徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的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。公共建筑是節能大戶和節能重點，做好公共建筑節能工作，對促進和帶動全社會節能工作，實現節能減排目標，落實“轉方式、調結構”重大戰略具有重要意義。本文介紹金陵金橋工業園區配電系統，采用智能電力儀表采集配電現場的各種電參量和開關信號。系統采用現場就地組網的方式，組網后通過現場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能源管理系統實現園區內所有租戶的實時用電采集，征收電費，同時針對公共用電區域有效管理，降低能耗。

    1 引言

    目前，我國已經是世界上的第二大能源生產國和消費國，統計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的28%，在我國每年新建的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，具有巨大的節能空間，建筑節能的推廣已經勢在必行，節能降耗，計量先行。

    相關地方規范要求“建筑能耗管理系統應作為新建建筑設備設施系統的組成部分，列入建設規劃；核工院三期工程屬于大型公共建筑辦公樓，上海能耗監測設計依據主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能監測工程技術規范。

    2 設計依據

    建筑能耗管理系統依照住房和城鄉建設部制定的《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統》設計和開發，設計依據充分、標準完善。

    a.住房和城鄉建設部技術要求

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統分項能耗數據采集技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統分項能耗數據傳輸技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統數據中心建設與維護技術導則》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統建設、驗收與運行管理規范》

    《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗管理系統軟件開發指導說明書》

    b.各省市建筑用能監測工程技術方案

    DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監測系統工程技術規范》

    DBJ/T13-158-2012《福建省公共建筑能耗管理系統技術規范》

    c.能耗計量裝置國家及行業標準

    DL/T 645-1997 多功能電能表通信規約

    DL/T 645-2007 多功能電能表通信規約

    CJ/T 188-2004 戶用計量儀表數據傳輸技術條件

    GB/T 19582-2008 基于Modbus協議的工業自動化網絡規范

    3 項目概況

    本項目位于金海路1000號，本項目主要針對于新建建筑進行監測，本次監測范圍主要為為負一層4座變電所及新食堂。

    7#變電所：68臺多功能網絡儀表（1臺ACR330EFLH和67臺ACR220EFL）

    8#變電所：69臺多功能網絡儀表（1臺ACR330EFLH和68臺ACR220EFL）

    9#變電所：58臺多功能網絡儀表（1臺ACR330EFLH和57臺ACR220EFL）

    10#變電所：30臺多功能網絡儀表（1臺ACR330EFLH和29臺ACR220EFL）

    新食堂：19臺多功能網絡儀表（19臺ACR220EFL）

    4 項目需求

    該項目已有我司一套電能管理系統，系統軟件除增加現有儀表外，需將原有電能管理數據（約500臺設備）納入新系統中。

    本次主要針對對原有系統軟硬件進行升級維護，保障原有操作風格的情況下，需實現以下功能:

    1）．網絡結構圖顯示；系統一次圖顯示；網絡結構圖顯示；

    2）．電參量的遠程實時動態采集；

    3）．系統運行負荷曲線；

    4）．主進線諧波分析棒圖顯示

    5）．遠程抄表；電能管理；

    6）．運行事件記錄及查詢功能；

    7）．設備通訊異常實時采集顯示；

    8）．綜合能耗分析；

    9）．分類能耗分析；

    10）．同比能耗分析；

    11）．工作日/非工作日能耗分析；

    12）．分區域用能統計功能；

    5 設備選型

    a.多功能網絡儀表

    功能：有功電度、電流、電壓、有功功率、功率因素

    精度等級：變電所饋線不低于0.5級、樓層動力柜出線回路不低于1.0級

    互感器精度：不低于0.5級

    電氣接口：RS-485

    通信協議：MODBUS、DL/T645

    安裝位置：變電所所有回路、樓層照明及插座用電、動力用電、空調用電及特殊用電。
安裝方式：嵌入式

    b.數據采集的功能

    1） 提供計量裝置靜態信息人工錄入功能能按各計量裝置、各分類、分項能耗的關系進行設置；

    2） 能靈活設置各計量裝置通信協議、通信通道以及計量裝置名稱、配置位置等基本屬性；

    3） 能在線監測系統內各計量裝置和傳輸設備的通信狀態，具故障報警提示功能；

    4） 能靈活設置系統內各采集設備數據數據采集周期。不宜大于15min。

    6 系統架構

    總系統圖

    7#、8#變電所

    9#、10#變電所及新食堂

    施工布線方案：

    1）、10#變電所通過1根屏蔽雙絞線拉設至9#變電所通訊采集箱，約100米的線纜鋪設距離，走地庫橋架（3-4米高度）。

    2）、9#變電所通過1根單模4芯光纖拉設至31#樓1層機房，通過車庫上端橋架和路面地下電井穿線，約500-600米的線纜鋪設距離；在9#變電所安裝1臺8口通訊采集箱。

    3）、7#變電所拉設3根屏蔽雙絞線至8#變電所通訊采集箱，約100米的線纜鋪設距離，走地庫橋架。

    4）、8#變電所安裝1臺8口的通訊采集箱，通過1根單模4芯光纖拉設至9#樓地下室變電所原有采集箱內（同時更換該采集箱的光電轉換器，換成MIE-1205S），，通過車庫上端橋架和路面地下電井穿線，光纖的鋪設距離約400米。

    5）、新食堂19臺多功能網絡儀表通過1根屏蔽雙絞線拉設至9#樓地下室變電所，線纜鋪設距離約300-400米，該部分線纜有100米的距離需走綠化草坪（沿草坪和路沿），穿管鋪設。

    6）、31#樓原B1層機房拉設一根單模4芯光纖至1層機房，走地庫原有橋架，約100米的線纜鋪設距離。

    值班室布置方案：

    7 系統軟件模塊

    a.網絡結構圖顯示

    實時顯示了進線回路和各個饋電回路的三項電流值。

    b.電參量的遠程實時動態采集

    可以對各個配電間和樓宇中相應電表的電流、功率、電能參數進線任意時刻查詢，并可點擊報表打印按鈕打印出來。還可以將查詢到的數據導出到Excel表格中。

    c.系統運行負荷曲線

    通過選擇變壓器回路，設置好起始時刻、間隔時間，點擊界面上的搜索曲線，就可以查看這一時段相應進線回路的電流負荷趨勢曲線。

    d.主進線諧波分析棒圖顯示

    查看主進線回路的電流和電壓2-31次諧波的百分含量。

    e.遠程抄表；電能管理

    f.運行事件記錄及查詢功能

    g.設備通訊異常實時采集顯示

    h.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；

    建筑物中的能耗分類雖然較多，但是能通過表計計量的主要有電、水、氣、可再生能源，界面下方顯示這四類能耗的當日逐時用能曲線；單擊每個分類能耗的上部區域，可跳轉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，建筑物圖片可根據項目要求替換；

    a.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；

    b.分類能耗支路用能統計報表

    可靈活選擇支路，并統計某段時間內支路用能的日、月、周、季、年用能；

    通過透視表功能強大，用戶可進行多種數據統計，并對數據進行組合排序；

    統計數據可通過柱狀圖、點線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

    統計數據可導出至Excel；

    c.分類能耗支路分時段用能統計

    可對各支路分時段（尖、峰、平、谷）用能進行統計；

    通過在基礎數據中設置各分時段（尖、峰、平、谷）用能單價，可統計分時段用能的金額；

    此項功能需配合使用帶有復費率功能的電力儀表；

    統計數據可導出至Excel；

    d.分類能耗支路非工作日用能

    統計對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過系統靈活設置

    統計數據可導出至Excel；

    e.分類能耗支路同比分析

    統計各支路當年每月用能及去年同期用能；

    a.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，并計算出差值；

    時間精度到分鐘；

    b.分類能耗支路分時段用能趨勢分析 

    可查詢任一支路某段時間內的用能參數（例如電壓、電流、功率、功率因素、諧波等），具體可查詢的參數與安裝的儀表和系統配置有關，查詢時不可跨月；

    數據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；可對數據進行排序（最大值、最小值）；

    數據可導出至Excel;

    c.分類能耗支路用能集抄

    將當前支路與其下級支路的用能值進行對比，計算出差值和相差百分比；

    當兩者相差百分比超出特定值時以醒目顏色提示；

    此項功能主要是為了保證能耗計量體系的完整、數據的核對；

    d.部門用能績效考核

    在系統中設置每個部門的用能計劃值，并與實際值進行比較

    e.分項、區域、部門用能界面

    f.配置選項

    依照相關技術規范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、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、生產廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監測參數信息，此處配置情況影響能耗統計、分時段用能統計、參數查詢功能；

    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、監測回路的名稱等信息；

    配置分項能耗統計時涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據項目情況靈活配置，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域對應的計量儀表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區域能耗分析功能模塊

    8 前景展望

    根據金陵金橋工業園能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，對園區能耗統一分析。

    建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發現能耗黑幕，節能改造更有針對性，同時通過計量收費、績效考核等管理措施鞏固節能改造成果。

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

    通過能耗管理系統提供的同環比分析數據量化節能改造成果，最大程度的展現節能效果。

    9 結束語

    大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的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。公共建筑是節能大戶和節能重點，做好核工院三期公共建筑辦公大樓的節能工作，對促進和帶動節能工作，實現節能減排目標具有重要意義。

    參考文獻：

    [1].住房和城鄉建設部技術要求

    [2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監測系統工程技術規范》

    作者簡介：

    徐霜，本科，任職單位：安科瑞電氣股份有限公司。<