摘要:本文以Acrel-5000能耗監測系統在重慶廣達生活服務(wù)區項目中的應用為案例，介紹Acrel-5000能耗監測系統的智能監測設備的選型方案、現場(chǎng)各監控點(diǎn)的組網(wǎng)方式、數據采集終端與能耗系統子站之間的數據傳輸、子站和監控中心主站之間的數據交互、能耗監測系統軟件實(shí)現的功能等。
關(guān)鍵詞:智能電表 能耗監測 廣達 智能水表
0 引言
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統的能耗數據采集方式包括人工采集方式和自動(dòng)采集方式。通過(guò)人工采集方式采集的數據包括建筑基本情況數據采集指標和其它不能通過(guò)自動(dòng)方式采集的能耗數據，如建筑消耗的煤、液化石油、人工煤氣等能耗量。通過(guò)自動(dòng)采集方式采集的數據包括建筑分項能耗數據和分類(lèi)能耗數據，由自動(dòng)計量裝置實(shí)時(shí)采集，通過(guò)自動(dòng)傳輸方式實(shí)時(shí)傳輸至數據中心。本文通過(guò)對重慶廣達生活服務(wù)區能耗監測系統案例的分析，簡(jiǎn)單介紹下Acrel-5000能耗監測系統在大型公共建筑中的應用。
1 項目概況
本項目針對制造城中員工居住大樓的用水和用電進(jìn)行監控。監控點(diǎn)的具體分布情況為：用電量計量位置設在配電終端，計量大樓中每個(gè)房間的用電情況。電表的安裝位置為每層的配電豎井內，每個(gè)豎井有兩個(gè)配電箱，共計約35個(gè)出線(xiàn)回路。所以每層大約35個(gè)電能計量?jì)x表。用水量計量到戶(hù)，每個(gè)房間有兩塊水表，一塊冷水表和一塊熱水表。安裝位置為每個(gè)房間風(fēng)井旁的供水豎井內。每層約35個(gè)房間，共計水表數約為70只。
上海安科瑞電氣股份有限公司于2011年承接了重慶廣達生活服務(wù)區一期能耗監測系統的設計與實(shí)施。系統采用Acrel-5000型能耗監測系統，主要實(shí)現對生活服務(wù)區內用電量和用水量的在線(xiàn)監測，方便了對該建筑群的能耗管理。
以上圖為某設計院針對重慶廣達生活服務(wù)區的供水供電系統設計的能耗監測系統拓撲結構圖。圖二中左邊為單棟建筑的供水系統拓撲結構，右邊為單棟建筑供電系統拓撲結構。整個(gè)系統包括該建筑群的七個(gè)子系統和中心監控室的一個(gè)總監控系統。子系統的數據包括：獨棟建筑樓層中的配電豎井內的電表數據；樓層各房間內供水豎井內的冷/熱水表數據。數據全部由屏蔽線(xiàn)經(jīng)RS485接口傳至數據采集器，然后由五類(lèi)線(xiàn)經(jīng)RJ45接口接入當地局域網(wǎng)。圖三中左邊表示獨棟建筑能耗監測子系統監控室的組網(wǎng)結構圖。網(wǎng)絡(luò )交換機下端連接來(lái)自水表和電表的多個(gè)數據采集器，上端連接監控主機完成數據上傳。七個(gè)子系統的數據采用光纖通訊的方式轉發(fā)至中心監控室，如圖三中右邊圖示。每個(gè)監控主機配UPS電源。
2 客戶(hù)需求
重慶廣達生活服務(wù)區能耗監測系統技術(shù)要求：
1.系統能耗監測由能源監控平臺、交換機、多功能電表、通訊轉換器、遠程水表等設備組成，本系統實(shí)現的功能為水，電耗的集抄。
2.支持統一網(wǎng)絡(luò )架構下的電力、水等能源數據的采集和管理，能耗數據采集無(wú)需在多個(gè)不同系統中集成，能量監測與管理系統包含豐富的功能，能夠對建筑物或建筑群中各類(lèi)能源(電、水)進(jìn)行分別統計、統一管理并提供能耗數據自動(dòng)采集、分析和挖掘、持續優(yōu)化。
3.系統采集來(lái)自智能測控單元裝置送來(lái)的參數，包括每個(gè)用電回路的實(shí)時(shí)電能值和各種告警信息，各水表的用水量等，并實(shí)時(shí)顯示采集上來(lái)的各個(gè)參數。
4.各能源管理組逐時(shí)、逐日、逐月、逐年能耗值報告，幫助用戶(hù)掌握自己的能源消耗情況，找出能源消耗異常值。
5.系統支持基于Internet的遠程瀏覽，不同的能源管理部門(mén)可在不同的地點(diǎn)同時(shí)查看所需能源的消耗情況。
3 硬件選型和軟件設計參照的標準和依據 GB50052-2009 供配電系統設計規范 GB50054-2011 低壓配電設計規范 IEC 61587 電子設備機械結構系列 （并參考國家電網(wǎng)公司2009年發(fā)布的《智能變電站智能控制柜技術(shù)規范》） DL/T 698 電能信息采集與管理系統 DL/T 698.1-2009 第1部分：總則 DL/T 698.2-2010 第2部分：主站技術(shù)規范 DL/T 698.31-2010 第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-通用要求 DL/T 698.35-2010 第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規范-低壓集中抄表終端特殊要求 DL/T 698.41-2010 第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信 DL/T 698.42-2010 第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議 DL/T/814-2002 配電自動(dòng)化系統功能規范 GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列 GB2887 計算站場(chǎng)地技術(shù)條件
4 硬件選型
子系統站控管理層采用一臺工控機、一臺A4打印機、一臺在線(xiàn)式UPS電源；總系統接收七個(gè)子系統的全部數據，處理數據量比較大，其站控管理層采用IBM機架式服務(wù)器、一臺A4打印機、一臺在線(xiàn)式UPS電源。 子系統通訊層設備采用五個(gè)16口串口服務(wù)器，因為要進(jìn)行數據轉發(fā)，所以再配一個(gè)8口的網(wǎng)絡(luò )交換機和光電轉換器一套�？傁到y接受來(lái)自七個(gè)子系統的轉發(fā)數據，有七個(gè)光電轉換需要接入總系統的網(wǎng)絡(luò )，所以配16口網(wǎng)絡(luò )交換機一臺。 現場(chǎng)設備層: 是數據采集終端，主要由智能儀表組成，電力儀表通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入通訊服務(wù)器，經(jīng)通訊服務(wù)器和交換機到達監控主機，現場(chǎng)儀表通過(guò)雙絞線(xiàn)以手拉手方式進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)的儀表數量在20只左右。 本項目的監控點(diǎn)分布在現場(chǎng)大樓的各個(gè)樓層內的豎井中，都屬于終端計量，電表總數約2500只，水表總數約為5000只。電能管理部分是用電量的統計，對其他參數的要求不是很高。其安裝位置是在配電豎井中的配電箱內。從安裝調試，設備成本上考慮,本項目宜采用不裝互感器，直接接入類(lèi)型的電測儀表。配電系統的組成和實(shí)際一定要符合現場(chǎng)配電的實(shí)際情況，不能追求華而不實(shí)，非重要的出線(xiàn)回路中一些不必要的電參數如果進(jìn)行測量則須配備具備該功能的電力儀表，這樣勢必造成投資過(guò)大，遠超出實(shí)際需要。同時(shí)，系統的前端產(chǎn)品和系統軟件均有良好的可學(xué)習性和可操作性。特別是操作性，使具備電腦初級操作水平的管理人員，通過(guò)簡(jiǎn)單的培訓就能掌握系統的操作要領(lǐng)，達到能完成值班任務(wù)的操作水平。上海安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的ADL系列導軌式安裝儀表符合直接接入的要求，此表采用導軌式的安裝方式，既減少施工周期降低施工難度，又節約成本，同時(shí)還能滿(mǎn)足需求。具體的設備參數如下表所示：
| 配電箱 |
| DTSF1352 | 126×91×74 | 導軌安裝 | 電流規格1.5(6)A、 5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規約可選 | 三相電能計量 |
| DDSD1352 | 36×89×62 | 導軌安裝 | 電流規格10(60)A、可編程、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規約可選 | 全電參量測量（I、U、P、Q、S、PF、F） 單相電能計量 |
耗水量管理也是終端計量，本項目水量計量的是每個(gè)房間的冷/熱水的用量情況。本項目采用埃美柯公司的水表，具體參數如下：
產(chǎn)品說(shuō)明：
1.該水表采用特殊液體封裝
2.同時(shí)具有濕式水表始動(dòng)流量小，干式清可長(cháng)期保持讀數清晰的優(yōu)點(diǎn)
3.性能穩定可靠，外觀(guān)漂亮
4.特別適用于水質(zhì)較差管網(wǎng)
5.該系列水表技術(shù)參數符合國際標準ISO4064規定
6.該系列水表有熱水表，有銅殼、鐵殼可共客戶(hù)選擇
5 軟件設計思路
首先，能耗監測系統軟件設計所要遵循的原則是：系統的安全性、系統的實(shí)用性、系統的實(shí)時(shí)性、系統的穩定性、系統的可擴展性、系統的易維護性。
重慶廣達生活服務(wù)區能耗監測系統采用網(wǎng)絡(luò )分布式結構，整個(gè)系統包括該建筑群七棟建筑的七個(gè)子系統和中心監控室的一個(gè)總監控系統。冷/熱水表數據和電表數據當地采集完成后傳至子系統的監控后臺進(jìn)行數據分析和存儲。之后七個(gè)子系統將數據轉發(fā)至中心監控室的監控主機。分控中心和中心監控室之間用光纖網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通訊。系統實(shí)現子系統對本棟大樓的數據采集和處理，總系統對整個(gè)建筑群的能耗進(jìn)行數據監控。
6 系統結構
7 軟件功能
①大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統提供標準的手工信息錄入界面，可對各棟監控建筑的基本信息進(jìn)行整理和錄入，并支持手工錄入歷史能耗數據的功能。
②能耗數據的實(shí)時(shí)監測
系統采集站定時(shí)采集各監控點(diǎn)的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統數據庫，用戶(hù)可于當地實(shí)時(shí)查詢(xún)能耗監測情況。
③建筑分類(lèi)能耗分析
系統自動(dòng)將建筑能耗進(jìn)行分類(lèi)分析，即：
1、耗電量
2、耗水量
3、耗氣量（天然氣量或者煤氣量）
4、集中供熱耗熱量
5、集中供冷耗冷量
6、其他能源應用量（如集中熱水供應量、煤、油、可再生能源等） ④電量分項能耗分析 照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應急照明用電、室外景觀(guān)照明用電。 空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。 動(dòng)力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)機用電。 特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房、餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。 ⑤用能情況的同、環(huán)比分析 統計建筑或片區能耗的時(shí)用量、日用量和年用量，以曲線(xiàn)圖、柱狀圖等不同方式顯示，支持報表輸出。 ⑥建筑節能輔助診斷 系統可提取各能耗數據進(jìn)行同、環(huán)對比分析，確立標桿值并對各監控點(diǎn)的能耗情況進(jìn)行能耗水平判定，對能耗改善提出一套完整的診斷流程，并給出能耗分析報告。
8.結束語(yǔ)
隨著(zhù)能源的日益緊張，節能降耗成為大型公共建筑智能化建設的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗監測系統，能監控耗能設備的運行狀況，并能根據采集到的數據繪制出各種報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節能技術(shù)提供參考。該系統運行安全、可靠，方便了用戶(hù)的使用。隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展，能源的日益緊張，實(shí)現對分類(lèi)能耗、分項能耗的遠程監測與管理成為智能建筑發(fā)展的趨勢。