外部信息及相关数据作交换。

（二）用电设备节能管理

用电设备管理也是节能的重要手段，具体操作上可以以下的方式实施。首先，高校工作人员要对高校内所有的用电设备记录数据进行实时的监测工作，确保完全掌握用电的情况，且相关信息能够及时准确反馈发送到学校的管理中心进行记录和处理，制定节能方案。高校管理人员需要检测到所掌握的负荷数据和整体的趋势进行预测，科学调度供电系统，比如系统自动改变、显示配电所运行方式，切断负载变压器再与联络线供电相连，有助于一定程度降低变压器损耗的问题，调整电压，提高电能的质量。高校供电系统组成包含通讯网络、远程采集子系统、节能管理中心。其中，通讯网络包括网关、多功能网络控制器和光纤交换机，不但能连接其他网络设备和太网、RS-485方式，还能单独作为站点使用。远程采集子系统包含变频器、动力设备、变压器、照明设备、不间断电源所产生的电压、电流与功率，一般计入28项电参数，均需要进行采集，系统会将信息进行传输，一直到前端机。节能管理中心中系统软件与中央服务器发挥重要作用，其所处位置在于能源管理中心，应用太网获取各点原始数据，整理分析并进行储存后分析用电情况与能耗情况，还能自动绘制形成曲线图表，给出相应的建议。最后将其创建形成动态化的数据库，进一步作分析后发送给管理人员，管理人员只需要通过密码登录就能获取相关数据，还会显示获取数据的时间、名称、电力参数、报表等等。如果是实验室空调通风系统、室内温度、给排水系统等，节能的效果就要转为自动化集中管理的方法，這时需应用集成化结构设计方法与相关技术，对各个环节进行监测和管理也对电能进行高效应用，才能达到节能的效果。而高校节能系统中所包含的BEMS建筑能源管理系统，还能在应用控制器设备、变送器设备和传感器设备，将具备功能的模块形成一个完整的局域网，从而达到很好的更新、维护系统的作用，这个过程和操作不会对高校供电系统的运行产生影响，反而通过控制器与BAc net/IP网络的连接，在智能化和专业化中央管理器的控制下进行统一管理与调度，从而确保供电系统节能目标的达成。

三、结语

综上所述，节能降耗、节能减排是近些年世界范围内所提倡议题，也是各领域各行业争相落实的重要工作，要达到节能减排降耗的目标，与人们的生活生存息息相关，而将其应用在发展人才、培养人才的高校中，具有十分重要的意义，除了为各大高校节能减耗之外，还能发挥很好的示范性作用。本文通过对高校用电系统的实现方式、供电系统节能的应用方法和管理方法进行分析，探讨节能效果，以为高校供电系统节能工作提供策略，为相关管理者和研究者提供有效的参考价值。