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能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在越城區(qū)*的應(yīng)用
更新時間:2016-03-15   點擊次數(shù):3486次

趙娜

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定


 

【摘要】:針對大型公共建筑能耗高且能源管理不合理的問題,利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計量控制技術(shù)等信息化技術(shù),實現(xiàn)能源資源分類分項計量和能源資源運行監(jiān)管功能,清晰描述建筑內(nèi)總的用能現(xiàn)狀;實時監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù),識別有效負(fù)荷與無效能耗,從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式,實現(xiàn)建筑的有效節(jié)能。

【關(guān)鍵詞】:*;大型公共建筑;節(jié)能;能耗;


 

0    引言

    隨著社會的發(fā)展,能源的消耗量也在迅速增長,特別是建筑能耗的增長特別迅速,已經(jīng)成為除工業(yè)、交通外的三大能源消耗。按照當(dāng)建筑業(yè)的發(fā)展趨勢,在若干年后社會的能源產(chǎn)出將無法滿足能源的需求,所以減小能源的消耗量是個十分重要的且需要盡早解決的問題。在建筑能耗中,大型公共建筑的能源消耗量占據(jù)了很大的份額,雖然其總能耗量遠(yuǎn)不如住宅建筑消耗量大,但是單位面積的能耗消耗量十分巨大,所以大型公共建筑的節(jié)能工作具有很大的潛力。大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)使得人們可以充分了解大型公共建筑的能耗使用情況,為提出有效的節(jié)能減排政策與決策奠定基礎(chǔ),隨著中城市化進(jìn)程的推進(jìn)、經(jīng)濟的發(fā)展,我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,必然給中能源供應(yīng)安全帶來極大的壓力,因此建筑節(jié)能勢在必行。

    本文以紹興市越城區(qū)*為例,通過能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的搭建、數(shù)據(jù)采集與分析等,介紹了能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)在大型共建的應(yīng)用。

1、項目概述及建設(shè)目標(biāo)

    越城區(qū)*成立于1984年1月,是紹興市*的城區(qū)院,承擔(dān)著越城區(qū)及浙江紹興經(jīng)濟開發(fā)區(qū)、袍江新區(qū)和鏡湖新區(qū)等地的檢察職責(zé)。越城區(qū)*辦案和專業(yè)技術(shù)用房易地新建工程位于紹興市紹興經(jīng)濟開發(fā)區(qū)臥龍路2號地塊,地下層,主要功能為汽車庫、設(shè)備用房,地上部分,主要功能為辦公。本建筑為二類高層建筑。

    整個大樓采用兩路獨立的10KV高壓進(jìn)線,經(jīng)地下室10/0.4KV變配電所后供電,供電工作電壓為三相五線 380/220V。本工程地下室設(shè)置10/0.4KV變配電所,在樓層配電箱設(shè)分項計量,共48路計量節(jié)點,包括照明、插座、空調(diào)等,具體建設(shè)目標(biāo)如下:

    ●  實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)分類計量;

    ●  部分區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分戶監(jiān)測、計量與集中管理;

    ●  清晰描述總的用能現(xiàn)狀,找出能源管理存在的問題,提供能源管理工作改進(jìn)的方向;

    ●  使能源管理部門對能源系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)測與管理;

    ●  為節(jié)能降耗研究、設(shè)計與建造提供參考數(shù)據(jù)。

    綜合能耗:實現(xiàn)*電資源消耗的自動、實時、在線數(shù)據(jù)采集、傳輸及存儲。

    分類計量:根據(jù)用戶能源構(gòu)成,統(tǒng)計各能源消耗進(jìn)行統(tǒng)籌管理。

    分項計量:電能消耗要根據(jù)用電類型細(xì)分計量:照明與插座用電、空調(diào)用電、動力用電、其他特殊用電等。

2、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

    整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計是以《家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)導(dǎo)則》、《浙江省家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則為基礎(chǔ),建設(shè)符合用戶實際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng),整個系統(tǒng)完成了建筑內(nèi)部能耗計量儀表和能耗數(shù)據(jù)采集裝置的安裝,實現(xiàn)從建筑采集能耗數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)統(tǒng)計與展示的功能。整個系統(tǒng)包括能耗數(shù)據(jù)的原始采集、能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸、能耗數(shù)據(jù)的在線分析診斷等,通過能耗計量裝置的安裝,實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的原始采集;通過通訊管理機的安裝,實現(xiàn)能耗數(shù)據(jù)的在線傳輸;通過能耗數(shù)據(jù)的采集存數(shù),形成可視化趨勢,確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因;通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產(chǎn)品 改進(jìn)運營管理模式,進(jìn)行節(jié)能降耗;通過節(jié)能降耗后數(shù)據(jù)對比,查看節(jié)能降耗實施效果。

2.1 能耗數(shù)據(jù)的原始采集

    能耗數(shù)據(jù)的原始采集是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ),是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素,指依據(jù)家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分,建筑能耗應(yīng)包括耗電量,耗水量,耗氣量,集中供熱耗熱量,集中供冷耗冷量和其他能源消耗量,分項能耗數(shù)據(jù)是指分類能耗數(shù)據(jù)中的類或多類再細(xì)分為若干項。如電能又可以分為4類分項,插座照明用電,空調(diào)用電,特殊用電和動力用電,且每個分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內(nèi)部主要工作區(qū)域照明,普通設(shè)備用電等??杉?xì)分為插座照明用電,應(yīng)急照明及走廊用電,室外照明用電三個子項。空調(diào)用電主要是指為建筑內(nèi)部提供制冷和制熱所消耗的電能,其也包括兩個子項,冷熱站電能使用和空調(diào)末端電能使用。動力用電是為建筑內(nèi)提供動力服務(wù)使用的電能,包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電三個子項。這些分類分項數(shù)據(jù)要在采集器內(nèi)部進(jìn)行計算和存儲,并定時與數(shù)據(jù)中心建立連接發(fā)送原始數(shù)據(jù)。本建筑中,涉及到的能耗信息主要包括耗電量,按照分類、分項計量系統(tǒng)的設(shè)計要求,本建筑中用電計量采用多功能電度表,在各樓層照明配電箱、空調(diào)配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表,實現(xiàn)電能的分項采集。

    多功能電表采用交流采樣技術(shù),能分別測量電網(wǎng)中的電流、電壓、功率、功率因數(shù)和電能等參數(shù),可通過面板薄膜開關(guān)設(shè)置倍率。帶RS-485通訊接口,采用Modbus-RTU通信協(xié)議,所有多功能電表有功電度計量精度達(dá)到0.5級,

2.2 數(shù)據(jù)傳輸

    數(shù)據(jù)傳輸是指原始分類分項數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將能耗原始數(shù)據(jù)從有離散分布的建筑群上傳到數(shù)據(jù)中心,并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,完成原始數(shù)據(jù)存儲的過程。在該過程中,數(shù)據(jù)采集器將定時采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加,形成可擴展標(biāo)示語言(XML)格式的數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對應(yīng)的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理,般采用128位aes加密處理以保證數(shù)據(jù)的安全并進(jìn)行上傳工作。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間的485網(wǎng)絡(luò)以及采集器與數(shù)據(jù)中心之間以太網(wǎng),現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式,實現(xiàn)計量采集裝的手拉手式的連接,zui終接入采集器,每路485總線連接計量采集裝置的數(shù)量在20只左右;采集器與數(shù)據(jù)中心之間通過建筑內(nèi)部智能化網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸,整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示:


 


 

2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設(shè)計

    1)能耗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

    數(shù)據(jù)有效性驗證

    計量裝置采集數(shù)據(jù)般性驗證方法:根據(jù)計量裝置量程的zui大值和zui小值進(jìn)行驗證,凡小于zui小值或者大于zui大值的采集讀數(shù)屬于無效數(shù)據(jù)。

    電表有功電能驗證方法:除了需要進(jìn)行般性驗證外還要進(jìn)行二次驗證,其方法是:兩次連續(xù)數(shù)據(jù)采讀數(shù)據(jù)增量和時間差計算出功率,判斷功率不能大于本支路耗能設(shè)備的zui大功率的2倍。

    分項能耗數(shù)據(jù)計算

    各分項能耗增量應(yīng)根據(jù)各計量裝置的原始數(shù)據(jù)增量進(jìn)行數(shù)學(xué)計算,同時計算得出分項能耗日結(jié)數(shù)據(jù),分項能耗日結(jié)數(shù)據(jù)是某分項能耗在天內(nèi)的增量和當(dāng)天采集間隔時間內(nèi)的zui大值、zui小值、平均值;根據(jù)分項能耗的日結(jié)數(shù)據(jù),進(jìn)而計算出逐月、逐年分項能耗數(shù)據(jù)及其zui大值、zui小值與平均值。

    當(dāng)電表有功電能的出現(xiàn)滿刻度跳轉(zhuǎn)時,必須在采集數(shù)上增加電表的zui大輸出數(shù),保證計算處理結(jié)果的正確性。

    2) 能耗在線監(jiān)測管理軟件架構(gòu)

    能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)采用C/S(客戶機/服務(wù)器)架構(gòu)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、功能分布的體系結(jié)構(gòu),且有高度的可靠性和維護(hù)方便性 。系統(tǒng)具備軟、硬件的擴充能力,支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的擴展和功能的升級。可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和特殊需求,充分化網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點資源和均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān),并便于系統(tǒng)的分階段實施。

    3) 能耗在線監(jiān)測管理軟件系統(tǒng)組成

    整個管理系統(tǒng)由4部分組成:OPC數(shù)據(jù)采集終端、數(shù)據(jù)拆分存儲終端、數(shù)據(jù)監(jiān)控終端、數(shù)據(jù)分析與展示終端,各部分的功能如下:

    OPC數(shù)據(jù)采集終端

    通過通用的OPC接口,采集終端每隔15分鐘將所有智能儀表中參數(shù)的當(dāng)值存儲到數(shù)據(jù)庫中,用于之后的能耗分析。

    數(shù)據(jù)拆分存儲終端

    采集終端采集到的數(shù)據(jù)先存儲在數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)值表中,為了方便之后的數(shù)據(jù)分析以及加快分析的速度,需將該表的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分,表數(shù)據(jù)拆分的結(jié)果分別存儲到能耗逐時匯總表(按小時匯總)、能耗逐日匯總表(按天匯總)中。系統(tǒng)通過在數(shù)據(jù)庫中建立邏輯嚴(yán)密的數(shù)據(jù)拆分存儲過程,保證了拆分結(jié)果的準(zhǔn)確。

    數(shù)據(jù)監(jiān)控終端

   通過從數(shù)據(jù)采集終端讀取數(shù)據(jù),集中顯示所有智能表具的當(dāng)即時狀態(tài)信息,顯示整個系統(tǒng)的運行狀態(tài),并根據(jù)客戶配置,主動顯示報警信息,并將異常數(shù)據(jù)存儲以便今后分析。

    數(shù)據(jù)分析與展示

    將數(shù)據(jù)庫中的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行多維分析和鉆取,利用目主流的數(shù)據(jù)圖形化展示組件,以圖表形式直觀反映和對比各項能耗數(shù)據(jù),并統(tǒng)計能耗數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。圖表展示方式包括:餅圖、柱狀圖、堆積圖、線圖、面積圖、儀表盤等。

    4)軟件功能模塊

    能耗綜合主界面

    通過綜合能耗主界面可以反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗,并計算得到單位面積能耗;界面下方顯示這能耗的當(dāng)日逐時用能曲線;單擊每個分類能耗的上部區(qū)域,可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;可通過下拉框切換建筑物。


 


 

    分項用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計

    將電耗進(jìn)行逐時、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計。統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式,直觀反映各項統(tǒng)計數(shù)據(jù)的數(shù)值、趨勢和分布情況。


 


 

    用電支路趨勢分析

    統(tǒng)計各區(qū)域、各設(shè)備電能消耗,準(zhǔn)確定位用電消耗大戶,制定節(jié)能績效考核制度,推動節(jié)能降耗的真正有效執(zhí)行。為用能重點設(shè)備建立運行記錄檔案,長期跟蹤記錄設(shè)備運行過程中的能效分析評估結(jié)果,結(jié)合設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)記錄,為設(shè)備的運行維護(hù)提供依據(jù)。

 


 

 能耗數(shù)據(jù)同環(huán)比分析

    將各種類型和各主要耗能設(shè)備的能耗與去年同期值和上月值進(jìn)行同比環(huán)比分析,檢驗節(jié)能效果,根據(jù)分析結(jié)果執(zhí)行節(jié)能績效考核,以及節(jié)能目標(biāo)的修正。

    能耗數(shù)據(jù)分時統(tǒng)計

    將能源類型、負(fù)載類型、區(qū)域能耗按照時間區(qū)分,按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,掌握能源具體消耗情況??蓪⒚刻煊媚馨磿r段設(shè)置峰、平、谷,統(tǒng)計各時段能耗,降低閑時能耗。


 


 

    電能數(shù)據(jù)實時監(jiān)測和預(yù)警

    通過高精度智能儀表以技術(shù)手段實現(xiàn)自動化全實時、高密度的實時用能監(jiān)測,減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數(shù)據(jù),對電能進(jìn)行合理的管控和預(yù)警,及時發(fā)現(xiàn)并改正運行中存在的用電異常,隨時處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值,超標(biāo)時醒目提醒并主動記錄。

3、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的意義

    大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)是按照家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則進(jìn)行設(shè)計的個多層次,多功能,跨區(qū)域,可雙向交換信息的復(fù)雜系統(tǒng)。通過搭建這樣的能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測建筑的能耗使用情況,通過能耗數(shù)據(jù)的分類分項計算,數(shù)據(jù)的分時統(tǒng)計,公共展示平臺等,能促使家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平,為*制定切實有效的政策和決策提供參考和有力的支持,并過能源綜合管理系統(tǒng)軟件對各電能計量點的用電量實施在線計量、動態(tài)監(jiān)測、集中管理、科學(xué)考核,通過有效的末端監(jiān)控管理,綜合性地實現(xiàn)整體節(jié)能,為高能耗建筑的進(jìn)步節(jié)能改造提供依據(jù)。


 

參考文獻(xiàn)

[1]《能效管理系統(tǒng)設(shè)計安裝圖冊》


 

作者簡介:趙娜,女,本科。
任職單位:現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司

 

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