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摘要 本文以Acrel-5000能耗監測系統在重慶廣達生活服務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、現場各監控點的組網方式、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現的功能等。
關鍵詞 智能電表 能耗監測 廣達 智能水表
引言
隨著中國城市化進程的推進、經濟的發展，我國建筑能耗總量呈持續增長的態勢，并且增長速度有越來越快的趨勢。如果任由建筑能耗照此速度增長，必然給中國能源供應安全帶來極大的壓力，因此建筑節能勢在必行。
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采集方式。通過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自動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。通過自動采集方式采集的數據包括建筑分項能耗數據和分類能耗數據，由自動計量裝置實時采集，通過自動傳輸方式實時傳輸至數據中心。本文通過對重慶廣達生活服務區能耗監測系統案例的分析，簡單介紹下Acrel-5000能耗監測系統在大型公共建筑中的應用。
項目概況
廣達電腦成立于1988年，是目前全球第一大筆記本電腦研發設計制造公司。以領先群倫的技術與堅強優越的研發團隊，屹立于高科技市場領導者地位；除了在筆記本電腦的領域中維持高成長、高品質與高評價之外，更將觸角延伸到企業網路系統、家庭娛樂產品、行動通訊產品、車用電子產品以及數碼家庭產品等市場，積極拓展產業整合布局。2006年榮登美國「財富雜志(Fortune)」評定為全球五百大企業。2011年廣達電腦入住重慶，建成了一個擁有七棟大樓的員工居住建筑群（每棟十層，每層35個房間），員工總人數以萬計的重慶廣達制造城。
本項目針對制造城中員工居住大樓的用水和用電進行監控。監控點的具體分布情況為：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，每個豎井有兩個配電箱，共計約35個出線回路。所以每層大約35個電能計量儀表。用水量計量到戶，每個房間有兩塊水表，一塊冷水表和一塊熱水表。安裝位置為每個房間風井旁的供水豎井內。每層約35個房間，共計水表數約為70只。房間的平面圖如下所示：
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區一期能耗監測系統的設計與實施。系統采用Acrel-5000型能耗監測系統，主要實現對生活服務區內用電量和用水量的在線監測，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。整個系統包括該建筑群的七個子系統和中心監控室的一個總監控系統。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。數據全部由屏蔽線經RS485接口傳至數據采集器，然后由五類線經RJ45接口接入當地局域網。圖三中左邊表示獨棟建筑能耗監測子系統監控室的組網結構圖。網絡交換機下端連接來自水表和電表的多個數據采集器，上端連接監控主機完成數據上傳。七個子系統的數據采用光纖通訊的方式轉發至中心監控室，如圖三中右邊圖示。每個監控主機配UPS電源。
客戶需求
重慶廣達生活服務區能耗監測系統技術要求：
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，本系統重點實現的功能為水，電耗的集抄。
2.支持統一網絡架構下的電力、水等能源數據的采集和管理，能耗數據采集無需在多個不同系統中集成，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能源(電、水)進行分別統計、統一管理并提供能耗數據自動采集、分析和挖掘、持續優化。
3.系統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，包括每個用電回路的實時電能值和各種告警信息，各水表的用水量等，并實時顯示采集上來的各個參數。
4.各能源管理組逐時、逐日、逐月、逐年能耗值報告，幫助用戶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可在不同的地點同時查看所需能源的消耗情況。
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
（并參考國家電網公司2009年發布的《智能變電站智能控制柜技術規范》）
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：主站技術規范
DL/T 698.31-2010 第3.1部分：電能信息采集終端技術規范-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：通訊協議-集中器下行通信協議
DL/T/814-2002 配電自動化系統功能規范
GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列
GB2887 計算站場地技術條件
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、一臺在線式UPS電源；總系統接收七個子系統的全部數據，處理數據量比較大，其站控管理層采用IBM機架式服務器、一臺A4打印機、一臺在線式UPS電源。
子系統通訊層設備采用五個16口串口服務器，因為要進行數據轉發，所以再配一個8口的網絡交換機和光電轉換器一套。總系統接受來自七個子系統的轉發數據，有七個光電轉換需要接入總系統的網絡，所以配16口網絡交換機一臺。
現場設備層: 是數據采集終端，主要由智能儀表組成，電力儀表通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，經通訊服務器和交換機到達監控主機，現場儀表通過雙絞線以手拉手方式進行通訊連接，每根總線的儀表數量在20只左右。
本項目的監控點分布在現場大樓的各個樓層內的豎井中，都屬于終端計量，電表總數約2500只，水表總數約為5000只。電能管理部分重點是用電量的統計，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，直接接入類型的電測儀表。配電系統的組成和實際一定要符合現場配電的實際情況，不能追求華而不實，非重要的出線回路中一些不必要的電參數如果進行測量則必須配備具備該功能的電力儀表，這樣勢必造成投資過大，遠超出實際需要。因此，在能夠充分實現用戶所需功能的情況下，系統的實用性是首先應遵循的第一設計原則。同時，系統的前端產品和系統軟件均有良好的可學習性和可操作性。特別是操作性，使具備電腦初級操作水平的管理人員，通過簡單的培訓就能掌握系統的操作要領，達到能完成值班任務的操作水平。上海安科瑞電氣股份有限公司生產的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，同時還能滿足需求。具體的設備參數如下表所示：
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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協議或DL/T 645規約可選 |
三相電能計量 |
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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，具體參數如下表：
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、系統的實用性、系統的實時性、系統的穩定性、系統的可擴展性、系統的易維護性。
重慶廣達生活服務區能耗監測系統采用網絡分布式結構，整個系統包括該建筑群七棟建筑的七個子系統和中心監控室的一個總監控系統。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行數據分析和存儲。之后七個子系統將數據轉發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絡進行通訊。系統實現子系統對本棟大樓的數據采集和處理，總系統對整個建筑群的能耗進行數據監控。
系統結構
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能耗數據的實時監測
系統采集站定時采集各監控點的儀表參數并上傳至本地建筑能耗分析管理系統數據庫，用戶可于當地實時查詢能耗監測情況。
③建筑分類能耗分析
系統自動將建筑能耗進行分類分析，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、室外景觀照明用電。
空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電。
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、環比分析
統計建筑或片區能耗的時用量、日用量和年用量，以曲線圖、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行同、環對比分析，確立標桿值并對各監控點的能耗情況進行能耗水平判定，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。
軟件界面如下所示：
結束語
隨著能源的日益緊張，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、圖形等，便于分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考。該系統運行安全、可靠，極大地方便了用戶的使用。隨著社會的發展，能源的日益緊張，實現對分類能耗、分項能耗的遠程監測與管理成為智能建筑發展的必然趨勢。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數字儀表原理與應用指南中國電力出版社 2007.4
朱立泉變配電系統的智能管理系統分析 智能建筑電氣技術 2007年第1卷第4期
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