電力監(jiān)控儀表在大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
摘要： 隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術、現(xiàn)場總線技術和測控技術的飛速發(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)控無人值守化、信息交換網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。電力監(jiān)控系統(tǒng)在各類廠礦企業(yè)變配電領域得到日益廣泛的應用，成為現(xiàn)代企業(yè)電力運行科學管理、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、網(wǎng)絡技術、現(xiàn)場總線技術和測控技術的飛速發(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)控無人值守化、信息交換網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。電力監(jiān)控系統(tǒng)在各類廠礦企業(yè)變配電領域得到日益廣泛的應用，成為現(xiàn)代企業(yè)電力運行科學管理、節(jié)能降耗、減員增效的有力工具。城市建設的發(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
建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的拓撲結(jié)構如圖1，系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構，按功能或區(qū)域進行劃分，模塊化設計。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)絡通訊層）和現(xiàn)場層（現(xiàn)場設備層）。
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)場層設備與主控計算機之間的網(wǎng)絡通信聯(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。可以通過以太網(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)還可設置數(shù)據(jù)服務器和網(wǎng)關服務器與其它系統(tǒng)進行連接。
3）現(xiàn)場層
現(xiàn)場層主要任務是將現(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)。其主要設備是：嵌入式電能儀表、導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)一次設備的需要進行配置，并裝設在現(xiàn)場的配電屏或開關柜上。上述設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，只要將其預設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)場設備各參量及開關量狀態(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：不同用戶權限具備不同操作功能，各級權限的口令修改操作功能，具有權限防誤功能。
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）打印及導出：所有報表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式進行導出。
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?shù)厥 ⑹须娏Σ块T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)絡電力儀表、諧波表、導軌式電能表，對商場、賓館、學校、醫(yī)院、銀行、體育館、政府機關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)、公用設施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設計的。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，應合理選配，達到較佳的性價比。
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部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單相電表外形及應用如圖1所示：
圖1 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應用
針對用電設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、谷電能分時復費率計量功能，DIN35mm導軌安裝，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)絡進行數(shù)據(jù)交換，大大減少的電纜鋪設、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緊張的情況下，通過智能儀表對智能建筑內(nèi)所有用電設備的電量進行統(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)約用電的科學依據(jù)。對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，在各方面都有明顯的經(jīng)濟效益。
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