電力監控儀表在大型公共建筑能耗監測系統中的應用
摘要： 隨著計算機技術、網絡技術、現場總線技術和測控技術的飛速發展，傳統的變配電系統正經歷一場深刻的變革，向測控智能化、監控無人值守化、信息交換網絡化的方向發展。電力監控系統在各類廠礦企業變配電領域得到日益廣泛的應用，成為現代企業電力運行科學管理、節能降耗、減員增效的有力工具。
Abstract：
Key words :
1 概述
隨著計算機技術、網絡技術、現場總線技術和測控技術的飛速發展，傳統的變配電系統正經歷一場深刻的變革，向測控智能化、監控無人值守化、信息交換網絡化的方向發展。電力監控系統在各類廠礦企業變配電領域得到日益廣泛的應用，成為現代企業電力運行科學管理、節能降耗、減員增效的有力工具。城市建設的發展使得一座座現代化的高樓大廈拔地而起，人們對辦公、生活環境的安全性、舒適性、經濟性的要求越來越高，智能化的設備和系統不斷地引入現代建筑之中，作為各種建筑能源供應核心——變配電所的電力監控系統在智能建筑中顯得尤為重要，而且非常必要。
2 系統結構
圖1 建筑能耗監測系統
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對整個變配電系統的實時監控。
2）中間層
中間層位于現場層與主控層之間，主要完成現場層設備與主控計算機之間的網絡通信聯接、數據交換、通信協議轉換和提高系統的實時性、兼容性和擴充性?？梢酝ㄟ^以太網交換機方便地與其它系統進行連接和數據信息共享，對于大型的系統還可設置數據服務器和網關服務器與其它系統進行連接。
3）現場層
現場層主要任務是將現場的各種配電系統的運行參數進行采集和測量，并將采集和測量的各種數據傳輸給監控系統。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一次設備的需要進行配置，并裝設在現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。通過現場的RS485總線將檢測到的各項電參數和狀態信號實時傳輸到中間層。
3 軟件實現與系統功能
上位機軟件為Acrel-5000能耗監測系統組態軟件，該軟件是對現場能耗數據進行采集與監測的專用軟件，最大的特點是能以靈活多樣的“組態形式”而不是編程方式來進行系統集成，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，只要將其預設置的各種軟件模塊進行簡單的“組態”，便可以非常容易地實現和完成對現場數據的采集與監測功能。Acrel-5000能耗監測系統具有友好的人機交互界面，可實時和定時采集現場設備各參量及開關量狀態，并將采集到的數據上傳給數據中心存儲。系統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。整個系統可以實現所有回路能耗的采集和統計，實現了遠程自動抄表、能耗監測功能。
1）運行狀態監測：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控儀表
大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內部管理電表，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一安裝。因此，收費電表除了要有技監局發放的計量器具許可證外，還需要當地省、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上，考慮內部電能計量與節能管理的需要安裝，用于內部電能管理。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、各樓層或各功能區的分項電能數據的采集，通過后臺電能管理系統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)公司研發的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統，可以通過ACR網絡電力儀表、諧波表、導軌式電能表，對商場、賓館、學校、醫院、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、工礦企業、公用設施、智能大型公共建筑的電力監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，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數和電網系統的運行信息。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。
根據住房和城鄉建設部114號文件，對大型公共建筑能耗數據實行分類、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（即寬為18mm），一次最大接入單相電流30A，精度1.0級。優點是尺寸小，價格低，缺點是沒有通訊功能，不能組網。
DDSF1352單相電表，同樣為DIN35mm導軌安裝，寬度為4個模數，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協議或DL/T645規約，可組網。主要應用于對單相電能的計量，常用在配電箱內。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、空調用電、特殊用電進行分項計量，對學校教室、醫療病房、賓館客房按樓層或功能分區計量時，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，可安裝在照明箱或動力箱中，一次最大接入三相電流80A，80A以上可經電流互感器采集，精度0.5級，帶RS485接口，Modbus協議或 DL/T645規約，可組網。
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，規格為220/380V、5A，電流經互感器接入，精度0.5級，可測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數、四象限電能等電參量，帶Modbus通訊協議。
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、電流K系數、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 結束語
通過在建筑能耗監測系統中配置的網絡電力儀表，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，提高變配電系統運行的可靠性。由于智能儀表鈞配置有通信接口，通過網絡進行數據交換，大大減少的電纜鋪設、簡化系統，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所有用電設備的電量進行統計，對負荷高峰、日均用電量進行分析，提供錯峰用電和節約用電的科學依據。對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，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濟效益。
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