安科瑞 鮑靜君

0 引言

    雖然我國已經(jīng)出現(xiàn)批在創(chuàng)建節(jié)約型校園方面*示范的高等學校，但是2015年版中國建筑節(jié)能年度發(fā)展報告顯示，我國各類高等學校平均單位建筑耗電量達43kWh/m2，根據(jù)報告數(shù)據(jù)，80%以上高等學校沒有裝設校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)，學校建筑能耗情況缺乏有效的管理，能源消耗情況混亂。

    為了推動全社會節(jié)約能源，提高能源利用效率，保護和改善環(huán)境，加快建設節(jié)約型社會，促進經(jīng)濟社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，國家發(fā)改委、住建部、工信部以及各地方政府相關(guān)部門相繼制定了針對行業(yè)能源消耗統(tǒng)計和節(jié)能工作的指導性文件，如《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗檢測系統(tǒng)技術(shù)導則》、《關(guān)于做好工業(yè)電力需求側(cè)管理工作的指導意見》等。安科瑞以自身產(chǎn)品為依托，結(jié)合行業(yè)標準和規(guī)范，提供了企業(yè)內(nèi)部Acrel3000電能集抄管理系統(tǒng)、Acrel3100預付費售電管理系統(tǒng)、Acrel5000能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)等系列針對智能電網(wǎng)電力需求側(cè)完善的電能管理系統(tǒng)解決方案，為用戶梳理用能走向，構(gòu)建能源計量體系。

1 校園能耗管理系統(tǒng)介紹

1.1電能能耗管理的概念

    校園建筑的主要能耗是電力，但是目前供電部門只在校園各建筑高壓10kV 側(cè)安裝了兩塊用于收費的電能數(shù)據(jù)表，師生只了解每棟建筑分月電耗情況，對于各建筑電耗浪費在哪里、哪里有節(jié)能潛力卻無從知曉。這種情況下，安裝校園電能分項計量系統(tǒng)是十分有必要的。

    電能分項計量是指將建筑內(nèi)各終端電耗設備按用電屬性進行分類，并進行數(shù)據(jù)采集和分析整理的技術(shù)。從用能特點和性質(zhì)上分，校園建筑的分項能耗通常包括空調(diào)系統(tǒng)能耗、照明能耗、插座或辦公設備能耗、電梯能耗、信息中心或廚房等特殊功能區(qū)域能耗(圖1) 。分項計量技術(shù)不僅可以實時采集建筑能耗數(shù)據(jù)，還可通過詳細的分項計量，分析診斷各終端電耗設備運行狀況挖掘建筑節(jié)能潛力。本文以某校園為例，淺析Acrel5000能耗管理系統(tǒng)在校園中的應用。

圖 1  校園建筑電能分項計量結(jié)構(gòu)圖

1. 2 現(xiàn)場裝表方案

    根據(jù)原建筑的配電系統(tǒng)圖紙分析和現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，了解了該校園各配電支路末端實際負載情況，結(jié)合電表安裝規(guī)則，綜合確定電能分項計量的裝表方案。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)安裝在低壓配電室內(nèi)，并配置標準導軌掛裝在配電房中，方便線路匯總接入校園網(wǎng)[1] 。實驗樓電能分項計量系統(tǒng)現(xiàn)場施工主要設備含：三相電表( 安科瑞 DTSD1352)，單相電表(安科瑞 DDSD1352)，電流型互感器(安科瑞 AKH-0.66) , 網(wǎng)關(guān)箱(1000*800*80), 四端口網(wǎng)絡模塊。

    分項計量電表通過RS485 串行通訊端口接入到數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)。每個數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)提供多個半雙工RS485 端口，每個端口與個分項計量電表連接，采用主-從方式進行通訊。

1. 3 Acrel5000能耗系統(tǒng)方案設計

    Acrel5000能耗統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠程傳輸網(wǎng)絡、電能監(jiān)測中心 3 部分組成。其中，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由末端電能計量裝置和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)組成，構(gòu)成建筑內(nèi)部的監(jiān)測傳輸網(wǎng)絡；遠程傳輸網(wǎng)絡是指實現(xiàn)建筑現(xiàn)場計量裝置與遠程電能監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡；電能監(jiān)測中心由數(shù)據(jù)庫服務器、web 服務器等組成，完成能耗數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測及分析處理工作。

圖2 能耗管理系統(tǒng)圖

2 能耗管理系統(tǒng)具體環(huán)節(jié)介紹

2.1 電能數(shù)據(jù)計量設備

    針對集中安裝的應用場合，客戶不便于靠近儀表插卡充值，設計開發(fā)了終端充值預付費售電管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由主站軟件、讀卡器、充值終端及DDSY1352-NK、DTSY1352-NK內(nèi)控型預付費電能表組成。充值終端接收卡內(nèi)信息并將其通過485通信下發(fā)給儀表完成對儀表的充值。相當于將插卡式預付費電能表的讀卡部分轉(zhuǎn)移到集中安裝的電井外面方便客戶查詢充值。本系統(tǒng)適用于電能表集中安裝對業(yè)主不開放、需要自助查詢；電能數(shù)據(jù)計量設備般由帶有數(shù)字輸出接口的遠程傳輸型單相DDSD1352或三相電能表DTSD1352組成。該電表必須滿足DL/645 規(guī)約和RS485串行通信接口。為滿足對數(shù)據(jù)采集實時性的要求，每個計量電表都單獨使用個串行端口， 即計量電表接入現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)。

2.2 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)硬件設計

    數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)可以將采集數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為能夠在以太網(wǎng)上傳遞的數(shù)據(jù)幀，再通過有線或者無線蜂窩移動網(wǎng)，將采集的電量經(jīng)校園網(wǎng)或移動網(wǎng)的分組數(shù)據(jù)域( GPRS)傳遞到遠端的數(shù)據(jù)采集服務器。

 3 系統(tǒng)軟件設計

    遠程預付費管理系統(tǒng)

    1.Acrel3100預付費售電管理系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件-通信管理機-預付費電能表組成，通過通信網(wǎng)絡完成系統(tǒng)到表的充值、查詢、監(jiān)控及遙控等功能，切可選配短信提醒服務。遠程充值可在售電方直接實現(xiàn)從后臺到儀表的充值，用戶無需重返儀表前插卡才能完成充值，充值方便快捷。

    該功能主要是按操作員來查詢售電記錄，如下圖所示。選擇起止日期、填寫需要查詢的儀表編號、用戶號、用戶名字和戶號，點擊查詢按鈕即可查詢到相應的記錄。且該功能也支持導出打印操作。

    報表中心提供了多個時間單位的各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并能查詢、導出打印統(tǒng)計出的報表。數(shù)據(jù)中心主要分為實時報警記錄報表、日銷售報表、月銷售報表以及年銷售報表。

4系統(tǒng)功能

4.1Acrel 5000能耗管理平臺各子系統(tǒng)模塊

    Acrel 5000能耗管理平臺將企業(yè)用能按電力供應，設備用電的供配電線路進行梳理，進行電能集抄，并結(jié)合配電領(lǐng)域的專業(yè)性對用電過程中諸如電能質(zhì)量、故障管理、用電安全、負荷管理進行可視化設計，形成符合企業(yè)用能特點的定制化輔助工具。

4. 2區(qū)域用能管理

    高校用能按區(qū)域劃分，靈活配置計量表具，系統(tǒng)可統(tǒng)計出日、周、月、年報表，并分析用能趨勢，Acrel 500能耗管理系統(tǒng)便于校方實時直觀掌握各區(qū)域電能消耗情況。

4.3部門用能管理

    高?？山⒉块T用能定額，將部門實際用能與計劃值進行比較，系統(tǒng)可反映出建筑物當日與昨日同期、當月與上月同期、當年與上年同期等各類同環(huán)比分析對比情況。

4.4支路用能管理

    能耗管理系統(tǒng)可以對建筑物各支路用能進行遠程集抄，并可查詢儀表的各類參數(shù)（電壓、電流等），并以圖形方式顯示；系統(tǒng)使用者可通過相關(guān)界面調(diào)取各節(jié)點的電能統(tǒng)計報表，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。

5實驗樓節(jié)能效果評估

    由圖5知該實驗樓夏日大電耗設備為樓內(nèi)各分散空調(diào)。且由用電能耗曲線圖可知，晚 6 時下班后，部分分散空調(diào)由于人員疏忽繼續(xù)運行。負載較大的電梯白天空載較多。由于人員用能習慣不當和部分設備運行方式欠佳造成該實驗樓存在較大節(jié)能空間。由此，提醒該樓人員轉(zhuǎn)變不良用電習慣可達到定節(jié)能效果。

    按照設計方案，在該實驗樓低壓配電室安裝電能分項計量系統(tǒng)，完善上位機界面后，能實現(xiàn)用能實時監(jiān)測、歷史查詢、統(tǒng)計分析、綜合管理等功能，從監(jiān)測數(shù)據(jù)中糾正用能習慣缺陷，尋找能耗漏洞，掌握實時能耗分配情況，提高師生節(jié)能意識并促進行為節(jié)能。

6結(jié)束語

    本文提出并設計了校園某實驗樓用電分項計量系統(tǒng)的方案, 該方案能實現(xiàn)對實驗樓用電量分項定時采集和監(jiān)測. 通過實驗樓用電能耗數(shù)據(jù)采集與實施監(jiān)測的模擬實驗, 系統(tǒng)性能符合基本需求. 為進步搭建校園電能分項計量系統(tǒng)的標準化通用型平臺奠定了基礎.