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摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點，做好公共建筑節(jié)能工作，對促進和帶動全社會節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，落實“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結構”重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹東營市華凌大廈綜合建筑，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電及現(xiàn)場的燃氣表，流量計等的實時監(jiān)控。

關鍵詞：大型公共建筑；能耗監(jiān)測系統(tǒng)；ACREL-5000;

1 引言

  目，我已經(jīng)是世界上的二大能源生產(chǎn)和消費，統(tǒng)計顯示，我建筑能耗約占全總能耗的28%，在我每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，僅有4%采取了節(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費非常嚴重，具有巨大的節(jié)能空間，建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行，節(jié)能降耗，計量先行。

  “十五”以來，山東省建筑節(jié)能與綠色建筑工作取得明顯成效，建成節(jié)能建筑3.6億平方米，獲得綠色建筑標識項目達到600萬平方米，實施既有建筑節(jié)能改造7800萬平方米，機關辦公建筑和大型公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系基本建立。但也面臨些比較突出的問題，主要是：城鄉(xiāng)建設模式相對粗放，建筑建造和使用過程能源資源消耗高、利用效率低，建筑全壽命周期監(jiān)管機制不完善，綠色建筑發(fā)展水平有待提高等。

  大力開展綠色建筑行動，以綠色、循環(huán)、低碳理念指導城鄉(xiāng)建設，有利于提高資源能源使用效率，緩解資源能源供需緊張矛盾；有利于降低社會總能耗，減少污染物排放，確保完成節(jié)能減排任務;有利于促進建筑產(chǎn)業(yè)化升級，培育節(jié)能環(huán)保、新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè);有利于提高建筑舒適性、健康性，改善群眾生產(chǎn)生活條件。各級、各部門要把開展綠色建筑行動作為大力推進生態(tài)文明建設的重要內(nèi)容，進步增強責任感和緊迫感，統(tǒng)籌規(guī)劃，狠抓落實，推動城鄉(xiāng)建設走上綠色、循環(huán)、低碳的科學發(fā)展軌道，促進經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

2 設計依據(jù)

  GB-T 15587-2008 《工業(yè)企業(yè)能源管理導則》

  《評價企業(yè)合理用電技術導則GB》

  《企業(yè)節(jié)能規(guī)劃編制通則》

  《企業(yè)能源審計技術通則-GB》

  GBT23331-2009《能源管理體系要求》

  GB-50052-2009 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》

  能耗計量裝置家及行業(yè)標準

  DL/T 645-1997       多功能電能表通信規(guī)約

  DL/T 645-2007       多功能電能表通信規(guī)約

  CJ/T 188-2004       戶用計量儀表數(shù)據(jù)傳輸技術條件

  GB/T 19582-2008     基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范

3 項目概況

  東營市華凌大廈建筑面積3.6萬平方米,主要是將涉及企業(yè)和市民服務的相關職能和資源進行有效整合,打造成集“政務服務、企業(yè)服務、人社服務、社會管理”等四大平臺于體的綜合服務型機構,讓群眾“進家門、辦百家事”。 

  項目中現(xiàn)場設備位于東營市華凌大廈辦公樓，需要將電表納入監(jiān)控范圍，對電能消耗的情況進行監(jiān)管，隨時掌握能耗情況，提高節(jié)能意識。

4 系統(tǒng)架構

  安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實時

摘要：介紹天津東麗區(qū)陽光新城市購物廣場電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。

關鍵詞：工業(yè)項目;天津東麗區(qū)陽光新城市購物廣場;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000;電力監(jiān)控系統(tǒng)

0  概述 

  本項目為天津東麗區(qū)陽光新城市購物廣場電力監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)配電系統(tǒng)管理的要求，需要對天津東麗區(qū)陽光新城市購物廣場高低壓配電室進行電力監(jiān)測，以保證用電的安全、可靠和。

  Acrel-2000型低壓智能配電系統(tǒng)，充分利用了現(xiàn)代電子技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，對變配電系統(tǒng)進行分散數(shù)據(jù)采集和集中監(jiān)控管理。對配電系統(tǒng)的二次設備進行組網(wǎng)，通過計算機和通訊網(wǎng)絡將分散的配電所的現(xiàn)場設備連接為個有機的整體，實現(xiàn)電網(wǎng)運行的遠程監(jiān)控和集中管理。

1  系統(tǒng)結構描述

  本項目共165只ACR120EL多功能儀表，在配電室內(nèi)放置采集裝置，現(xiàn)場多功能儀表經(jīng)485總線連接至對應的采集裝置，現(xiàn)場串口服務器經(jīng)網(wǎng)線或光線將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控主機上。

  本監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層。

  間隔設備層主要為：多功能網(wǎng)絡電力儀表、智能電動機保護器開等。這些裝置分別對應相應的次設備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

  網(wǎng)絡通訊層主要為：工業(yè)串口服務器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

  站控管理層：設有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。

  以上現(xiàn)場設備均采用RS485接口和MODBUS-

  RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線傳輸，般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發(fā)送數(shù)據(jù)但是在同時刻只能發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。

  RS485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設備，zui大傳輸距離為1.2km。

2  電力監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

  2.1  數(shù)據(jù)采集與處理

  數(shù)據(jù)采集是配電監(jiān)控的基礎，數(shù)據(jù)采集主要由底層多功能網(wǎng)絡儀表采集完成，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U、三相電流I、頻率Hz、功率P、功率因數(shù)COSφ、電度Epi、遠程設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)。

  數(shù)據(jù)處理主要是把按要求采集到的電參量實時準確的顯示給用戶，達到配電監(jiān)控的自動化化和智能化要求，同時把采集到的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫供用戶查詢。

  2.2  人機交互

  系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示低壓配電系統(tǒng)電氣次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續(xù)記錄顯示等。

  2.3  歷時事件

  歷時事件查看界面主要為用戶查看曾經(jīng)發(fā)生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越限記錄提供方便友好的人機交互，通過歷史事件查看平臺，您可以根據(jù)自己的要求和查詢條件方便定位您所要查看的歷史事件，為您把握整個系統(tǒng)的運行情況提供了良好的軟件支持。

  2.4  數(shù)據(jù)庫建立與查詢

  主要完成遙測量和遙信量定時采集，并且建立數(shù)據(jù)庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。

  2.5  用戶權限管理

  針對不同級別的用戶，設置不同的權限組，防止因人為誤操作給生產(chǎn)，生活帶來的損失，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行?？梢酝ㄟ^用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。

  2.6  運行負荷曲線

  負荷趨勢曲線功能主要負責定時采集進線及重要回路電流和功率負荷參量，自動生成運行負荷趨勢曲線的，方便用戶及時了解設備的運行負荷狀況。點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；可以查看實時趨勢曲線或歷史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

  2.7  遠程報表查詢

  報表管理程序的主要功能是根據(jù)用戶的需要設計報表樣式，把系統(tǒng)中處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過篩選、組合和統(tǒng)計生成用戶需要的報表數(shù)據(jù)。本程序還可以根據(jù)用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。

  報表具有自由設置查詢時間實現(xiàn)日、月、年的電能統(tǒng)計，數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。

3  案例分析

  進線回路采用ACR220EFLH多功能電力儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，它能測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電力監(jiān)控、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領域。

  重要配出回路采用ACR220EFL系列多功能電力儀表，該儀表主要測量所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度、無功電度。

  低壓配電二次圖見圖（1），功能有電量遙測主要監(jiān)測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數(shù)，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現(xiàn)顯示現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，主要包括：開關的分、合閘運行狀態(tài)和通訊故障報警；斷路器變位時會發(fā)出報警信號，提醒用戶及時處理故障。

圖（1）低壓配電二次圖

  參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢供兩個變電所4臺變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。見圖（2）。

圖（2） 參數(shù)抄表

  用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示健身中心某段時間內(nèi)的各配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（3）。

 圖（3） 電能報表

  系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。見圖（4）。

圖（4）系統(tǒng)通訊結構示意圖

  負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖（5）。

圖（5）趨勢曲線圖

4  結束語

  隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電力監(jiān)控系統(tǒng)已成為全各地重點工程項目、標志性建筑/大型公共設施等大面積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在天津東麗區(qū)陽光新城市購物廣場的應用，可以實現(xiàn)對變電所低壓配電回路用電的實時監(jiān)控與電能管理，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，可以與串口服務器、計算機等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)，取得了較好的社會效益。［2］

參考文獻：

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

[2].周中等編著. 智能電網(wǎng)用戶端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)產(chǎn)品選型及解決方案[M]. 北京. 機械工業(yè)出版社. 2011.10

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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數(shù)據(jù)采集、開關狀態(tài)監(jiān)測及遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成任意復雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡結構，如系統(tǒng)結構圖所示：東營市華凌大廈項目能耗系統(tǒng)站控管理層及網(wǎng)絡通訊層。現(xiàn)場共有84只多功能電力儀表。    

系統(tǒng)結構圖

5 系統(tǒng)軟件模塊

  綜合能耗主界面

  反映建筑物當年用能各分類能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；

  通過表計計量的主要為電能消耗，界面下方顯示電能的當日逐時用能曲線；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，建筑物圖片可根據(jù)項目要求替換；

  分類能耗主界面

  反映某分類能耗（例如電）當日及昨日同期、當月及上月同期、當年及上年同期的用能及對比，增長百分比及增加值；

  反映某分類能耗過去48小時、過去31天、過去12個月、過去3年的用能趨勢；

  反映某分項能耗的當月用能餅圖；

  反映某分類能耗當年各月用能同比分析圖；

  分類能耗支路用能統(tǒng)計報表

  可靈活選擇支路，并統(tǒng)計某段時間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

  通過表功能強大，用戶可進行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并對數(shù)據(jù)進行組合排序；

  統(tǒng)計數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

  統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel；

  分類能耗支路非工作日用能

  統(tǒng)計對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統(tǒng)靈活設置

  統(tǒng)計數(shù)據(jù)可導出至Excel；

  分類能耗支路同比分析

  統(tǒng)計各支路當年每月用能及去年同期用能；

  分類能耗支路用能集抄

  查詢各支路任意兩個時間的表計讀數(shù)，并計算出差值；

  時間精度到分鐘；

  分類能耗支路分時段用能趨勢分析

  可查詢?nèi)沃纺扯螘r間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等），具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關，查詢時不可跨月；

  數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過鼠標操作放大、縮小、移動；可對數(shù)據(jù)進行排序（zui大值、zui小值）；

  數(shù)據(jù)可導出至Excel;

  配置選項

  依照相關技術規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調(diào)面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；

  配置項目中使用的儀表的類型、型號、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計、分時段用能統(tǒng)計、參數(shù)查詢功能；

  配置項目中使用到的所有計量儀表，保存計量儀表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息；

  配置分項能耗統(tǒng)計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據(jù)項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類能耗分項用能分析小模塊中的功能；

  配置各部門用能對應的計量儀表、運算方式、所占比例以及部門用能計劃，完成此項配置后將啟用部門能耗分析功能模塊；

  配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)挠嬃績x表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

6 景展望

  根據(jù)東營市華凌大廈能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)分析。

  建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發(fā)現(xiàn)能耗黑幕，節(jié)能改造有針對性，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

  選擇節(jié)能設備。

  再好的節(jié)能設備，管不住浪費也無法發(fā)揮節(jié)能效果，通過增加自動化節(jié)能設備，制定設備運行策略，減少人為干預，集中管控，使節(jié)能設備正在實現(xiàn)節(jié)能。

  通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數(shù)據(jù)量化節(jié)能改造成果，zui大程度的展現(xiàn)節(jié)能效果。

7 結束語

  大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點，做好東營市華凌大廈的節(jié)能工作，對促進和帶動節(jié)能工作，實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重要意義。

參考文獻：

*技術要求[2008]114號文