电力监控仪表在大型公共建筑能耗监测系统中的应用
时间：2012-02-17 阅读：705
1 概述
随着计算机技术、网络技术、现场总线技术和测控技术的飞速发展，传统的变配电系统正经历一场深刻的变革，向测控智能化、监控无人值守化、信息交换网络化的方向发展。电力监控系统在各类厂矿企业变配电领域得到日益广泛的应用，成为现代企业电力运行科学管理、节能降耗、减员增效的有力工具。城市建设的发展使得一座座现代化的高楼大厦拔地而起，人们对办公、生活环境的安全性、舒适性、经济性的要求越来越高，智能化的设备和系统不断地引入现代建筑之中，作为各种建筑能源供应核心——变配电所的电力监控系统在智能建筑中显得尤为重要，而且非常必要。
2 系统结构
建筑能耗监测系统的拓扑结构如图1，系统多采用分布式结构，按功能或区域进行划分，模块化设计。整个系统一般分为三层，即主控层(站控管理层)、中间层(网络通讯层)和现场层(现场设备层)。
图1 建筑能耗监测系统
1)主控层
主控层位于中控室或值班室，一般配置高性能、高可靠性计算机、UPS不间断电源、打印机、报警装置等。电力监控软件安装在主控计算机上，通过软件的人机界面和各种管理功能实现对整个变配电系统的实时监控。
2)中间层
中间层位于现场层与主控层之间，主要完成现场层设备与主控计算机之间的网络通信联接、数据交换、通信协议转换和提高系统的实时性、兼容性和扩充性。可以通过以太网交换机方便地与其它系统进行连接和数据信息共享，对于大型的系统还可设置数据服务器和网关服务器与其它系统进行连接。
3)现场层
现场层主要任务是将现场的各种配电系统的运行参数进行采集和测量，并将采集和测量的各种数据传输给监控系统。其主要设备是：嵌入式电能仪表、导轨式电能仪表和能断路器及四遥单元等。这些装置或仪表依据一次设备的需要进行配置，并装设在现场的配电屏或开关柜上。上述设备均相互独立完成各自的功能，不依赖主控计算机运行，具备RS485通信接口。通过现场的RS485总线将检测到的各项电参数和状态信号实时传输到中间层。
3 软件实现与系统功能
上位机软件为Acrel-5000能耗监测系统组态软件，该软件是对现场能耗数据进行采集与监测的软件，zui大的特点是能以灵活多样的“组态形式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成对现场数据的采集与监测功能。Acrel-5000能耗监测系统具有友好的人机交互界面，可实时和定时采集现场设备各参量及开关量状态，并将采集到的数据上传给数据中心存储。系统还提供了实时曲线和历史趋势曲线分析，符合用户设计需要的报表、事件记录和故障报警等功能。整个系统可以实现所有回路能耗的采集和统计，实现了远程自动抄表、能耗监测功能。
1)运行状态监测：通讯异常报警提示。
2)用户管理：不同用户权限具备不同操作功能，各级权限的口令修改操作功能，具有权限防误功能。
3)能耗报表、棒图：实现了所有能耗报表的按时间查询，分为日、月、年报表等，任意分类、分项实时能耗棒图显示。
4)打印及导出：所有报表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式进行导出。
4 大型公建电能计量宜采用智能电力监控仪表
大型公共建筑电能计量宜采用电力仪表作为内部管理电表，不宜用收费电表。两者主要特点归纳如下(见表1)。
供电部门一般给用户实施一户一表的收费制度，即收费电表由供电部门统一安装。因此，收费电表除了要有技监局发放的计量器具许可证外，还需要当地省、市电力部门的许可才可安装使用。在大型公共建筑电能管理中，供电部门一般会在总进线处安装收费电表。
电力仪表在用户安装收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于内部电能管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表(电能部分)的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各功能区的分项电能数据的采集，通过后台电能管理系统完成对大型公共建筑的电能分项计量。
5 电力仪表在建筑能耗电能分项计量中的选型方案
Acrel(安科瑞)公司研发的Acrel-5000建筑能耗分析管理系统，可以通过ACR网络电力仪表、谐波表、导轨式电能表，对商场、宾馆、学校、医院、银行、体育馆、*等大型公建进行电能分项计量和能耗分析管理。
电力仪表，是针对电力系统、工矿企业、公用设施、智能大型公共建筑的电力监控与电能管理需求而设计的。它能高精度的测量所有常用的电力参数，如三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数、四象限电能等，采用可视度高的LCD来显示仪表测量参数和电网系统的运行信息。电力仪表功能、型号繁多，价格也各不相同，电能计量方案也多种多样，因此，应合理选配，达到较佳的性价比。
根据*114号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类、分项计量，对电能按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理。因此，针对宿舍、商铺、病房等应计量到经济核算单元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352电表；
DDS1352单相电表，用于单相电能计量，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数(即宽为18mm)，一次zui大接入单相电流30A，精度1.0级。优点是尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网。
DDSF1352单相电表，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次zui大接入单相电流为80A，精度1.0级，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：
图1 DDS1352电表外形，DDSF1352电表外形及其应用
针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。
采用DTSF1352三相四线电表(见图2)，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次zui大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器采集，精度0.5级，带RS485接口，Modbus协议或DL/T645规约，可组网。
图2 DTSF1352电表外形及其在动力箱中的应用
采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，规格为220/380V、，电流经互感器接入，精度0.5级，可测量电流、电压、功率、频率、功率因数、四象限电能等电参量，带Modbus通讯协议。
一些重要场合需检测谐波的，可采用ACR230ELH多功能电表，针对进线回路或重要出线回路，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有zui大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。
图3 ACR120EL、ACR230ELH多功能电表外形及其在配电抽屉柜中的应用
6 结束语
通过在建筑能耗监测系统中配置的网络电力仪表，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，提高变配电系统运行的可靠性。由于智能仪表钧配置有通信接口，通过网络进行数据交换，大大减少的电缆铺设、简化系统，方便维护和操作，减少人员提高工作效率。特别是在目前能源供应紧张的情况下，通过智能仪表对智能建筑内所有用电设备的电量进行统计，对负荷高峰、日均用电量进行分析，提供错峰用电和节约用电的科学依据。对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，在各方面都有明显的经济效益。
参考文献：
[1]上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2010.08版.
[2]深圳市亚特尔科技有限公司产品手册.
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