文摘：通過對建筑配電設備現(xiàn)狀和電力管理系統(tǒng)需求的分析，提出了在建筑舊配電設備中安裝電力管理系統(tǒng)的方法，包括方案配置、測量點選擇、終端改造、數(shù)據(jù)通信、報表格式等。目的是為沒有計量管理系統(tǒng)或只有電力監(jiān)控系統(tǒng)的配電系統(tǒng)的用戶提供參考。

關鍵詞：舊建筑配電設備電能管理系統(tǒng)

引言

  電能管理系統(tǒng)是一種自動化管理系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶的需要，實時收集和顯示配電系統(tǒng)中各種電氣設備消耗的電能，自動計算和處理，并總結分析報告。該系統(tǒng)可根據(jù)明插座、電源、空調(diào)、特殊電源分項計量電能，為企事業(yè)單位的電能管理和節(jié)能提供依據(jù)。

一配電設備現(xiàn)狀

1某辦公樓（以下簡稱“大樓"）基本情況

  該建筑建于1997年，共23層，其中地下2層，地上21層。經(jīng)過20多年的局部改造，總體分布如下：負2層為機動車停車位，負1層為非機動車停車位、配電室、水泵室等設備室；1~19層為建筑主體，主要為辦公室，會議室（19層）、若干小型會議室、活動室、機房、食堂等；20層為電梯間，21層為中央空調(diào)及其配電室。

2配電系統(tǒng)簡介

  建筑配電室位于負層，高壓配電室1間，低壓配電室2間，雙路10kV，4臺變壓器配電。其中，1#變壓器和2#變壓器通過母線槽分別饋電到單層和雙層（包括照明、插座、空調(diào)等）。地板電源從母線槽引出，通過總配電箱和分配箱饋電到各電源終端；泵房、食堂、消防、電梯、排氣等公共設施分布在1#變壓器和2#變壓器，由低壓配電柜饋線單元直接供電。3#變壓器和4#變壓器通過母線槽給21層空調(diào)系統(tǒng)和19層會議室空調(diào)系統(tǒng)供電。

3配電系統(tǒng)圖配電系統(tǒng)如圖1所示。由于每個電路的電能都是在低壓部分測量的，圖中省略了高壓配電部分。

二電能管理需求

1內(nèi)部管理要求

  全國各行各業(yè)都在采取節(jié)能措施，取得了進展。作為一個機構，要帶頭實踐，按照公共機構節(jié)能條例和公共機構能耗統(tǒng)計制度的要求，對能耗進行測量和管理。然而，電力節(jié)能方案的實施和電力節(jié)能設備的廣泛應用是否真的起到了節(jié)能的作用，并以合理的評價管理機制進行了科學的判斷。電力管理系統(tǒng)為這種評價和判斷提供了依據(jù)。建筑內(nèi)的電氣設備比較舊，經(jīng)過多次改造調(diào)整。通過測量各種電氣設備的能耗，建立電力管理系統(tǒng)的過程，可以對現(xiàn)有的配電線路進行梳理，消除一些運行隱患，使配電系統(tǒng)運行更好。電能管理系統(tǒng)的建立必須測量每個電路的電流、電壓、功率和功率因數(shù)。通過這些電參數(shù)，配電系統(tǒng)的運行也可以監(jiān)測，使配電系統(tǒng)運行更加可靠。

2電能管理要求

  電能管理系統(tǒng)的作用是通過對用電設備消耗的電能進行分項計量，實現(xiàn)對內(nèi)部電能消耗的深入監(jiān)測和管理，從而達到節(jié)能增效的目的。

所謂分項計量，對于辦公樓性質(zhì)，至少要分別計量以下類別的用電設備耗電。

（1）照明插座用電：主要包括照明插座用電走廊和應急照明用電室外景觀照明用電。

（2）空調(diào)用電:主要包括空調(diào)用電。

（3）動力用電:主要包括電梯用電、水泵用電、風機用電。

（4）特殊用電：主要包括信息室、廚房餐廳、活動室等特殊用電。

  分項計量不僅要測量每個不同出線電路的功耗，還要分別測量同一電路中不同電氣設備的功耗，充分查明配電電路的實際方向和連接的實際負載，選擇合適的計量點，然后進行分項總結。

三電能管理系統(tǒng)結構及功能選擇

1電能管理系統(tǒng)的一般結構和功能

  電能管理系統(tǒng)通常采用分層分布式結構設計，即站控管理層、網(wǎng)絡通信層和現(xiàn)場設備層，根據(jù)功能或區(qū)域進行模塊化設計。硬件系統(tǒng)拓撲結構圖如圖2所示。

  電能管理系統(tǒng)軟件是現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)采集和過程控制的專用軟件，具有靈活多樣的“配置"而不是編程系統(tǒng)集成，提供良好的用戶開發(fā)界面和簡單的工程實現(xiàn)方法，只要預設各種軟件模塊簡單“配置"，就可以輕松實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的功能。通常包括：系統(tǒng)配置軟件、數(shù)據(jù)存儲軟件、電能管理軟件、設備驅動軟件和網(wǎng)絡發(fā)布軟件。例如，在分布式網(wǎng)絡應用中，所有應用程序（如趨勢曲線等）引用遠程數(shù)據(jù)的方法與引用本地數(shù)據(jù)wanquan相同，通過“配置"大大縮短了自動化工程師的系統(tǒng)集成時間，提高了集成效率。

2電能管理系統(tǒng)與電力監(jiān)控系統(tǒng)之間的關系

  電能管理系統(tǒng)和電力系統(tǒng)需要通過測量終端測量相關電路的電參數(shù)，測量數(shù)據(jù)應自動采集、傳輸和存儲，并通過不同的系統(tǒng)軟件進行計算、顯示、統(tǒng)計、總結、查詢、報告、通知等。低壓側配電電路電參數(shù)的數(shù)據(jù)采集差別不大，但電力監(jiān)控系統(tǒng)還需要采集高壓側進出電路的電參數(shù)、綜合保護裝置信息、高低壓開關狀態(tài)信息、關鍵連接點關鍵隔間的溫濕度甚至環(huán)境溫濕度等參數(shù)，對測量終端的附加功能要求較多。為了達到分項計量的目的，僅在配電室的低壓側測量低壓出線的所有電參數(shù)是遠遠不夠的，可能需要測量二級甚至高級配電電路的電參數(shù)。具有充電功能的電能管理系統(tǒng)對測量終端的傳感器和表計精度有一定的要求。因此，電能管理系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)通常不wanquan兼容?；蛘邆鹘y(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)不能滿足電能管理的需要。

3電能管理系統(tǒng)的基本功能

  用戶權限、人機交互、電能統(tǒng)計報表、越限、故障報警、電能質(zhì)量監(jiān)測、網(wǎng)絡發(fā)布功能、數(shù)據(jù)轉發(fā)接口。

4項目的方案

  本項目的基本目標是實現(xiàn)電能分項計量、自動抄表、顯示負荷曲線、查閱任何歷史數(shù)據(jù)、在任何時間段生成報告、向上級報告數(shù)據(jù)（在上級確定傳輸協(xié)議之前，系統(tǒng)預留接口）。安裝電能管理系統(tǒng)本身就是通過系統(tǒng)管理發(fā)現(xiàn)電能使用不合理的環(huán)節(jié)，實施節(jié)能改造和行政干預，達到節(jié)能的目的。本項目涉及的配電設備相對較舊，繼續(xù)使用壽命不會太長。無論成本如何，對現(xiàn)有配電設備進行更大的改造顯然是不經(jīng)濟的。因此，本系統(tǒng)應簡單、經(jīng)濟、施工簡單，盡量不要對現(xiàn)有設備進行更大的改造。

測量點：低壓進線測量4個，低壓出線測量41個。為區(qū)分部分終端不同類型的電氣設備，測量點如圖1所示。

四方案實施

1站控管理層

  站控管理層是配電網(wǎng)絡的管理者，直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要由電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備組成。硬件包括工業(yè)控制器、打印機、UPS等；軟件包括：系統(tǒng)組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)存儲軟件、電能管理應用軟件。配電室值班室安裝站控層設備。

2組網(wǎng)及通信

  網(wǎng)絡通信層主要由通信管理機、接口轉換器件和總線網(wǎng)絡組成。該層是數(shù)據(jù)和信息交換的橋梁。不同的接口轉換器件提供RS232、RS422、RS485、SPABUS和以太網(wǎng)等接口。網(wǎng)絡組合方式靈活，支持點對點通信、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡。

  本項目通信管理機采用NPORT5410串口服務器，可連接4個RS485串口設備，提供簡單方便的連接方式，既能保證現(xiàn)有硬件資源，又能保證未來網(wǎng)絡擴展的可能性。

3電能報表

(1)常規(guī)電能報表

  傳統(tǒng)的電能報表內(nèi)容與配電系統(tǒng)一致，顯示整個建筑的總用電量、每個變壓器的總用電量和每個低壓出線電路的用電量。總表分表可通過本報表進行驗證。

(2)分項電能報表

  表1的格式是根據(jù)用電類型分項計量的報表，表中的數(shù)據(jù)是通過軟件計算相關的表計數(shù)據(jù)。

(3)用電能報表內(nèi)部評估

  表2是根據(jù)建筑管理部門要求分類統(tǒng)計的報表格式，便于內(nèi)部用電管理和節(jié)能評估。表中的數(shù)據(jù)是通過軟件計算相關表計數(shù)據(jù)獲得的。需要指出的是，軟件中需要定制三種報表格式。

五安科瑞電能管理系統(tǒng)

1概述

  Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過對用戶端用電情況的細分和統(tǒng)計，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各種用電消耗情況，便于找出高能耗點或不合理的能耗習慣，節(jié)約用電，為用戶進一步節(jié)能改造或設備升級提供準確的數(shù)據(jù)支持。

2應用場所

（1）辦公建筑(商務辦公、大型公共建筑等))；

（2）商業(yè)建筑（商場、金融機構建筑等）；

（3）旅游建筑(酒店、娛樂場所等)))；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)療衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑(郵電、通信、廣播、電視等))；

（6）交通建筑（機場、車站、碼頭建筑等）。

3系統(tǒng)結構

4系統(tǒng)功能

  實時監(jiān)控、電能統(tǒng)計報告、詳細電參查詢、運行報告、變壓器運行監(jiān)控、實時提醒、歷史事件查詢

  電能質(zhì)量監(jiān)控；遙控操作；用戶權限管理；通信狀態(tài)圖；圖片監(jiān)控；用戶報告；APP支持；

  電力運維手機支持“監(jiān)控系統(tǒng)"、“設備檔案"、“待辦"、“檢查記錄"和“缺陷記錄"五個模塊支持圖紙、需求、功耗、視頻、曲線、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報警查詢、設備檔案查詢、待辦事件處理、檢查記錄查詢等。

5系統(tǒng)硬件配置

六結語

  電能管理系統(tǒng)的作用是通過對用電設備消耗的電能進行分項計量，實現(xiàn)對內(nèi)部電能消耗的深入監(jiān)測和管理，從而節(jié)能提高效率。電能管理系統(tǒng)附著在配電系統(tǒng)上，因此安裝電能管理系統(tǒng)首先對配電設備的現(xiàn)狀和系統(tǒng)的最終要求進行詳細分析，明確方案配置，然后選擇測量點，對終端設備進行適當?shù)臏y量改造，通過必要的網(wǎng)絡通信實現(xiàn)各回路電能的實時采集、分項統(tǒng)計分析和報告，最終達到管理的目的。

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