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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
【摘要】：隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負(fù)荷的持續(xù)增長，各種新型負(fù)載的不斷涌現(xiàn)，用戶更加關(guān)注電能質(zhì)量的問題，同時(shí)對節(jié)能減排也提出了更加嚴(yán)格的要求，用戶需要更加有效的電能管理解決方案，來應(yīng)對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)的持續(xù)、高效、低耗的運(yùn)行。本文通過紹興黃金時(shí)代大廈的電能管理應(yīng)用，介紹電能管理系統(tǒng)在建筑行業(yè)的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：商業(yè)建筑；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電能管理；
1 項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)
紹興黃金時(shí)代大廈位于浙江省紹興市，緊臨梅龍湖，西側(cè)為迪蕩B5地塊財(cái)智大廈，項(xiàng)目共三幢高層，25-300㎡精裝層高4.5米可創(chuàng)新疊加空間，主要為100平米以上辦公室，三棟建筑分別為A、B、C三棟大樓，均為19層高建筑。
根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，本項(xiàng)目需要對黃金時(shí)代大廈各動(dòng)力箱、照明箱等終端配電箱內(nèi)各用電回路用電量進(jìn)行電能管理，系統(tǒng)通過多功能的電能計(jì)量表計(jì)、通訊網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)各用電設(shè)備在運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、用電分析等，保證復(fù)雜供配電系統(tǒng)的安全可靠系數(shù)，實(shí)現(xiàn)故障快速響應(yīng)；全面掌握大廈能源消耗的成本結(jié)構(gòu)，確保節(jié)能計(jì)劃和措施順利實(shí)施；科學(xué)、智能管理，提高效率，降低損耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)營成本最優(yōu)化。系統(tǒng)由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層構(gòu)成。系統(tǒng)要求盡量減少集中采集數(shù)據(jù)的裝置以保證系統(tǒng)的通訊可靠性。
2 電能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，充分考慮了建筑自身特性，以及電力系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)、電力系統(tǒng)的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監(jiān)控設(shè)備，這既有利于減少系統(tǒng)運(yùn)作的成本，同時(shí)也有利于系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。
紹興黃金時(shí)代大廈包括19層高建筑，均為辦公建筑及酒店式公寓，整個(gè)大廈電能消耗主要為各辦公室、酒店式公寓用電以及公共部分用電。在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，已經(jīng)保證了每棟樓每層一個(gè)配電箱，負(fù)責(zé)該層設(shè)備用電，配電箱電源引至變電所。這個(gè)保證了配電系統(tǒng)的完整，清晰，因此我們在做電能計(jì)量時(shí)，需要對樓層各進(jìn)出線回路 進(jìn)行分別計(jì)量，搭建完整的計(jì)量體系，因?yàn)閷ε潆姯h(huán)節(jié)而言，進(jìn)線電能與饋線電能消耗之和誤差應(yīng)在合理范圍內(nèi)。把進(jìn)線電能計(jì)量作為一級計(jì)量，饋線電能計(jì)量為二級計(jì)量，那么一級計(jì)量與二級計(jì)量值之和誤差應(yīng)在合理范圍內(nèi)，極限值為2%。如果誤差超出合理范圍，則發(fā)生了計(jì)量體系外的電能消耗，也就是偷電、私接私用，不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，而且會(huì)有安全隱患。搭建完整的計(jì)量體系，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種非正常用電問題。
2.1 計(jì)量設(shè)備的選擇
紹興黃金時(shí)代大廈的電能管理系統(tǒng)的現(xiàn)場計(jì)量部分通過電能計(jì)量電表來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)進(jìn)出線以及不同用電設(shè)備的用電特性，選擇符合各自用電特性的計(jì)量電表：配電箱進(jìn)線回路采用三相多功能電子式計(jì)量電表，二次接入；三相出線回路采用三相電子式普通電表，直接 接入；單相出線回路采用單相電子式普通電表，直接接入。所有電表均采用導(dǎo)軌式安裝，三棟樓共計(jì)1645臺導(dǎo)軌式電度表。
2.2 電能管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
系統(tǒng)采用分層、分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，縱向分為三層：監(jiān)控層、通訊網(wǎng)絡(luò)層和現(xiàn)場控制層。系統(tǒng)使用高可靠性工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及軟、硬件系統(tǒng)，高性能的現(xiàn)場總線技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全、穩(wěn)定可靠、使用維護(hù)方便。
監(jiān)控層包括工程師站和遠(yuǎn)動(dòng)通信站，包含監(jiān)控計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及Acrel-3000電能管理軟件，其中軟件部分具有良好的人機(jī)交互界面，通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取通訊管理機(jī)采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，自動(dòng)經(jīng)過計(jì)算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運(yùn)行狀況；電能計(jì)量管理功能設(shè)計(jì)各種符合用戶的報(bào)表格式，報(bào)表內(nèi)數(shù)據(jù)嚴(yán)格按照各種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量，搭建完整的計(jì)量體系，用戶只需查找打印即可，極大的方便了操作，提高了工作效率。
通訊網(wǎng)絡(luò)層包括通訊管理機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集箱以及通訊光纖網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
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2.3 主要設(shè)計(jì)參考標(biāo)準(zhǔn)
GBT 14598.300-2008 《微機(jī)變壓器保護(hù)裝置通用技術(shù)要求》
DL/T 5430-2009 《無人值班變電站遠(yuǎn)方監(jiān)控中心設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》
GB/T 50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》
《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》
DL 448-91 《電能計(jì)量裝置管理規(guī)程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)》
2.4 電能管理系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)
系統(tǒng)依據(jù)客戶實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報(bào)警；事件記錄；系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷實(shí)時(shí)、歷史曲線，用戶權(quán)限管理等主要功能。
數(shù)據(jù)的采集與處理
通過高精度智能儀表以技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化全實(shí)時(shí)、高密度的實(shí)時(shí)用能監(jiān)測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。實(shí)時(shí)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(shí)發(fā)現(xiàn)并改正運(yùn)行中存在的用電異常，隨時(shí)處理。按需設(shè)置重要設(shè)備的超標(biāo)預(yù)警值，超標(biāo)時(shí)醒目提醒并主動(dòng)記錄。
電能分項(xiàng)、分支路計(jì)量
將用電（照明插座、動(dòng)力等）消耗進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)，分項(xiàng)報(bào)表的實(shí)現(xiàn)幫助用戶對各分項(xiàng)用電消耗了如指掌；統(tǒng)計(jì)各區(qū)域、各樓層、各回路電能消耗，準(zhǔn)確定位用電消耗大戶，制定節(jié)能績效考核制度，推動(dòng)節(jié)能降耗的真正有效執(zhí)行。為用能重點(diǎn)設(shè)備建立運(yùn)行記錄檔案，長期跟蹤記錄設(shè)備運(yùn)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(yùn)行維護(hù)提供依據(jù)。
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用電管理及計(jì)量體系的搭建
為了實(shí)現(xiàn)對紹興黃金時(shí)代大廈各回路用電量的監(jiān)管，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了用電管理報(bào)表，系統(tǒng)通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同。按照計(jì)量體系搭建原則，自動(dòng)生成日報(bào)表、月報(bào)表和年報(bào)表，將各進(jìn)線回路與出線回路電能消耗量在同一張報(bào)表中體現(xiàn)出來，并計(jì)算出線回路用電量之和，出線回路與進(jìn)線回路誤差、誤差百分比（誤差百分比是否超標(biāo)）等，幫助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)這種非正常用電問題。
同時(shí)電能管理系統(tǒng)可對某一回路的某一時(shí)間段內(nèi)的用電量進(jìn)行查詢，可以幫助物業(yè)建立有效的用能管理考核制度。通過系統(tǒng)的建設(shè)和制度的建立，使各入駐企業(yè)管理辦公人員節(jié)能意識大大提高，有效的節(jié)約了企業(yè)管理辦公能源消耗。
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3 供配電設(shè)計(jì)中應(yīng)用電能管理系統(tǒng)的意義
綜上所述，電能管理系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運(yùn)營成本，電能管理系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運(yùn)營成本，也成為供配電設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分。電能管理系統(tǒng)的通信、故障報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過人機(jī)操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設(shè)備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來實(shí)現(xiàn)，因此，不同的電能管理系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速、精準(zhǔn)的進(jìn)行傳輸。另一方面，在建筑、企業(yè)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中運(yùn)用電能管理系統(tǒng)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇監(jiān)控設(shè)備。
在商務(wù)樓、寫字樓等場所設(shè)置電能管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對建筑內(nèi)電能計(jì)量分項(xiàng)、分支、分區(qū)域管理，不僅能夠準(zhǔn)確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，能夠與計(jì)算機(jī)、串口服務(wù)器等設(shè)備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內(nèi)各個(gè)配電回路的運(yùn)作狀態(tài)，當(dāng)樓內(nèi)電力系統(tǒng)的負(fù)載越標(biāo)時(shí)，電能管理系統(tǒng)能夠迅速報(bào)警，發(fā)出語音提示。另外，電能管理系統(tǒng)還能夠生成報(bào)表、曲線圖等統(tǒng)計(jì)信息，便于有關(guān)人員分析樓內(nèi)各部分的用電狀況，使樓內(nèi)的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內(nèi)人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。
參考文獻(xiàn)
[1]安科瑞《能效管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝圖冊》
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向?yàn)橹悄茈娏ΡO(jiān)控與電能管理系統(tǒng).
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