1 概述
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和測(cè)控技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的變配電系統(tǒng)正經(jīng)歷一場(chǎng)深刻的變革，向測(cè)控智能化、監(jiān)控?zé)o人值守化、信息交換網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。電力監(jiān)控系統(tǒng)在各類廠礦企業(yè)變配電領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代企業(yè)電力運(yùn)行科學(xué)管理、節(jié)能降耗、減員增效的有力工具。城市建設(shè)的發(fā)展使得一座座現(xiàn)代化的高樓大廈拔地而起，人們對(duì)辦公、生活環(huán)境的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性的要求越來越高，智能化的設(shè)備和系統(tǒng)不斷地引入現(xiàn)代建筑之中，作為各種建筑能源供應(yīng)核心——變配電所的電力監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中顯得尤為重要，而且非常必要。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1，系統(tǒng)多采用分布式結(jié)構(gòu)，按功能或區(qū)域進(jìn)行劃分，模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)一般分為三層，即主控層（站控管理層）、中間層（網(wǎng)絡(luò)通訊層）和現(xiàn)場(chǎng)層（現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層）。
圖1 建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
1）主控層
主控層位于中控室或值班室，一般配置高性能、高可靠性計(jì)算機(jī)、UPS不間斷電源、打印機(jī)、裝置等。電力監(jiān)控軟件安裝在主控計(jì)算機(jī)上，通過軟件的人機(jī)界面和各種管理功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
2）中間層
中間層位于現(xiàn)場(chǎng)層與主控層之間，主要完成現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備與主控計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通信聯(lián)接、數(shù)據(jù)交換、通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、兼容性和擴(kuò)充性?？梢酝ㄟ^以太網(wǎng)交換機(jī)方便地與其它系統(tǒng)進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)信息共享，對(duì)于大型的系統(tǒng)還可設(shè)置數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)服務(wù)器與其它系統(tǒng)進(jìn)行連接。
3）現(xiàn)場(chǎng)層
現(xiàn)場(chǎng)層主要任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)的各種配電系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和測(cè)量，并將采集和測(cè)量的各種數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。其主要設(shè)備是：嵌入式電能儀表、導(dǎo)軌式電能儀表和能斷路器及四遙單元等。這些裝置或儀表依據(jù)一次設(shè)備的需要進(jìn)行配置，并裝設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)的配電屏或開關(guān)柜上。上述設(shè)備均相互獨(dú)立完成各自的功能，不依賴主控計(jì)算機(jī)運(yùn)行，具備RS485通信接口。通過現(xiàn)場(chǎng)的RS485總線將檢測(cè)到的各項(xiàng)電參數(shù)和狀態(tài)信號(hào)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街虚g層。
3 軟件實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)功能
上位機(jī)軟件為Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組態(tài)軟件，該軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與監(jiān)測(cè)的專用軟件，大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)形式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)功能。Acrel-5000能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有友好的人機(jī)交互界面，可實(shí)時(shí)和定時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各參量及開關(guān)量狀態(tài)，并將采集到的數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)。系統(tǒng)還提供了實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線分析，符合用戶設(shè)計(jì)需要的報(bào)表、事件記錄和故障等功能。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)所有回路能耗的采集和統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、能耗監(jiān)測(cè)功能。
1）運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)：通訊異常提示。
2）用戶管理：不同用戶權(quán)限具備不同操作功能，各級(jí)權(quán)限的口令修改操作功能，具有權(quán)限防誤功能。
3）能耗報(bào)表、棒圖：實(shí)現(xiàn)了所有能耗報(bào)表的按時(shí)間查詢，分為日、月、年報(bào)表等，任意分類、分項(xiàng)實(shí)時(shí)能耗棒圖顯示。
4）打印及導(dǎo)出：所有報(bào)表及界面可打印，或以EXCEL、WORD 格式進(jìn)行導(dǎo)出。
4 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（見表1）。
供電部門一般給用戶實(shí)施一戶一表的收費(fèi)制度，即收費(fèi)電表由供電部門統(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，供電部門一般會(huì)在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表。
電力儀表在用戶安裝收費(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。因此用戶可選擇采購，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。
5 電力儀表在建筑能耗電能分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案
Acrel(安科瑞)公司研發(fā)的Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)，可以通過ACR網(wǎng)絡(luò)電力儀表、諧波表、導(dǎo)軌式電能表，對(duì)商場(chǎng)、賓館、學(xué)校、醫(yī)院、銀行、體育館、等大型公建進(jìn)行電能分項(xiàng)計(jì)量和能耗分析管理。
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。它能高精度的測(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)到較佳的性價(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、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。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)。
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板上，面板尺寸為80mm×80mm，規(guī)格為220/380V、5A，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板上，面框尺寸為96mm×96mm，除測(cè)量所有電參量外，還具有大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù)、電話波形因子、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
6 結(jié)束語
通過在建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中配置的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，可以方便和實(shí)時(shí)地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高變配電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。由于智能儀表鈞配置有通信接口，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大減少的電纜鋪設(shè)、簡(jiǎn)化系統(tǒng)，方便維護(hù)和操作，減少人員提高工作效率。特別是在目前能源供應(yīng)緊張的情況下，通過智能儀表對(duì)智能建筑內(nèi)所有用電設(shè)備的電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)負(fù)荷高峰、日均用電量進(jìn)行分析，提供錯(cuò)峰用電和節(jié)約用電的科學(xué)依據(jù)。對(duì)各種用電設(shè)備的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)進(jìn)行管理分析，便于維護(hù)人員明確設(shè)備狀況，制定詳細(xì)的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，在各方面都有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
