朱偉聯(lián)（江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，南通　226011）

智能電表在建筑能耗檢測分項(xiàng)計(jì)量中的應(yīng)用

朱偉聯(lián)
（江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院，南通226011）

最近幾年來，我國對節(jié)能減排工作非常重視，電力分項(xiàng)計(jì)量日益成為高校節(jié)能減排工作的一項(xiàng)重要手段，簡述了如何實(shí)施電力分項(xiàng)計(jì)量選型方案及其發(fā)揮智能用途。

分項(xiàng)計(jì)量建筑智能電表能耗

判斷建筑是否節(jié)能或者能耗是否降低，應(yīng)依據(jù)能源消耗數(shù)據(jù)。我院自2014年8月份對各辦公樓、教學(xué)樓、宿舍樓安裝了分項(xiàng)計(jì)量電力儀表。公共建筑面廣用電量大，作為共建和公共機(jī)構(gòu)建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量裝置安裝項(xiàng)目的基礎(chǔ)工作，必須進(jìn)行科學(xué)長遠(yuǎn)的規(guī)劃，提供直接數(shù)據(jù)為用電節(jié)能決策的制定提供參考。

分項(xiàng)計(jì)量電力儀表是在用戶安裝供電部門收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計(jì)量與節(jié)能管理的需要，通過安裝電力儀表完成對各回路、各樓層或各功能區(qū)的分項(xiàng)電能數(shù)據(jù)的采集和電能分項(xiàng)計(jì)量。

1　公共建筑電能計(jì)量用能拆分

按照該建筑物耗能的基本情況，確定需要安裝分類能耗計(jì)量裝置的計(jì)量信息的，這些信息的盡可能包含該建筑的各種能耗總類，包括電、燃?xì)?、集中供熱、集中供冷和其他能源。對于耗電?jì)量，根據(jù)該建筑原有能耗線路、管路情況選擇合適的計(jì)量設(shè)備，回路的選擇盡可能包含分項(xiàng)能耗。能耗的分項(xiàng)計(jì)量考慮能計(jì)至各個用能系統(tǒng)，主要包括空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)及辦公設(shè)備系統(tǒng)等。本系統(tǒng)對電量分拆成照明插座用電、空調(diào)用電、動力用電、及特殊用電，這四項(xiàng)進(jìn)行計(jì)量，主要計(jì)量每個低壓變壓器的出線并安裝相應(yīng)的電流互感器，供單位內(nèi)部參考用電指標(biāo)。

2　電力儀表在電能分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案

電力儀表能高精度地測量所有常用的電力參數(shù)，具有紅外通信接口、監(jiān)測和計(jì)量三相電壓、三相電流、有功功率、有功電能、最大需量、總諧波含量的功能，與電表匹配的電流互感器精度等級不得低于0.5級。水的計(jì)量表采用具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能，具有RS-485 M-BUS GPRS GSM等通信方式，掉電自動保護(hù)數(shù)據(jù)功能，具有抗磁性干擾功能，卡座抗攻擊保護(hù)功能?？梢暥雀叩腖CD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。

電力儀表種類繁多，功能也有所不同，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的電力儀表，既滿足實(shí)際的需要，又能節(jié)省開支。

3　電能計(jì)量管理系統(tǒng)集成架構(gòu)

本系統(tǒng)按照暖通空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、一般動力系統(tǒng)、特殊用能系統(tǒng)來考慮，總計(jì)安裝電表223塊。其中總表4塊，樓總表14塊，分表205塊。各表計(jì)通過數(shù)據(jù)采集器實(shí)施上傳至能耗監(jiān)測平臺。電表作為電力監(jiān)控系統(tǒng)的前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。

所謂系統(tǒng)的集成，是通過結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)用戶的應(yīng)用及需要，投人資金規(guī)模為出發(fā)點(diǎn)，綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)技術(shù)，選擇各種軟硬件設(shè)備，經(jīng)專業(yè)人員集成設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、應(yīng)用、開發(fā)等大量技術(shù)性工作，將分離的電表組成相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng)，使集成后的系統(tǒng)能滿足用戶的實(shí)際工作需要，使資源充分共享，實(shí)現(xiàn)了便利、集中高效的管理。

我院建筑電能管理系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場情況，采用現(xiàn)場總線以光纖環(huán)網(wǎng)等組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)了電能集中式抄表與電能分項(xiàng)計(jì)量相結(jié)合的功能。電力儀表的能耗管理系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況、項(xiàng)目設(shè)計(jì)需求，選擇了不同項(xiàng)目的解決方案、電表的型號及系統(tǒng)的組網(wǎng)方式等。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場電力儀表的計(jì)量裝置為基本工具，實(shí)時了數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制為基礎(chǔ)平臺，實(shí)現(xiàn)了檢測、控制與電能管理系統(tǒng)的統(tǒng)一。

考慮到采集點(diǎn)的數(shù)量，系統(tǒng)采用了傳輸速度快的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，保證了信息數(shù)據(jù)的及時有效，同時系統(tǒng)避免采用輪巡的方式進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)操作，系統(tǒng)具備自動平行數(shù)據(jù)上傳和對多個遠(yuǎn)程采集點(diǎn)并行數(shù)據(jù)獲取的功能。電力儀表采用屏蔽雙絞線與計(jì)算機(jī)等組成一個后臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對配電系統(tǒng)的監(jiān)控和電能分項(xiàng)計(jì)量的管理，主要功能如下：

（1）電能管理。該項(xiàng)目涉及的電表，具有多功能的三相電，主要計(jì)量每個低壓變壓器的出線并安裝相應(yīng)的電流互感器。電表運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，事件記錄等。

（2）報表管理。能提供各種報表功能、監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過報表形式進(jìn)行管理。日報表、月報表、年報表以及綜合報表等一覽無余，各回路數(shù)、時間均可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇查詢。另外可對建筑物內(nèi)照明、動力、空調(diào)、插座、特殊用電等所有設(shè)備的用電量進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，實(shí)行分項(xiàng)用電量。

（3）圖形顯示。以圖形形式，實(shí)時顯示了現(xiàn)場電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及各種測量數(shù)值。

（4）曲線功能。通過曲線監(jiān)視回路的電流等參數(shù)變化趨勢來顯示測量值的歷史曲線及實(shí)時曲線。

（5）安全性、可維性。系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的安全給予了高度重視，采取了防范措施，防止非法入侵。另外，對內(nèi)部員工以及調(diào)度客戶加強(qiáng)權(quán)限管理控制，避免用戶能夠操作到超越權(quán)限的數(shù)據(jù)。提供系統(tǒng)自動恢復(fù)功能。對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行實(shí)時顯示、存儲，電能數(shù)據(jù)可存儲數(shù)年以上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。

（6）打印、導(dǎo)出。本系統(tǒng)所有報表及界面均可打印，或以Excel、Word格式進(jìn)行導(dǎo)出，使用很便捷。

4　學(xué)院裝表分析

我院教學(xué)樓、宿舍樓、辦公樓組成的公共建筑，總建筑面積150000m2。變配電管理系統(tǒng)包括變電所高低壓開關(guān)柜內(nèi)安裝的所有微機(jī)保護(hù)裝置、電力儀表以及樓層配電間安裝的帶通信功能的ADL系列導(dǎo)軌式電能表。根據(jù)學(xué)院需要，對各大樓內(nèi)各配電間、各用電分支進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量。因此，根據(jù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)需求，監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)所有配電間的智能儀表進(jìn)行集中監(jiān)控。在中控室對各配電間各回路的用電狀況實(shí)行集中監(jiān)測，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的存儲，自動生成電能分項(xiàng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)報表（用電的日報表、月報表、年報表等）。

該系統(tǒng)所有終端設(shè)備及計(jì)量裝置應(yīng)滿足《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)采集技術(shù)導(dǎo)則》的規(guī)定要求，保留有數(shù)據(jù)采集接口，物理接口規(guī)范盡可能采用數(shù)據(jù)通信接口。在條件不能滿足的情況下再選擇模擬量接口、脈沖接口。數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳應(yīng)使用基于IP協(xié)議的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，在傳輸層使用TCP協(xié)議，TCP連接建立后，數(shù)據(jù)中心應(yīng)對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行身份認(rèn)證。數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)采集中心之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和命令應(yīng)進(jìn)行加密，身份驗(yàn)證完成后，數(shù)據(jù)中心通過心跳包對數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行授時，并校驗(yàn)數(shù)據(jù)采集模式。在主動定時發(fā)送模式下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，數(shù)據(jù)采集器應(yīng)存儲未能正常實(shí)時上報的數(shù)據(jù)，待網(wǎng)絡(luò)連接恢復(fù)正常后進(jìn)行續(xù)傳。本系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控主機(jī)，并附帶液晶顯示器、打印機(jī)等設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場各回路、各樓層的電能分項(xiàng)計(jì)量。

監(jiān)控室主機(jī)通過現(xiàn)場設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各用電回路的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班人員參考，以及時發(fā)現(xiàn)、糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象，從而達(dá)到節(jié)能的目的，該系統(tǒng)設(shè)有電能分項(xiàng)計(jì)量查詢表，可直觀地顯示各分項(xiàng)用電的使用情況，配電間內(nèi)電能分項(xiàng)計(jì)量的示意圖，及分項(xiàng)用電量的百分比。

5　結(jié)語

電力儀表對電能分項(xiàng)計(jì)量，不僅能實(shí)時顯示用電狀況，而且具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，與計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，便于電能的遠(yuǎn)程抄表與分析研究，有助于建設(shè)節(jié)能型、生態(tài)型、信息化的智慧校園。

［1］周中，杜毅威，杜運(yùn)東.電力儀表在大型公共建筑電能分項(xiàng)計(jì)量中的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2010，（8）.

［2］吳文英，杜運(yùn)東，姜園.談電力儀表在建筑節(jié)能計(jì)量中的應(yīng)用［J］.建筑節(jié)能，2010，（6）.

［3］龔攀峰.OPC技術(shù)在建筑能源監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.信息技術(shù)，2012，（4）.

［4］胡延凱，張永堅(jiān)，賈繼鵬.公共建筑能耗數(shù)據(jù)采集與信息處理一體化研究［J］.建筑電氣，2015，（1）.

朱偉聯(lián)（1958-），男，江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院技師。