寫字樓/辦公樓能源管理系統(tǒng)的應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

0　引言

隨著社會的進步，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，企業(yè)的辦公環(huán)境和方式發(fā)生了巨大的變化，的寫字樓在各大城市遍布林立。寫字樓的出現(xiàn)使得各地企業(yè)辦公集中化、化，然而寫字樓物業(yè)管理的同步發(fā)展對于企業(yè)服務(wù)來說更是一個很大的。在目前的市場上，在寫字樓物業(yè)管理方面大多數(shù)還是處于半信息化狀態(tài)，沒有專門的信息化管理系統(tǒng)針對于寫字樓的物業(yè)管理。因此，安科瑞自主研發(fā)的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)可及時發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費，并為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。

電能的消耗大量集中在低壓配電終端，為了加強終端電能的計量考核和管理，方便用戶的現(xiàn)場使用、改造和升級，針對傳統(tǒng)DDSD和DTSD系列壁掛式安裝電能表在現(xiàn)場使用安裝的不便而設(shè)計一種微型化導(dǎo)軌式安裝電能表，具有測量精度高、過載能力強、性能穩(wěn)定可靠、工作電壓范圍寬、自身功耗低等優(yōu)點。并且其體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)模數(shù)化，可與微型斷路器配合使用安裝于配電箱內(nèi)，實現(xiàn)終端配電電能計量。

2 設(shè)計原理

2.1單相DDSF1352電表設(shè)計原理

DDSF1352單相復(fù)費率電能表采用ADI公司技術(shù)ADE7169F16片上系統(tǒng)的單芯片設(shè)計完成。ADE7169集成了計量單元模塊和8052的MCU及其外圍模塊，計量模塊計量精度高、能測量各相電流、電壓值、各相及總的有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率等運行參數(shù)，過載倍數(shù)大。片上8052的MCU帶有16K FLASH和512B RAM和多種外設(shè)模塊，支持低功耗溫度補償?shù)钠蟁TC模塊、LCD驅(qū)動模塊、電源管理模塊、SPI/I2C接口模塊和UART通訊模塊等，用一片ADE7169就能實現(xiàn)單相復(fù)費率多功能電能表設(shè)計。具體設(shè)計框圖如圖１。

圖１  單相DDSF1352電表原理框圖

2.2 三相DTSF1352電表設(shè)計原理

DTSF1352 三相電子復(fù)費率電能表采用計量芯片ATT7030A和飛思卡爾公司的8位單片機M68HC908LJ12實現(xiàn)。其原理為：線路上實時電壓、電流經(jīng)互感器耦合，采樣電路分別采樣后，送到電量計量芯片ATT7030A（A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，通過片內(nèi)DSP運算后輸出電能脈沖），通過脈沖送到MCU中，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時段完成分時有功、無功電量計量和zui大需量計算，分別作出相應(yīng)處理，并存貯到EEPROM中；同時實現(xiàn)顯示和輸出、RS485串行數(shù)據(jù)傳輸。具體設(shè)計框圖如圖2。

圖2  三相DTSF1352電表原理框圖

3　大型公建電能計量宜采用電力儀表

大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表，不宜用收費電表。兩者主要特點歸納如下（見表1）。

表1 收費電表與電力儀表之比較

供電部門一般給用戶實施一戶一表的收費制度，即收費電表由供電部門統(tǒng)一安裝。因此，收費電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計量器具許可證外，還需要當?shù)厥?、市電力?/span>

門的許可才可安裝使用。在大型公共建筑電能管理中，供電部門一般會在總進線處安裝收費電表。

電力儀表在用戶安裝收費電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計量與節(jié)能管理的需要安裝，用于內(nèi)部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各功能區(qū)的分項電能數(shù)據(jù)的采集，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能分項計量。

4　電力儀表在電能分項計量中的選型方案

電力儀表，是針對電力系統(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)計的。它能的測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來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運行信息。電力儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，電能計量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配，達到較佳的性價比。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號文件，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實行分類、分項計量，對電能按動力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進行分項計量管理。因此，針對宿舍、寫字樓、商鋪、病房等應(yīng)計量到經(jīng)濟核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；

DDS1352單相電表，用于單相電能計量，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm），一次zui大接入單相電流30A，精度1.0級。優(yōu)點是尺寸小，價格低，缺點是沒有通訊功能，不能組網(wǎng)。

DDSF1352單相電表，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個模數(shù)，一次zui大接入單相電流為80A，精度1.0級，具有峰、平、谷電能分時復(fù)費率計量功能，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對單相電能的計量，常用在配電箱內(nèi)。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖3所示：

圖3 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用

針對用電設(shè)施按照明與插座用電、動力用電、空調(diào)用電、特殊用電進行分項計量，對學校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計量時，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。

采用DTSF1352三相四線電表（見圖4），用于三相電能計量，具有尖、峰、平、谷電能分時復(fù)費率計量功能，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中，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，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。

圖4 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應(yīng)用

采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動力箱或低壓出線柜門板上，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，可測量電流、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。 

一些重要場合需檢測諧波的，可采用ACR230ELH多功能電表，針對進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際應(yīng)用如圖5所示。

圖5 ACR120EL、ACR230ELH多功能電表外形

及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用

5　系統(tǒng)軟件介紹
5.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)可對低壓設(shè)備消耗的電能進行分項計量，該系統(tǒng)由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、現(xiàn)場設(shè)備層三部分組成。
　　現(xiàn)場設(shè)備層采用安科瑞低壓智能計量箱AZX J，內(nèi)部安裝預(yù)付費電能表以及卡軌式電能表。通過低壓智能計量箱配合電能管理監(jiān)控系統(tǒng)，利用計算機、后臺監(jiān)控管理軟件和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將采集到的用電設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)上傳到統(tǒng)一的監(jiān)測管理平臺，實現(xiàn)對用電系統(tǒng)的監(jiān)控管理，對高能耗用電設(shè)備的合理控制，zui終使整套用電系統(tǒng)達到節(jié)能效果。電能管理系統(tǒng)網(wǎng)拓撲圖見下圖。

5.2系統(tǒng)功能

安科瑞終端用電管理系統(tǒng)是指通過在商業(yè)建筑、寫字樓、農(nóng)貿(mào)市場、宿舍等建筑物內(nèi)安裝導(dǎo)軌式及預(yù)付費電能計量裝置，采用遠程傳輸?shù)仁侄渭皶r采集各監(jiān)測點電能數(shù)據(jù)并對用電量進行預(yù)付費管理，采用先買電后用電的模式，可以用來轉(zhuǎn)移經(jīng)營風險，并能提前收回電費，減少了后期運營的人員的工作量；實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化實時操作，實時計量監(jiān)控，即時售退電、即時通斷電的控制效果。*解決了以往由載波通信電表等電能采集設(shè)備組成的電能管理系統(tǒng)用電管理繁瑣、系統(tǒng)穩(wěn)定性差、數(shù)據(jù)不透明、欠費不交等的諸多問題，并可通過自助終端機或者互聯(lián)網(wǎng)自助，無需進行人工繁雜的過程。通過終端用電管理系統(tǒng)能合理的控制用電，對超標使用的電費嚴格收取，企業(yè)或者用戶可根據(jù)購電情況發(fā)現(xiàn)用電的合理性并進行管理。

5.2.1 系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能
（1）實時用電監(jiān)控：統(tǒng)計記錄儀表的累計用電量、剩余電量、開關(guān)狀態(tài)等參量，能方便的查詢每個房間、商鋪或整棟公寓樓的用電情況，省時省力。
（2）集中抄表：將房間每時每天的用電量自動存儲到數(shù)據(jù)庫中，無論何時都可查詢到房間的用電量，做到用電透明，讓用戶明明白白消費。
（3）歷史用電記錄：將用戶的用電記錄存儲到數(shù)據(jù)庫中，并能按小時、天、月匯總，生成Excel報表。
（4）記錄查詢：管理記錄對預(yù)付費電表的記錄。能方便的查詢金額、時間等信息。
（5）售電日志管理：日志記錄售電成功的信息、失敗的原因，回溯機制。
（6）自助：能通過互聯(lián)網(wǎng)卡或自助終端機，方便用戶能實時的對儀表進行預(yù)付費，無需進行人工排隊等待，但是不能在周期性斷電期間，失敗后，進行數(shù)據(jù)回滾。
（7）卡管理：記錄卡的面值、期、狀態(tài)。
（8）退費處理：在商戶或者宿舍人員變更時，可對房間剩余電量進行退費處理，并打印明細。
（9）余額不足短信、郵件提醒：在系統(tǒng)中可按需設(shè)置預(yù)警電量，當小于等于預(yù)警電量時，由系統(tǒng)自動根據(jù)用戶所留信息進行余額不足的提醒。
（10）設(shè)備管理：對儀表的地址、歸屬機構(gòu)、檢測周期等與后期控制有關(guān)的信息進行統(tǒng)一管理維護。
（11）定時斷送電：按日期、時間、樓層、用戶類別分類控制，大大節(jié)省了后勤管理人員的工作量。
（12）自動斷電提醒：當余額不足時自動斷電一段時間，之后自動恢復(fù)供電。
（13）囤積電量設(shè)置：可通過售電系統(tǒng)對電表預(yù)置“囤積電量”，當用戶的新購電量與表內(nèi)的剩余電量之和大于預(yù)置的“囤積電量”時，電表拒絕接收卡中的新購電量，只有當表內(nèi)的剩余電量用至其與新購電量之和小于“囤積電量”時，卡中的新購電量方可追加到表中。
（14）階梯電價：把用戶用電量設(shè)置為若干個階梯分段或分檔次定價計算費用。對用電實行階梯式遞增電價可以提高能源效率。
（15）負載安全限制：惡性負載、超功率自動斷電功能，惡性負載、超功率排除后，系統(tǒng)自動恢復(fù)供電，保護用電環(huán)境。

5.2.2系統(tǒng)主要軟件界面

6  結(jié)論

應(yīng)用實踐表明，Acrel-3000電能管理系統(tǒng)的使用，使寫字樓物業(yè)管理工作化、信息化，大大提高了員工的滿意度與工作效率，節(jié)約了企業(yè)管理成本；系統(tǒng)的決策支持模塊通過對數(shù)據(jù)的綜合整理和分析，為管理者下一步計劃的實施提供了依據(jù)，使得管理決策更科學。

參考文獻：

[1]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1版.

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，: acrelxs  :

《建筑能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用圖集》（圖集號：ACR12CDX301）由安科瑞電氣股份有限公司及山東省建筑電氣技術(shù)情報網(wǎng)主編，本圖集結(jié)合安科瑞Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)，依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范，滿足國家機關(guān)辦公建筑和公共建筑節(jié)能監(jiān)管體系建設(shè)的要求，達到綠色建筑用能管理科學化、數(shù)據(jù)化，實現(xiàn)綠色建筑節(jié)能降耗的目的。圖集適用于新建或改擴建的國家機關(guān)辦公建筑和公共建筑的能耗監(jiān)測與管理的系統(tǒng)設(shè)計、施工和運行維護。凡需要圖集的請?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、、、、等信息，傳真、郵件acrelxs或:至安科瑞徐霜工程師收，安科瑞電氣免費贈送。