电梯用电计量原理与分摊方法

李唯楚

（长房物业管理有限公司，长沙 410005）

电梯用电计量原理与分摊方法

李唯楚

（长房物业管理有限公司，长沙 410005）

根据电梯工作原理和工作过程，通过设置与电梯工作状态相关的计量及其控制器件，对楼宇交通状况分析和做相关实验，将电梯实际用电情况用数学方法进行计算，合理地将楼宇电梯用电费分摊至电梯使用住户。

控制计量；数学方法；电费分摊

0 引言

目前电梯这一代步工具伴随人们的日常生活，大多数人会对不同楼层用电量及其分摊问题产生疑惑，如果不能很好厘清和向业主说明这一问题，将不利于保持居住环境的和谐与物业管理工作的健康发展。基于以上原因，我试图从电梯的工作原理和工艺过程入手，根据实际使用电梯过程与产生的电量，将电梯运行分解成不同的几个阶段，并设法从电梯控制电路中提取用于不同阶段电度表计量的控制信号，以所提取的电梯控制信号为基础，设计出电梯运行电费计量的电路。用所设置的计量、计数器件记录相关数据，套用与电梯实际用电相吻合的数学公式，现场用实验的方法提取数学公式中的几个基本参数，最终用数学的方法将电梯所产生的运行电费分摊到不同情况的使用人。

1 电梯用电计量原理

电梯具有运行与待机两种状态，从电梯用电计量与分摊的角度，两种状态的用电属于两种不同性质：待机时大家都不用，可将之称为公用电量；运行时为某人服务，随着层楼的不同而耗电量不同，可称之为专用电量。因此不同层楼电梯用户所承担共用电梯需交纳的电费就应当有所区别。怎样才能区分不同层楼需承担的电梯用电费，需要从电梯的工作原理与工艺过程认识，电梯运行遵循“接受指令后开关门、启动、运行到减速制动、平层、开关门”工艺过程，按电梯工作原理区分电梯运行与待机应该从电梯接受指令后开门起到平层后关门止，但仔细考虑若按此过程始末信号(开门信号、关门后门触点信号)并结合运行行程等因素计量，则需设置采集这些指令并计算运行行程和设置逻辑控制电路单元，这样易使问题复杂化和加大制造成本。通过对电梯运行过程的分析可知，电梯从接受指令后“开关门、启动、运行、减速制动、平层、开关门”这一过程中的前后两个开关门阶段用电量为与电梯行程无关的常量，而与电梯行程有关的运行过程为“启动、运行到减速制动、平层”这几个阶段。由于后述所采用“公用电量按使用电梯楼层均摊”的分配法则，根据“各层住户使用电梯次数随时间增加其接近一致”这一概率学原理，以及后述计算时“采用各层运行次数相等”的办法。如果将电梯“接受指令后开关门、启动、运行到减速制动、平层、开关门”计量分解成：“启动、运行到减速制动、平层”和“前后两个开关门”，按照本分摊办法可以计算出“前后两个开关门”计在专用电量或公用电量的分摊结果一样，所以运行过程的前后两个开关门阶段的用电量可以纳入由各层均摊的公用电量范畴。因此，解决公用电量计量问题只需取“启动与平层”信号控制其通断即可。由于所有电梯运行时都遵循“松闸启动、平层抱闸”程序，如文中附图所示：从电梯中控制抱闸动作的线路里取一个抱闸接触器之触点KM3信号，由该触点信号控制计量所添加的继电器线圈1KA、2KA，而继电器触点控制公用电度表G2计量，即可解决公用电量的计量问题。公用电量计量问题解决以后，专用电量计量问题可通过电梯总电度表G1，用总电量减去公用电量的方法得到。

图1 电梯电器件、机房井道通风照明用电情况

2 电梯计量装置设计原理

电梯电器件、机房井道通风照明用电情况如图1所 ：使用电梯时总断路器QF始终合上，当电梯处于待机状况时，控制变压器TC始终得电和其输出部分维持电梯主控制板SM、安全继电器KAS、门继电器KAD、12V与24V通讯线路等用电，经过输入接触器KM1的触点使变频器UFC及其控制部分处于用电状况，机房通风照明、井道长明灯等都处于用电状况。当电梯处于运行状况时，电梯除待机状况时电器件和通风与照明电路用电外，主要耗电设备曳引电动机M的电，抱闸接触器KM3与运行接触器KM2和抱闸线圈YB等的电。

计量系统本着“感应式计量设置和不影响与改变电梯任何功能，适应任何种类电梯”的原则，需在电梯线路上安装总电度表G1一个、公用电度表G2一个、互感器TA三个、继电器1KA、2KA共两个、计数器PCN一个，此装置连接于电梯线路如附图除变压器TC外虚线框内所示内容。公用电度表G2计量工作过程为电梯满足运行条件时：安全电路正常(KAS动作)、门电路正常(KAD动作)、主控制板SM及其付属电路正常、变频器UFC正常与通讯电路等控制电路正常，当电梯主控制板SM接到层楼信号后控制抱闸接触器KM3与运行接触器KM2动作，抱闸接触器KM3控制后来添加的第一、第二继电器1KA、2KA线圈得电，由第一、第二继电器1KA、2KA的六个常闭触点切断三相公用电表G2的三相感应线路，同时第二继电器2KA的三个常开触点分别短接三个电流互感器二次线圈。电梯在不同状况下用电计量可以通过控制公用电度表G2的通与断得以实现，电梯启动时(抱闸接触器KM3动作)公用电表G2不计量，电梯待命时(抱闸接触器KM3不动作)公用电表G2计量，专用电量则可以通过总电量(按图安装电度表计量)减去公用电量。

电流互感器应选择计量用互感器，安装公用电度表G2和电流互感器TA时应按附图接线。考虑计量准确性，电流互感器一次电流为其额定电流的60%左右，最低不小于额定电流的30%，电流互感器二次电流在额定电流的25%～100%，电流互感器TA的准确度等级(二次组合)选择0.2或0.5。总电度表G1实际电流为10%～125%IN(额定电流)，稍小于表的额定电流为好，公用电度表的选择也应考虑待机时电度表实际电流为10%～125%IN(额定电流)，稍小于额定电流IN为好。在现场测量电梯非检修态满载或空载运行时供电总电流后(此时电流最大)，综合电流互感器与电度表要求选择互感器与电度表。其互感器感应部分的控制触点应选自如附图所示的同一继电器2KA，以保证即便是在继电器2KA有问题时电流互感器TA线圈也不会断路，三个电流互感器TA的输出线圈始终都应作接地处理，电流互感器TA与公用电度表G2电流线圈连线直径不小于4平方毫米。继电器、1KA、2KA的选择根据触点的电流值确定：触点额定电流大于公用电度表G2电流线圈的电流额定值(见附图对应触点)，线圈的电压与电梯二次供电电路相符(见附图对应线圈)。将有安全隐患(断路时产生高压)的带接点的互感器副线圈、继电器、公用电度表G2装在一个外壳接地的铁合内，铁合作接地处理。在铁合外部注明：在维修该装置时必须断开电源进行，不允许副线圈在开路情况下进行维修，以免高压危及人身安全。

3 电梯用电费分摊办法

电梯公用电费为除首层外其余各层应平均分摊的电梯电费，电梯待机时间不同，公用费会有所不同。专项电费为除首层以外的各层业主从首层乘搭电梯到业主居住层或从居住层乘搭到首层的行程不同(用电量不同)所应专项交纳的除公用费以外的专项电梯用电费。专项电费因客流量而不同，当电梯大多时间处于空闲状态时还存在双向运行收费的问题：即若电梯停在某层而首层呼梯，电梯将空载运行至首层，然后载客到居住层；或乘客从首层乘搭电梯到居住层，然后电梯自动空载返回首层待命(许多电梯有此功能)，电梯大多时间处于饱和运行状态时则不存在双向运行收费的问题。公用费计算简单：每月从公用电量计量表上抄到的电度数乘以用电价格，然后按层楼数(除首层)均摊。专项费则因各层用电梯次数和交通流量不同而计算比较烦琐，以下专题论证。

由于电梯运行时其耗电量是按每运行一层一个相同增量递增的，所以每层月分摊该电梯的专项电费可按等差数列{Sn=[(a1+an)n]/2}和[an=a1+(n-1)d]公式运算。式中：Sn为每栋专项电费的总值(可以由总电表数减去公用电表数后乘以电价)，a1为第二层应分摊该栋的专项电费，an为顶层(为计算a1而设定)应分摊该栋的专项电费，n为除首层外(如规定首层不收电梯电费时)的层楼数量(如有9层楼就有n=8)，d为等差数列公差。若能得到公式[an= a1+(n-1)d]中的a1值，便可根据公式{Sn=a1n+[n(n-1)d]/2}计算出d值，从而由d、a1值及公式[an=a1+(n-1)d]得到每层月分摊该栋的专项电费，这里[an=a1+(n-1)d]中an为从第3层到顶层中的任意一层的专项电费，如第3层专项电费为[a2=a1+(2-1)d]。

a1值可由一次实验由总电表获取数据和电梯载客次数及当地电价等数据的乘积得到：即a1=(实验数据)×(载客次数)×(当地电价)，以下分别讨论这三个参数。1)实验数据：按照电梯75%载荷(取电梯曳引机的平均载荷)情况，将电梯从第一层提升到第二层，从电梯在一层启动、运行、减速制动到第二层平层时读取总电表读数（电梯此过程处于电动状态，除减速阶段不耗电外，其余阶段耗电）。对于大多时间为交通流量大时只读取计算机房总电度表的在这段时间的用电度数作为运算参数；而对于交通流量不大的电梯还需考虑电梯双向收费的问题，除按上述步骤外再将电梯75%载荷从第二层下降到第一层，然后电梯空载从二层启动、运行、减速制动到第一层平层时(电梯此过程处于电动状态，除减速阶段不耗电外，其余阶段耗电)，读取计算机房总电度表的在上行与下行两段用电度数和作为运算参数。2)载客次数：从机房内电梯计数器获取每月电梯运行的次数(电梯从启动、运行、减速制动到平层停靠，计数器计数一次)，此数据为每月用电梯层楼共用次数，按每层用电梯均等的办法将每月电梯运行次数等分，等分后的数据即为每层每月用电梯运行次数。每层每月电梯运行次数与电梯载客次数为两个不同的概念：当交通流量大时，运行次数等于载客次数；当交通流量不大时，由于电梯有空载返程等，载客次数等于运行次数的一半，而上述两种情况参与运算的只是载客次数。即按交通流量大小对载客次数进行确定：a)当交通流量大时，某层载客次数=(电梯计数器月电梯运行次数)/(使用电梯楼层数)。b)当交通流量不大时，某层载客次数＝(电梯计数器月电梯运行次数)/[2×(使用电梯楼层数)]。3)当地电价：从电业部门获取当地电价。

在计算出a1值后可根据{Sn=a1n+[n(n-1)d]/2}(式中：Sn可以从电表数据中计算得到)计算出d值，二层以上专项电费可由公式[an=a1+(n-1)d]计算得到。若业主需要按每户人头分摊电梯用电费时，则在计算公用电费与专项电费中，先将电费分摊到各层，再将各层电费分摊到人，最后将各户人头分摊费累计即为每户应交纳的总电梯用电费。另外，对于特殊情况本办法可以作特别处理，如某层某户居住的人较平均数多时可以先按等差数列计算后将多的人头专用电费从总专用电费中截留，然后将专用电费余额再按等差数列分摊，居住的人较平均数多的住户的专用电费最终为截留电费与专用电费余额所分摊电费之和。又如某层某户居民基本没有居住时，可以运用等差数列公式先将总专用电费分摊，截留该户专用电费再将其按等差数列分摊到其余使用电梯户，最终使用电梯户的专用电费为按等差数列分摊的电费和后截留的没使用电梯户专用电费再分摊的数量之和，没有居住的居民只需交纳均摊后的公用电费。

4 结语

通过记录电梯一个月运行所产生的总电量与公用电量、运行的总次数，运用数学方法将小区单元电梯运行电费向该单元住户分摊，分摊后得到业主与物业管理公司的普遍认可，不仅解决了人们对不同楼层用电量及其分摊问题产生疑惑，而且都乐意缴纳自己应该承担的那一部分费用，使物业收费工作得到顺利开展。该发明专利技术具有符合物业管理收费政策、可靠性高和成本低等特性，具有较大的市场竞争力。现各地物业小区因电梯收费不合理现象见诸于媒体现象屡见不鲜，已成为物业管理工作健康发展的阻力，本技术的实施有望扫除这一阻力。

[1] 史信芳. 电梯技术[M]. 北京:化学工业出版社, 2010.

[2] 李唯楚. 一种楼宇电梯用电费分摊的电度计量装置及方法: 中国, 专利号ZL200710034997.2[P]. 2007-10-03.

[3] 李唯楚. 楼宇电梯用电费分摊办法[J]. 中国电梯,2005(3): 19-21.

Elevator Electricity Metering Principle and Allocation Method

LI Wei-chu
(CHANGFINE GROUP Co. Ltd., Changsha 410005, China)

According to the working principle and working process of the lift, the status of the building lift is analyzed and the related tests are made by setting the measuring and control devices relating to the working status of the lift. The electricity consumption of the lift is analyzed by using the mathematic methods. According to the results, a reasonable charge distribution to the costumers can be realized based on the actual use of the lift.

controling measures; mathematic methods; reasonable charge distribution

TM02

A

李唯楚 (1958-)，男，高级工程师，研究方向为建筑设备技术应用。