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師晴晴

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要:本文以Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)在重慶廣達生活服務區(qū)項目中的應用為案例，介紹Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)的智能監(jiān)測設備的選型方案、現場各監(jiān)控點的組網方式、數據采集終端與能耗系統(tǒng)子站之間的數據傳輸、子站和監(jiān)控中心主站之間的數據交互、能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件實現的功能等。

關鍵詞:智能電表   能耗監(jiān)測   廣達   智能水表     

0 引言

    隨著中國城市化進程的推進、經濟的發(fā)展，我國建筑能耗總量呈持續(xù)增長的態(tài)勢，并且增長速度有越來越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長，必然給中國能源供應帶來大的壓力，因此建筑節(jié)能勢在必行。

    Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數據采集方式包括人工采集方式和自動采集方式。通過人工采集方式采集的數據包括建筑基本情況數據采集指標和其它不能通過自動方式采集的能耗數據，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過自動采集方式采集的數據包括建筑分項能耗數據和分類能耗數據，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數據中心。本文通過對重慶廣達生活服務區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)案例的分析，簡單介紹下Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)在大型公共建筑中的應用。

1 項目概況

    廣達電腦成立于1988年，是目前*大筆記本電腦研發(fā)設計制造公司。以領*群倫的技術與堅強*的研發(fā)團隊，屹立于高科技市場地位；除了在筆記本電腦的領域中維持高成長、高品質與高評價之外，更將觸角延伸到企業(yè)網路系統(tǒng)、家庭娛樂產品、行動通訊產品、車用電子產品以及數碼家庭產品等市場，積拓展產業(yè)整合布局。2006年榮登美國「財富雜志(Fortune)」評定為五百大企業(yè)。2011年廣達電腦入住重慶，建成了一個擁有七棟大樓的員工居住建筑群（每棟十層，每層35個房間），員工總人數以萬計的重慶廣達制造城。                           

    本項目針對制造城中員工居住大樓的用水和用電進行監(jiān)控。監(jiān)控點的具體分布情況為：用電量計量位置設在配電終端，計量大樓中每個房間的用電情況。電表的安裝位置為每層的配電豎井內，每個豎井有兩個配電箱，共計約35個出線回路。所以每層大約35個電能計量儀表。用水量計量到戶，每個房間有兩塊水表，一塊冷水表和一塊熱水表。安裝位置為每個房間風井旁的供水豎井內。每層約35個房間，共計水表數約為70只。房間的平面圖如下所示：

圖一 樓內房間平面圖

    上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年承接了重慶廣達生活服務區(qū)一期能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與實施。系統(tǒng)采用Acrel-5000型能耗監(jiān)測系統(tǒng)，主要實現對生活服務區(qū)內用電量和用水量的在線監(jiān)測，方便了對該建筑群的能耗管理。

圖二現場設備組網結構圖

圖三 監(jiān)控室組網結構圖

    以上圖為某設計院針對重慶廣達生活服務區(qū)的供水供電系統(tǒng)設計的能耗監(jiān)測系統(tǒng)拓撲結構圖。圖二中左邊為單棟建筑的供水系統(tǒng)拓撲結構，右邊為單棟建筑供電系統(tǒng)拓撲結構。整個系統(tǒng)包括該建筑群的七個子系統(tǒng)和中心監(jiān)控室的一個總監(jiān)控系統(tǒng)。子系統(tǒng)的數據包括：獨棟建筑樓層中的配電豎井內的電表數據；樓層各房間內供水豎井內的冷/熱水表數據。數據全部由屏蔽線經RS485接口傳至數據采集器，然后由五類線經RJ45接口接入當地局域網。圖三中左邊表示獨棟建筑能耗監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)控室的組網結構圖。網絡交換機下端連接來自水表和電表的多個數據采集器，上端連接監(jiān)控主機完成數據上傳。七個子系統(tǒng)的數據采用光纖通訊的方式轉發(fā)至中心監(jiān)控室，如圖三中右邊圖示。每個監(jiān)控主機配UPS電源。

2 客戶需求

    重慶廣達生活服務區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術要求：

    1.系統(tǒng)能耗監(jiān)測由能源監(jiān)控平臺、交換機、多功能電表、通訊轉換器、遠程水表等設備組成，本系統(tǒng)實現的功能為水，電耗的集抄。

    2.支持統(tǒng)一網絡架構下的電力、水等能源數據的采集和管理，能耗數據采集無需在多個不同系統(tǒng)中集成，能量監(jiān)測與管理系統(tǒng)包含豐富的功能，能夠對建筑物或建筑群中各類能源(電、水)進行分別統(tǒng)計、統(tǒng)一管理并提供能耗數據自動采集、分析和挖掘、持續(xù)優(yōu)化。

    3.系統(tǒng)采集來自智能測控單元裝置送來的參數，包括每個用電回路的實時電能值和各種告警信息，各水表的用水量等，并實時顯示采集上來的各個參數。

    4.各能源管理組逐時、逐日、逐月、逐年能耗值報告，幫助用戶掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。

    5.系統(tǒng)支持基于Internet的遠程瀏覽，不同的能源管理部門可在不同的地點同時查看所需能源的消耗情況。

3 硬件選型和軟件設計參照的標準和依據

        GB50052-2009           供配電系統(tǒng)設計規(guī)范

        GB50054-2011           低壓配電設計規(guī)范

        IEC 61587              電子設備機械結構系列

                              （并參考電網公司2009年發(fā)布的《智能變電站智能控制柜技術規(guī)范》）

        DL/T 698               電能信息采集與管理系統(tǒng)

        DL/T 698.1-2009        第1部分：總則

        DL/T 698.2-2010        第2部分：主站技術規(guī)范

        DL/T 698.31-2010       第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求

        DL/T 698.35-2010       第3-5部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求

        DL/T 698.41-2010       第4-1部分：通信協議-主站與電能信息采集終端通信

        DL/T 698.42-2010       第4-2部分：通訊協議-集中器下行通信協議

        DL/T/814-2002          配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范

        GB/T/3047.1            面板、架和柜的基本尺寸系列

        GB2887                 計算站場地技術條件

4 硬件選型

    子系統(tǒng)站控管理層采用一臺工控機、一臺A4打印機、一臺在線式UPS電源；總系統(tǒng)接收七個子系統(tǒng)的全部數據，處理數據量比較大，其站控管理層采用IBM機架式服務器、一臺A4打印機、一臺在線式UPS電源。

    子系統(tǒng)通訊層設備采用五個16口串口服務器，因為要進行數據轉發(fā)，所以再配一個8口的網絡交換機和光電轉換器一套?？傁到y(tǒng)接受來自七個子系統(tǒng)的轉發(fā)數據，有七個光電轉換需要接入總系統(tǒng)的網絡，所以配16口網絡交換機一臺。

    現場設備層: 是數據采集終端，主要由智能儀表組成，電力儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器和交換機到達監(jiān)控主機，現場儀表通過雙絞線以手拉手方式進行通訊連接，每根總線的儀表數量在20只左右。

    本項目的監(jiān)控點分布在現場大樓的各個樓層內的豎井中，都屬于終端計量，電表總數約2500只，水表總數約為5000只。電能管理部分是用電量的統(tǒng)計，對其他參數的要求不是很高。其安裝位置是在配電豎井中的配電箱內。從安裝調試，設備成本上考慮,本項目宜采用不裝互感器，直接接入類型的電測儀表。配電系統(tǒng)的組成和實際一定要符合現場配電的實際情況，不能追求華而不實，非重要的出線回路中一些不必要的電參數如果進行測量則具備該功能的電力儀表，這樣勢必造成投資過大，遠超出實際需要。因此，在能夠充分實現用戶所需功能的情況下，系統(tǒng)的實用性是首先應遵循的*設計原則。同時，系統(tǒng)的前端產品和系統(tǒng)軟件均有良好的可學習性和可操作性。特別是操作性，使具備電腦初級操作水平的管理人員，通過簡單的培訓就能掌握系統(tǒng)的操作要領，達到能完成值班任務的操作水平。上海安科瑞電氣股份有限公司生產的ADL系列導軌式安裝儀表符合直接接入的要求，此表采用導軌式的安裝方式，既減少施工周期降低施工難度，又節(jié)約成本，同時還能滿足需求。具體的設備參數如下表所示：

 
    耗水量管理也是終端計量，本項目水量計量的是每個房間的冷/熱水的用量情況。本項目采用埃美柯公司的水表，具體參數如下：

    產品說明：

    1.該水表采用特殊液體封裝

    2.同時具有濕式水表始動流量小，干式清可長期保持讀數清晰的優(yōu)點

    3.選用材料，性能穩(wěn)定可靠，外觀漂亮

    4.特別適用于水質較差管網

    5.該系列水表技術參數符合標準ISO4064規(guī)定

    6.該系列水表有熱水表，有銅殼、鐵殼可共客戶選擇

5 軟件設計思路

    首先，能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計所要遵循的原則是：系統(tǒng)的性、系統(tǒng)的實用性、系統(tǒng)的實時性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的可擴展性、系統(tǒng)的易維護性。

    重慶廣達生活服務區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用網絡分布式結構，整個系統(tǒng)包括該建筑群七棟建筑的七個子系統(tǒng)和中心監(jiān)控室的一個總監(jiān)控系統(tǒng)。冷/熱水表數據和電表數據當地采集完成后傳至子系統(tǒng)的監(jiān)控后臺進行數據分析和存儲。之后七個子系統(tǒng)將數據轉發(fā)至中心監(jiān)控室的監(jiān)控主機。分控中心和中心監(jiān)控室之間用光纖網絡進行通訊。系統(tǒng)實現子系統(tǒng)對本棟大樓的數據采集和處理，總系統(tǒng)對整個建筑群的能耗進行數據監(jiān)控。

6 系統(tǒng)結構

7 軟件功能

    ①大型公建或樓宇建筑的信息管理

    系統(tǒng)提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監(jiān)控建筑的基本信息進行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數據的功能。

    ②能耗數據的實時監(jiān)測

    系統(tǒng)采集站定時采集各監(jiān)控點的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數據庫，用戶可于當地實時查詢能耗監(jiān)測情況。

    ③建筑分類能耗分析

    系統(tǒng)自動將建筑能耗進行分類分析，即：

        1、耗電量

        2、耗水量

        3、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）

        4、集中供熱耗熱量

        5、集中供冷耗冷量

        6、其他能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等）

    ④電量分項能耗分析

    照明插座用電：為建筑物主要功能區(qū)域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀照明用電。

    空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。

    動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。

    特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房、餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。

    ⑤用能情況的同、環(huán)比分析

    統(tǒng)計建筑或片區(qū)能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。

    ⑥建筑節(jié)能輔助診斷

    系統(tǒng)可提取各能耗數據進行同、環(huán)對比分析，確立值并對各監(jiān)控點的能耗情況進行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。

8 軟件界面如下所示：

能耗實時顯示界面

電耗集抄報表

水耗集抄報表

9 結束語

    隨著能源的日益緊張，節(jié)能降耗成為大型公共建筑智能化建設的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)，能監(jiān)控耗能設備的運行狀況，并能根據采集到的數據繪制出各種報表、分析曲線、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術提供參考。該系統(tǒng)運行、可靠，大地方便了用戶的使用。隨著社會的發(fā)展，能源的日益緊張，實現對分類能耗、分項能耗的遠程監(jiān)測與管理成為智能建筑發(fā)展的必然趨勢。

參考文獻

任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南中國電力出版社 2007.4

朱立泉變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術 2007年第1卷第4期