文摘：通過對(duì)建筑配電設(shè)備現(xiàn)狀和電力管理系統(tǒng)需求的分析，提出了在建筑舊配電設(shè)備中安裝電力管理系統(tǒng)的方法，包括方案配置、測(cè)量點(diǎn)選擇、終端改造、數(shù)據(jù)通信、報(bào)表格式等。目的是為沒有計(jì)量管理系統(tǒng)或只有電力監(jiān)控系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的用戶提供參考。

關(guān)鍵詞：舊建筑配電設(shè)備電能管理系統(tǒng)

引言

  電能管理系統(tǒng)是一種自動(dòng)化管理系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的需要，實(shí)時(shí)收集和顯示配電系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備消耗的電能，自動(dòng)計(jì)算和處理，并總結(jié)分析報(bào)告。該系統(tǒng)可根據(jù)明插座、電源、空調(diào)、特殊電源分項(xiàng)計(jì)量電能，為企事業(yè)單位的電能管理和節(jié)能提供依據(jù)。

一配電設(shè)備現(xiàn)狀

1某辦公樓（以下簡(jiǎn)稱“大樓"）基本情況

  該建筑建于1997年，共23層，其中地下2層，地上21層。經(jīng)過20多年的局部改造，總體分布如下：負(fù)2層為機(jī)動(dòng)車停車位，負(fù)1層為非機(jī)動(dòng)車停車位、配電室、水泵室等設(shè)備室；1~19層為建筑主體，主要為辦公室，會(huì)議室（19層）、若干小型會(huì)議室、活動(dòng)室、機(jī)房、食堂等；20層為電梯間，21層為中央空調(diào)及其配電室。

2配電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

  建筑配電室位于負(fù)層，高壓配電室1間，低壓配電室2間，雙路10kV，4臺(tái)變壓器配電。其中，1#變壓器和2#變壓器通過母線槽分別饋電到單層和雙層（包括照明、插座、空調(diào)等）。地板電源從母線槽引出，通過總配電箱和分配箱饋電到各電源終端；泵房、食堂、消防、電梯、排氣等公共設(shè)施分布在1#變壓器和2#變壓器，由低壓配電柜饋線單元直接供電。3#變壓器和4#變壓器通過母線槽給21層空調(diào)系統(tǒng)和19層會(huì)議室空調(diào)系統(tǒng)供電。

3配電系統(tǒng)圖配電系統(tǒng)如圖1所示。由于每個(gè)電路的電能都是在低壓部分測(cè)量的，圖中省略了高壓配電部分。

二電能管理需求

1內(nèi)部管理要求

  全國(guó)各行各業(yè)都在采取節(jié)能措施，取得了進(jìn)展。作為一個(gè)機(jī)構(gòu)，要帶頭實(shí)踐，按照公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例和公共機(jī)構(gòu)能耗統(tǒng)計(jì)制度的要求，對(duì)能耗進(jìn)行測(cè)量和管理。然而，電力節(jié)能方案的實(shí)施和電力節(jié)能設(shè)備的廣泛應(yīng)用是否真的起到了節(jié)能的作用，并以合理的評(píng)價(jià)管理機(jī)制進(jìn)行了科學(xué)的判斷。電力管理系統(tǒng)為這種評(píng)價(jià)和判斷提供了依據(jù)。建筑內(nèi)的電氣設(shè)備比較舊，經(jīng)過多次改造調(diào)整。通過測(cè)量各種電氣設(shè)備的能耗，建立電力管理系統(tǒng)的過程，可以對(duì)現(xiàn)有的配電線路進(jìn)行梳理，消除一些運(yùn)行隱患，使配電系統(tǒng)運(yùn)行更好。電能管理系統(tǒng)的建立必須測(cè)量每個(gè)電路的電流、電壓、功率和功率因數(shù)。通過這些電參數(shù)，配電系統(tǒng)的運(yùn)行也可以監(jiān)測(cè)，使配電系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。

2電能管理要求

  電能管理系統(tǒng)的作用是通過對(duì)用電設(shè)備消耗的電能進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部電能消耗的深入監(jiān)測(cè)和管理，從而達(dá)到節(jié)能增效的目的。

所謂分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)于辦公樓性質(zhì)，至少要分別計(jì)量以下類別的用電設(shè)備耗電。

（1）照明插座用電：主要包括照明插座用電走廊和應(yīng)急照明用電室外景觀照明用電。

（2）空調(diào)用電:主要包括空調(diào)用電。

（3）動(dòng)力用電:主要包括電梯用電、水泵用電、風(fēng)機(jī)用電。

（4）特殊用電：主要包括信息室、廚房餐廳、活動(dòng)室等特殊用電。

  分項(xiàng)計(jì)量不僅要測(cè)量每個(gè)不同出線電路的功耗，還要分別測(cè)量同一電路中不同電氣設(shè)備的功耗，充分查明配電電路的實(shí)際方向和連接的實(shí)際負(fù)載，選擇合適的計(jì)量點(diǎn)，然后進(jìn)行分項(xiàng)總結(jié)。

三電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能選擇

1電能管理系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和功能

  電能管理系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，根據(jù)功能或區(qū)域進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

  電能管理系統(tǒng)軟件是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)采集和過程控制的專用軟件，具有靈活多樣的“配置"而不是編程系統(tǒng)集成，提供良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)單的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要預(yù)設(shè)各種軟件模塊簡(jiǎn)單“配置"，就可以輕松實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的功能。通常包括：系統(tǒng)配置軟件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件、電能管理軟件、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件。例如，在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用程序（如趨勢(shì)曲線等）引用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)wanquan相同，通過“配置"大大縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成時(shí)間，提高了集成效率。

2電能管理系統(tǒng)與電力監(jiān)控系統(tǒng)之間的關(guān)系

  電能管理系統(tǒng)和電力系統(tǒng)需要通過測(cè)量終端測(cè)量相關(guān)電路的電參數(shù)，測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)自動(dòng)采集、傳輸和存儲(chǔ)，并通過不同的系統(tǒng)軟件進(jìn)行計(jì)算、顯示、統(tǒng)計(jì)、總結(jié)、查詢、報(bào)告、通知等。低壓側(cè)配電電路電參數(shù)的數(shù)據(jù)采集差別不大，但電力監(jiān)控系統(tǒng)還需要采集高壓側(cè)進(jìn)出電路的電參數(shù)、綜合保護(hù)裝置信息、高低壓開關(guān)狀態(tài)信息、關(guān)鍵連接點(diǎn)關(guān)鍵隔間的溫濕度甚至環(huán)境溫濕度等參數(shù)，對(duì)測(cè)量終端的附加功能要求較多。為了達(dá)到分項(xiàng)計(jì)量的目的，僅在配電室的低壓側(cè)測(cè)量低壓出線的所有電參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可能需要測(cè)量二級(jí)甚至高級(jí)配電電路的電參數(shù)。具有充電功能的電能管理系統(tǒng)對(duì)測(cè)量終端的傳感器和表計(jì)精度有一定的要求。因此，電能管理系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)通常不wanquan兼容。或者傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足電能管理的需要。

3電能管理系統(tǒng)的基本功能

  用戶權(quán)限、人機(jī)交互、電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表、越限、故障報(bào)警、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口。

4項(xiàng)目的方案

  本項(xiàng)目的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電能分項(xiàng)計(jì)量、自動(dòng)抄表、顯示負(fù)荷曲線、查閱任何歷史數(shù)據(jù)、在任何時(shí)間段生成報(bào)告、向上級(jí)報(bào)告數(shù)據(jù)（在上級(jí)確定傳輸協(xié)議之前，系統(tǒng)預(yù)留接口）。安裝電能管理系統(tǒng)本身就是通過系統(tǒng)管理發(fā)現(xiàn)電能使用不合理的環(huán)節(jié)，實(shí)施節(jié)能改造和行政干預(yù)，達(dá)到節(jié)能的目的。本項(xiàng)目涉及的配電設(shè)備相對(duì)較舊，繼續(xù)使用壽命不會(huì)太長(zhǎng)。無論成本如何，對(duì)現(xiàn)有配電設(shè)備進(jìn)行更大的改造顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此，本系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單，盡量不要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行更大的改造。

測(cè)量點(diǎn)：低壓進(jìn)線測(cè)量4個(gè)，低壓出線測(cè)量41個(gè)。為區(qū)分部分終端不同類型的電氣設(shè)備，測(cè)量點(diǎn)如圖1所示。

四方案實(shí)施

1站控管理層

  站控管理層是配電網(wǎng)絡(luò)的管理者，直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要由電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備組成。硬件包括工業(yè)控制器、打印機(jī)、UPS等；軟件包括：系統(tǒng)組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件、電能管理應(yīng)用軟件。配電室值班室安裝站控層設(shè)備。

2組網(wǎng)及通信

  網(wǎng)絡(luò)通信層主要由通信管理機(jī)、接口轉(zhuǎn)換器件和總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)和信息交換的橋梁。不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供RS232、RS422、RS485、SPABUS和以太網(wǎng)等接口。網(wǎng)絡(luò)組合方式靈活，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

  本項(xiàng)目通信管理機(jī)采用NPORT5410串口服務(wù)器，可連接4個(gè)RS485串口設(shè)備，提供簡(jiǎn)單方便的連接方式，既能保證現(xiàn)有硬件資源，又能保證未來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的可能性。

3電能報(bào)表

(1)常規(guī)電能報(bào)表

  傳統(tǒng)的電能報(bào)表內(nèi)容與配電系統(tǒng)一致，顯示整個(gè)建筑的總用電量、每個(gè)變壓器的總用電量和每個(gè)低壓出線電路的用電量。總表分表可通過本報(bào)表進(jìn)行驗(yàn)證。

(2)分項(xiàng)電能報(bào)表

  表1的格式是根據(jù)用電類型分項(xiàng)計(jì)量的報(bào)表，表中的數(shù)據(jù)是通過軟件計(jì)算相關(guān)的表計(jì)數(shù)據(jù)。

(3)用電能報(bào)表內(nèi)部評(píng)估

  表2是根據(jù)建筑管理部門要求分類統(tǒng)計(jì)的報(bào)表格式，便于內(nèi)部用電管理和節(jié)能評(píng)估。表中的數(shù)據(jù)是通過軟件計(jì)算相關(guān)表計(jì)數(shù)據(jù)獲得的。需要指出的是，軟件中需要定制三種報(bào)表格式。

五安科瑞電能管理系統(tǒng)

1概述

  Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對(duì)用戶端用電情況的細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各種用電消耗情況，便于找出高能耗點(diǎn)或不合理的能耗習(xí)慣，節(jié)約用電，為用戶進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

2應(yīng)用場(chǎng)所

（1）辦公建筑(商務(wù)辦公、大型公共建筑等))；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑(酒店、娛樂場(chǎng)所等)))；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑(郵電、通信、廣播、電視等))；

（6）交通建筑（機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭建筑等）。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4系統(tǒng)功能

  實(shí)時(shí)監(jiān)控、電能統(tǒng)計(jì)報(bào)告、詳細(xì)電參查詢、運(yùn)行報(bào)告、變壓器運(yùn)行監(jiān)控、實(shí)時(shí)提醒、歷史事件查詢

  電能質(zhì)量監(jiān)控；遙控操作；用戶權(quán)限管理；通信狀態(tài)圖；圖片監(jiān)控；用戶報(bào)告；APP支持；

  電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設(shè)備檔案"、“待辦"、“檢查記錄"和“缺陷記錄"五個(gè)模塊支持圖紙、需求、功耗、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢、設(shè)備檔案查詢、待辦事件處理、檢查記錄查詢等。

5系統(tǒng)硬件配置

六結(jié)語

  電能管理系統(tǒng)的作用是通過對(duì)用電設(shè)備消耗的電能進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部電能消耗的深入監(jiān)測(cè)和管理，從而節(jié)能提高效率。電能管理系統(tǒng)附著在配電系統(tǒng)上，因此安裝電能管理系統(tǒng)首先對(duì)配電設(shè)備的現(xiàn)狀和系統(tǒng)的最終要求進(jìn)行詳細(xì)分析，明確方案配置，然后選擇測(cè)量點(diǎn)，對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量改造，通過必要的網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)各回路電能的實(shí)時(shí)采集、分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析和報(bào)告，最終達(dá)到管理的目的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】石炳君.大樓老舊配電設(shè)備加裝電能管理系統(tǒng)的方法

【2】任致程，周中.電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M] . 北京：中國(guó)電力出版社，2007.

【3】周中.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(jī)械工業(yè)出版社，2012.

【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05