安科瑞 陳靜燕

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰214405

0引言

　　目前，據(jù)國家有關(guān)部門統(tǒng)計，國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度(年平均85.4kWh/m2)，約占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，每平方米耗電量是普通居民的10~20倍，是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國家同類建筑的1.5~2倍。--- 解讀蘇建科【2007】217號文-談電力儀表在建筑節(jié)能計量中的應(yīng)用

　　一方面，我國大型公共建筑用電巨大，另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為用電節(jié)能決策的制定提供參考。為此，江蘇省建設(shè)廳制定并印發(fā)蘇建科[2007]217號文《江蘇省公共建筑用能計量設(shè)計規(guī)定》，來加強公共建筑節(jié)能運行管理，將節(jié)能減排各項工作目標(biāo)和任務(wù)逐級分解落實，建立節(jié)能監(jiān)管體系和長效用能檢查、考核機制，完善用能計量設(shè)計。解讀蘇建科【2007】217號文-談電力儀表在建筑節(jié)能計量中的應(yīng)用

　　1.新建、改建和擴(kuò)建單體2萬m2以上的公共建筑項目，在設(shè)計、施工圖審查時均應(yīng)執(zhí)行國家、省有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。

　　2. 建筑內(nèi)的用能計量裝置宜選用具有遠(yuǎn)傳功能的產(chǎn)品，便于設(shè)置管理系統(tǒng)，并與BA系統(tǒng)組網(wǎng)。

　　電力在日常生產(chǎn)生活中起到了越來越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑實行電能計量管理，可及時發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費，為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。--談電力儀表在建筑節(jié)能計量中的應(yīng)用

　　1 電力儀表在建筑節(jié)能計量中的選型方案

　　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，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，用于建筑內(nèi)部電能的統(tǒng)計與管理。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力監(jiān)控與電能計量管理。

　　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(dá)到較佳的性價比。

　　根據(jù)蘇建科[2007]217號文件，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實行分類計量，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(jìn)行分項計量管理。因此，針對宿舍、商鋪、賓館客房等應(yīng)計量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表;

　　DDS1352單相電表，又稱為ADL10;單相電能計量表，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。該儀表尺寸小，價格低，缺點是沒有通訊功能，不能組網(wǎng)。

　　DDSF1352單相電表，又稱為ADL100，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通訊協(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：

　　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(jìn)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)，又稱ADL300，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)電流互感器二次接入，精度0.5級，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議或DL/T645通訊規(guī)約，可組網(wǎng)[1]。

　　ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表，可以很方便地安裝在配電柜(箱)背面的導(dǎo)軌上，不需要對面板進(jìn)行開孔，這種一對一式的測量，對于系統(tǒng)的檢修維護(hù)是非常清晰方便的。

　　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)互感器二次接入，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RS485接口，Modbus通訊協(xié)議。

　　對于一些重要場合需檢測諧波含量的，可采用ACR230ELH多功能電表，蘇建科[2007]217號文規(guī)定，重要進(jìn)線及饋線回路，如電梯、水泵、風(fēng)機、廚房設(shè)備、停車設(shè)備等不同功能的設(shè)備應(yīng)按干線分別計量。空調(diào)系統(tǒng)的前端設(shè)備按干線系統(tǒng)計量，空調(diào)末端及空調(diào)插座應(yīng)按樓層或分區(qū)計量。當(dāng)建筑內(nèi)有經(jīng)濟(jì)核算單元且采用中央空調(diào)時，區(qū)域內(nèi)空調(diào)末端應(yīng)單獨設(shè)電能計量表。因此，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(fù)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。

　　2電力儀表的組網(wǎng)

　　電力儀表可作為內(nèi)部管理電表單獨使用，取代大量傳統(tǒng)的模擬儀表，亦可作為電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)的前端設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，使得組網(wǎng)輕松便捷，是實現(xiàn)SCADA系統(tǒng)集成的理想選擇。

　　儀表之間采用屏蔽雙絞線進(jìn)行總線型連接，圖4所示為ADL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對配電系統(tǒng)的現(xiàn)場電力儀表進(jìn)行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控主機，將分散的儀表連接為一個有機的整體。

　　3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)的功能

　　大型公共建筑電能管理系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場情況，采用現(xiàn)場總線以光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)或無線等組網(wǎng)方式實現(xiàn)電能集抄與電能計量功能。系統(tǒng)以計算機、通訊設(shè)備、現(xiàn)場電力儀表計量裝置為基本工具，為實時數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層[2](如圖5)。

　　電力儀表用屏蔽雙絞線相互連接起來，與通訊服務(wù)器、交換機、工業(yè)級計算機等組成一個后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對配電系統(tǒng)的監(jiān)控以及電能計量的管理。系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能：

　　(1)實時采集與顯示運行參數(shù)，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)，有功電能等，為正常運行時的計量管理、事故發(fā)生時的故障原因分析提供依據(jù)。

　　(2)監(jiān)視電氣設(shè)備運行狀態(tài)，如高、低壓進(jìn)線斷路器等各種類型開關(guān)當(dāng)前分、合狀態(tài)，是否正常運行，如發(fā)現(xiàn)故障自動報警。

　　(3)對建筑物內(nèi)所有設(shè)備的用電量進(jìn)行記錄與統(tǒng)計，包括動力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電、特殊用電等，并可生成各種報表及分析曲線等供用戶查詢使用。

　　(4)事件記錄與故障報警，系統(tǒng)對所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實際需求的事件均具有詳細(xì)的記錄功能，對開關(guān)變位、參量越限等信息還具有報警功能。

　　4 應(yīng)用案例

　　上海浦東某圖書館是一個高能耗大型公共建筑，總建筑面積60885平方米，圖書館變配電系統(tǒng)采用中壓微機保護(hù)裝置和多功能電力儀表來實時保護(hù)線路和采集電參量數(shù)據(jù)，所有的中壓微機保護(hù)裝置和電力儀表均通過現(xiàn)場總線進(jìn)行組網(wǎng)，在中控室對現(xiàn)場各回路用電狀況實行監(jiān)測，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲，自動生成用電日報表、月報表、年報表以及電能計量統(tǒng)計報表等，為管理人員的分析、決策提供參考。

　　該項目電能管理系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控管理層是人機交互的直接窗口，主要由工控機等組成。通訊管理層主要由通訊服務(wù)器和交換機等組成，是數(shù)據(jù)信息交互的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與傳輸?shù)耐瑫r，轉(zhuǎn)達(dá)上位機對現(xiàn)場設(shè)備的各種命令。現(xiàn)場設(shè)備層的電力儀表主要為ACR系列多功能電表和ADL系列導(dǎo)軌式電表，低壓進(jìn)線回路及重要饋線回路選用ACR系列多功能電表，普通饋線回路及動力箱、照明箱中選用ADL系列導(dǎo)軌式電表，實現(xiàn)對現(xiàn)場各回路、各樓層的電能計量。

　　監(jiān)控室電能管理系統(tǒng)通過現(xiàn)場設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各用電回路的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握系統(tǒng)的運行及電能使用狀況，及時發(fā)現(xiàn)、糾正用電浪費現(xiàn)象，從而節(jié)約用電。在需要時，還可提供快捷的遠(yuǎn)程控制手段，完成對設(shè)備運行狀態(tài)的改變以及事故情況的處理。圖6給出了圖書館電能計量查詢表，很清楚的顯示出各分項用電的使用情況。圖7是系統(tǒng)給出的圖書館照明、空調(diào)及插座等分項用電量的餅圖，很直觀地顯示出分項用電量的百分比。

　　5結(jié)束語

　　隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能管理已成為大型公共建筑智能化建設(shè)的必然選擇，本文介紹的電力儀表，可以實現(xiàn)對電能的分項及分時復(fù)費率計量，不僅能顯示用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與計算機等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系列電力儀表運行可靠，穩(wěn)定，在建筑節(jié)能計量中將會發(fā)揮越來越重要的作用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

　　[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣 2010. 6