電力監(jiān)控儀表在大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要： 隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和測控技術(shù)的飛速發(fā)展,，傳統(tǒng)的變配電系統(tǒng)正經(jīng)歷一場深刻的變革,，向測控智能化、監(jiān)控?zé)o人值守化,、信息交換網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,。電力監(jiān)控系統(tǒng)在各類廠礦企業(yè)變配電領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用,，成為現(xiàn)代企業(yè)電力運行科學(xué)管理,、節(jié)能降耗,、減員增效的有力工具。
Abstract：
Key words :
1 概述
隨著計算機技術(shù),、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、現(xiàn)場總線技術(shù)和測控技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的變配電系統(tǒng)正經(jīng)歷一場深刻的變革,，向測控智能化,、監(jiān)控?zé)o人值守化、信息交換網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,。電力監(jiān)控系統(tǒng)在各類廠礦企業(yè)變配電領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用,，成為現(xiàn)代企業(yè)電力運行科學(xué)管理、節(jié)能降耗,、減員增效的有力工具,。城市建設(shè)的發(fā)展使得一座座現(xiàn)代化的高樓大廈拔地而起，人們對辦公,、生活環(huán)境的安全性,、舒適性、經(jīng)濟性的要求越來越高,，智能化的設(shè)備和系統(tǒng)不斷地引入現(xiàn)代建筑之中,，作為各種建筑能源供應(yīng)核心——變配電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中顯得尤為重要，而且非常必要,。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1,，系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進行劃分,，模塊化設(shè)計,。整個系統(tǒng)一般分為三層，即主控層（站控管理層）,、中間層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）和現(xiàn)場層（現(xiàn)場設(shè)備層）。
圖1 建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)
1）主控層
主控層位于中控室或值班室,，一般配置高性能,、高可靠性計算機、UPS不間斷電源,、打印機,、報警裝置等。電力監(jiān)控軟件安裝在主控計算機上,，通過軟件的人機界面和各種管理功能實現(xiàn)對整個變配電系統(tǒng)的實時監(jiān)控,。
2）中間層
中間層位于現(xiàn)場層與主控層之間,，主要完成現(xiàn)場層設(shè)備與主控計算機之間的網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換,、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和提高系統(tǒng)的實時性,、兼容性和擴充性?？梢酝ㄟ^以太網(wǎng)交換機方便地與其它系統(tǒng)進行連接和數(shù)據(jù)信息共享,，對于大型的系統(tǒng)還可設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與其它系統(tǒng)進行連接。
3）現(xiàn)場層
現(xiàn)場層主要任務(wù)是將現(xiàn)場的各種配電系統(tǒng)的運行參數(shù)進行采集和測量,，并將采集和測量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng),。其主要設(shè)備是：嵌入式電能儀表、導(dǎo)軌式電能儀表和能斷路器及四遙單元等,。這些裝置或儀表依據(jù)一次設(shè)備的需要進行配置,，并裝設(shè)在現(xiàn)場的配電屏或開關(guān)柜上。上述設(shè)備均相互獨立完成各自的功能,，不依賴主控計算機運行,，具備RS485通信接口。通過現(xiàn)場的RS485總線將檢測到的各項電參數(shù)和狀態(tài)信號實時傳輸?shù)街虚g層,。
3 軟件實現(xiàn)與系統(tǒng)功能
上位機軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)組態(tài)軟件,，該軟件是對現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)進行采集與監(jiān)測的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進行系統(tǒng)集成,，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實現(xiàn)方法,，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實現(xiàn)和完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測功能,。Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)具有友好的人機交互界面,，可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備各參量及開關(guān)量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲,。系統(tǒng)還提供了實時曲線和歷史趨勢曲線分析,，符合用戶設(shè)計需要的報表、事件記錄和故障報警等功能,。整個系統(tǒng)可以實現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計,，實現(xiàn)了遠程自動抄表、能耗監(jiān)測功能,。
1）運行狀態(tài)監(jiān)測：通訊異常報警提示,。
2）用戶管理：不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級權(quán)限的口令修改操作功能,，具有權(quán)限防誤功能,。
3）能耗報表、棒圖：實現(xiàn)了所有能耗報表的按時間查詢,，分為日,、月,、年報表等，任意分類,、分項實時能耗棒圖顯示,。
4）打印及導(dǎo)出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL,、WORD 格式進行導(dǎo)出,。
4 大型公建電能計量宜采用智能電力監(jiān)控儀表
大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費電表,。兩者主要特點歸納如下（見表1）,。
供電部門一般給用戶實施一戶一表的收費制度，即收費電表由供電部門統(tǒng)一安裝,。因此,，收費電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計量器具許可證外，還需要當(dāng)?shù)厥?、市電力部門的許可才可安裝使用,。在大型公共建筑電能管理中，供電部門一般會在總進線處安裝收費電表,。
電力儀表在用戶安裝收費電表的基礎(chǔ)上,，考慮內(nèi)部電能計量與節(jié)能管理的需要安裝，用于內(nèi)部電能管理,。因此用戶可自主選擇采購,，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路,、各樓層或各功能區(qū)的分項電能數(shù)據(jù)的采集,，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能分項計量。
5 電力儀表在建筑能耗電能分項計量中的選型方案
Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng),，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表,、諧波表、導(dǎo)軌式電能表,，對商場,、賓館、學(xué)校,、醫(yī)院,、銀行、體育館,、政府機關(guān)等大型公建進行電能分項計量和能耗分析管理。
電力儀表,，是針對電力系統(tǒng),、工礦企業(yè),、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計的,。它能高精度的測量所有常用的電力參數(shù),，如三相電壓、三相電流,、有功功率,、無功功率、頻率,、功率因數(shù),、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運行信息,。電力儀表功能,、型號繁多，價格也各不相同,，電能計量方案也多種多樣,，因此，應(yīng)合理選配,，達到較佳的性價比,。
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號文件，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實行分類,、分項計量,，對電能按動力用電、照明與插座用電,、空調(diào)用電和特殊用電進行分項計量管理,。因此，針對宿舍,、商鋪,、病房等應(yīng)計量到經(jīng)濟核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表,；
DDS1352單相電表,，用于單相電能計量，DIN35mm導(dǎo)軌安裝,，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm）,，一次最大接入單相電流30A，精度1.0級,。優(yōu)點是尺寸小,，價格低，缺點是沒有通訊功能,，不能組網(wǎng),。
DDSF1352單相電表,，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個模數(shù),，一次最大接入單相電流為80A,，精度1.0級，具有峰,、平,、谷電能分時復(fù)費率計量功能，帶RS485接口,，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對單相電能的計量,，常用在配電箱內(nèi),。DDS1352及 DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖1所示：
圖1 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用
針對用電設(shè)施按照明與插座用電,、動力用電,、空調(diào)用電、特殊用電進行分項計量,，對學(xué)校教室,、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時,，可選用DTSF1352或ACR120EL電表,。
采用DTSF1352三相四線電表（見圖2），用于三相電能計量,，具有尖,、峰、平,、谷電能分時復(fù)費率計量功能,，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個模數(shù),，可安裝在照明箱或動力箱中,，一次最大接入三相電流80A，80A以上可經(jīng)電流互感器采集,，精度0.5級,，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或 DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng),。
圖2 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應(yīng)用
采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上,，面板尺寸為80mm×80mm,，規(guī)格為220/380V、5A,，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級,，可測量電流,、電壓、功率,、頻率,、功率因數(shù)、四象限電能等電參量,，帶Modbus通訊協(xié)議,。
一些重要場合需檢測諧波的，可采用ACR230ELH多功能電表,，針對進線回路或重要出線回路,，采用ACR230ELH多功能電表，嵌入式安裝在配電柜門板上,，面框尺寸為96mm×96mm,，除測量所有電參量外，還具有最大需量,，2-31次電流,、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù),、電流K系數(shù),、電話波形因子、電流電壓不平衡度,、正負零序分量分析等功能,。ACR120EL，ACR230ELH多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實際應(yīng)用如圖3所示,。
圖3 ACR120EL,、ACR230ELH多功能電表外形及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用
6 結(jié)束語
通過在建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中配置的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài),，提高變配電系統(tǒng)運行的可靠性,。由于智能儀表鈞配置有通信接口，通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換,，大大減少的電纜鋪設(shè),、簡化系統(tǒng)，方便維護和操作，減少人員提高工作效率,。特別是在目前能源供應(yīng)緊張的情況下,，通過智能儀表對智能建筑內(nèi)所有用電設(shè)備的電量進行統(tǒng)計，對負荷高峰,、日均用電量進行分析,，提供錯峰用電和節(jié)約用電的科學(xué)依據(jù)。對各種用電設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析,，便于維護人員明確設(shè)備狀況,，制定詳細的設(shè)備維護計劃，在各方面都有明顯的經(jīng)濟效益,。
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