周中1 杜毅威2 杜運(yùn)東1
(1. 上海安科瑞電氣股份有限公司,上海 201801;2.中國(guó)建筑西南設(shè)計(jì)研究院,成都 610081 )
摘 要:介紹了電力儀表的功能特點(diǎn)以及電力儀表在大型公共建筑電能分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案,電力儀表具有的通訊功能,可以與計(jì)算機(jī)等組成電能管理系統(tǒng),其強(qiáng)大的電能報(bào)表、曲線分析、圖形顯示功能,使得電力儀表在大型公共建筑電能分項(xiàng)計(jì)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
關(guān)鍵詞:電力儀表 大型公共建筑 電能分項(xiàng)計(jì)量
0 引言
目前,據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì),國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度(年平均85.4kWh/m2),約占全國(guó)城鎮(zhèn)總耗電量的22%,每平方米耗電量是普通居民的10~20倍,是歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)建筑的1.5~2倍。
一方面,我國(guó)大型公共建筑用電巨大,另一方面,我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為用電節(jié)能決策的制定提供參考。為此,國(guó)務(wù)院令第531號(hào)《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》第14條明確指出:公共機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度,區(qū)分用能種類(lèi),用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶(hù)、分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量,并對(duì)能源消耗狀況實(shí)行監(jiān)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。江蘇、上海等地方分別推出蘇建科[2007]217號(hào)文《江蘇省公共建筑用能計(jì)量設(shè)計(jì)規(guī)定》和滬建交[2008]828號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》,進(jìn)一步明確提出對(duì)主要用電設(shè)施分項(xiàng)計(jì)量,對(duì)辦公樓、商場(chǎng)、宿舍等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元,對(duì)醫(yī)療病房、賓館客房、學(xué)校教室應(yīng)按樓層或功能分區(qū)計(jì)量等等。
由此可見(jiàn),大型公共建筑實(shí)行電能分項(xiàng)計(jì)量管理,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費(fèi),并為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。
1 大型公建電能計(jì)量宜采用智能電力監(jiān)控儀表
大型公共建筑電能計(jì)量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表,不宜用收費(fèi)電表。兩者主要特點(diǎn)歸納如下(見(jiàn)表1)。
表1 收費(fèi)電表與電力儀表之比較
供電部門(mén)一般給用戶(hù)實(shí)施一戶(hù)一表的收費(fèi)制度,即收費(fèi)電表由供電部門(mén)統(tǒng)一安裝。因此,收費(fèi)電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計(jì)量器具許可證外,還需要當(dāng)?shù)厥?、市電力部門(mén)的許可才可安裝使用。在大型公共建筑電能管理中,供電部門(mén)一般會(huì)在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表。
電力儀表在用戶(hù)安裝收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上,考慮內(nèi)部電能計(jì)量與節(jié)能管理的需要安裝,用于內(nèi)部電能管理。因此用戶(hù)可自主選擇采購(gòu),但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表(電能部分)的計(jì)量許可證。電力儀表可以完成對(duì)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,通過(guò)后臺(tái)電能管理系統(tǒng)完成對(duì)大型公共建筑的電能分項(xiàng)計(jì)量。
2 電力儀表在電能分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案
電力儀表,是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計(jì)的。它能的測(cè)量所有常用的電力參數(shù),如三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等,采用可視度高的LCD來(lái)顯示儀表測(cè)量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。電力儀表功能、型號(hào)繁多,價(jià)格也各不相同,電能計(jì)量方案也多種多樣,因此,應(yīng)合理選配,達(dá)到較佳的性?xún)r(jià)比。
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號(hào)文件,對(duì)大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實(shí)行分類(lèi)、分項(xiàng)計(jì)量,對(duì)電能按動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量管理[1]。因此,針對(duì)宿舍、商鋪、病房等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方,可采用DDS1352或DDSF1352電表;
DDS1352單相電表,用于單相電能計(jì)量,DIN35mm導(dǎo)軌安裝,寬度為1個(gè)模數(shù)(即寬為18mm),一次zui大接入單相電流30A,精度1.0級(jí)。優(yōu)點(diǎn)是尺寸小,價(jià)格低,缺點(diǎn)是沒(méi)有通訊功能,不能組網(wǎng)。
DDSF1352單相電表,同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝,寬度為4個(gè)模數(shù),一次zui大接入單相電流為80A,精度1.0級(jí),具有峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能,帶RS485接口,Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對(duì)單相電能的計(jì)量,常用在配電箱內(nèi)。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖1所示:
圖1 DDS1352電表外形,DDSF1352電表外形及其應(yīng)用
針對(duì)用電設(shè)施按照明與插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量,對(duì)學(xué)校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計(jì)量時(shí),可選用DTSF1352或ACR120EL電表。
采用DTSF1352三相四線電表(見(jiàn)圖2),用于三相電能計(jì)量,具有尖、峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能,DIN35mm導(dǎo)軌安裝,寬度為7個(gè)模數(shù),可安裝在照明箱或動(dòng)力箱中,一次zui大接入三相電流80A,80A以上可經(jīng)電流互感器采集,精度0.5級(jí),帶RS485接口,Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,可組網(wǎng)[2]。
圖2 DTSF1352電表外形及其在動(dòng)力箱中的應(yīng)用
采用ACR120EL多功能電表,該表為嵌入式安裝,可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門(mén)板上,面板尺寸為80mm×80mm,規(guī)格為220/380V、,電流經(jīng)互感器接入,精度0.5級(jí),可測(cè)量電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等電參量,帶Modbus通訊協(xié)議。
一些重要場(chǎng)合需檢測(cè)諧波的,可采用ACR230ELH多功能電表,針對(duì)進(jìn)線回路或重要出線回路,采用ACR230ELH多功能電表,嵌入式安裝在配電柜門(mén)板上,面框尺寸為96mm×96mm,除測(cè)量所有電參量外,還具有zui大需量,2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù)、波形因子、電流電壓不平衡度、正負(fù)零序分量分析等功能。ACR120EL,ACR230ELH多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實(shí)際應(yīng)用如圖3所示。
圖3 ACR120EL、ACR230ELH多功能電表外形及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用
3 系統(tǒng)組網(wǎng)
電力儀表可作為內(nèi)部管理電表單獨(dú)使用,取代大量傳統(tǒng)的模擬儀表,亦可作為電力監(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。符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口,使得組網(wǎng)輕松便捷,是SCADA系統(tǒng)集成的理想選擇。大型公共建筑電能管理系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,采用現(xiàn)場(chǎng)總線以光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)或無(wú)線等組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)電能集抄與電能分項(xiàng)計(jì)量功能。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)電力儀表計(jì)量裝置為基本工具,為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái),它可以和檢測(cè)、控制設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜的電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層[3](如圖4)。
圖4 電能管理系統(tǒng)
電力儀表用屏蔽雙絞線相互連接起來(lái),與通訊服務(wù)器、交換機(jī)、工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)等組成一個(gè)后臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)控以及電能分項(xiàng)計(jì)量的管理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能:
?。?)實(shí)時(shí)采集與顯示運(yùn)行參數(shù),如電壓、電流、功率、功率因數(shù),有功電能等,為正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)量管理、事故發(fā)生時(shí)的故障原因分析提供依據(jù)。
?。?)監(jiān)視電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),如高、低壓進(jìn)線斷路器等各種類(lèi)型開(kāi)關(guān)當(dāng)前分、合狀態(tài),是否正常運(yùn)行,如發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警。
?。?)對(duì)建筑物內(nèi)所有設(shè)備的用電量進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì),包括動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電、特殊用電等電能分項(xiàng)計(jì)量以及分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量等,并可生產(chǎn)電能計(jì)量報(bào)表供用戶(hù)查詢(xún)使用。
4 應(yīng)用案例
上海浦東某圖書(shū)館是一個(gè)高能耗大型公共建筑,總建筑面積60885平方米,圖書(shū)館變配電系統(tǒng)包括高壓配電室和低壓配電室,其中高壓配電室有高壓配電柜10面,低壓配電室有低壓配電柜31面。在高壓進(jìn)線柜、PT柜及配出柜上安裝中壓微機(jī)保護(hù)裝置,其它各個(gè)低壓回路上安裝電力儀表,對(duì)各個(gè)回路進(jìn)行電能分項(xiàng)計(jì)量,各樓層按用電類(lèi)型分別安裝DTSF1352導(dǎo)軌式三相四線電表,對(duì)用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量,所有的中壓微機(jī)保護(hù)裝置和電力儀表均通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行組網(wǎng),在中控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各回路用電狀況實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控,對(duì)用電狀況實(shí)行監(jiān)測(cè),并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ),自動(dòng)生成用電日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表以及電能分項(xiàng)計(jì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等,為管理人員的分析、決策提供參考。
該項(xiàng)目電能分項(xiàng)計(jì)量管理系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),站控管理層是人機(jī)交互的直接窗口,采用研祥工業(yè)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,山特UPS電源在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí),可在一定時(shí)間內(nèi)保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。通訊管理層主要由通訊服務(wù)器和交換機(jī)等組成,該層是數(shù)據(jù)信息交互的橋梁,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與傳輸?shù)耐瑫r(shí),轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種命令?,F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的電力儀表主要為ACR系列多功能電表和ADL系列導(dǎo)軌式電表,低壓進(jìn)線回路及重要饋線回路選用ACR系列多功能電表,普通饋線回路及動(dòng)力箱、照明箱中選用ADL系列導(dǎo)軌式電表,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各回路、各樓層的電能分項(xiàng)計(jì)量。
監(jiān)控室電能管理系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道,完成對(duì)各用電回路的數(shù)據(jù)采集,信息經(jīng)分析、處理,以報(bào)表、圖形等多種形式供值班員參考,使值班員能夠便捷的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行及電能使用狀況,對(duì)電能分項(xiàng)計(jì)量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象,從而節(jié)約用電。在需要時(shí),還可提供快捷的遠(yuǎn)程控制手段,完成對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的改變以及事故情況的處理。圖5給出了圖書(shū)館電能分項(xiàng)計(jì)量查詢(xún)表,很清楚的顯示出各分項(xiàng)用電的使用情況。圖6為系統(tǒng)給出的圖書(shū)館照明、空調(diào)及插座等分項(xiàng)用電量的餅圖,很直觀地顯示出分項(xiàng)用電量的百分比。
圖5 圖書(shū)館電能分項(xiàng)計(jì)量查詢(xún)表
圖6 圖書(shū)館年分項(xiàng)用電量餅圖
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電能管理已成為大型公共建筑智能化建設(shè)的必然選擇,本文介紹的電力儀表,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的分項(xiàng)計(jì)量及分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量,不僅能實(shí)時(shí)顯示用電狀況,還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能,可以與計(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(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理,并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等,便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究,為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。該電力儀表運(yùn)行可靠,穩(wěn)定,采用高清晰液晶顯示大地方便了用戶(hù)的使用。電力儀表必將在大型公共建筑電能管理與電能分項(xiàng)計(jì)量中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
文章來(lái)源于:《現(xiàn)代建筑電氣》2010年8期。
參考文獻(xiàn)
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