羅帥
上海安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:本文以Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)在重慶廣達生活服務(wù)區(qū)項目中的應(yīng)用為案例,介紹Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)的智能監(jiān)測設(shè)備的選型方案、現(xiàn)場各監(jiān)控點的組網(wǎng)方式、數(shù)據(jù)采集終端與能耗系統(tǒng)子站之間的數(shù)據(jù)傳輸、子站和監(jiān)控中心主站之間的數(shù)據(jù)交互、能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的功能等。
關(guān)鍵詞:智能電表 能耗監(jiān)測 廣達 智能水表
0 引言
隨著中國城市化進程的推進、經(jīng)濟的發(fā)展,我國建筑能耗總量呈持續(xù)增長的態(tài)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(yīng)安全帶來大的壓力,因此建筑節(jié)能勢在必行。
Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)包括建筑基本情況數(shù)據(jù)采集指標(biāo)和其它不能通過自動方式采集的能耗數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)包括建筑分項能耗數(shù)據(jù)和分類能耗數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)中心。本文通過對重慶廣達生活服務(wù)區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)案例的分析,簡單介紹下Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)在大型公共建筑中的應(yīng)用。
1 項目概況
廣達電腦成立于1988年,是目前*大筆記本電腦研發(fā)設(shè)計制造公司。以群倫的技術(shù)與堅強*的研發(fā)團隊,屹立于高科技市場地位;除了在筆記本電腦的領(lǐng)域中維持高成長、高品質(zhì)與高評價之外,更將觸角延伸到企業(yè)網(wǎng)路系統(tǒng)、家庭娛樂產(chǎn)品、行動通訊產(chǎn)品、車用電子產(chǎn)品以及數(shù)碼家庭產(chǎn)品等市場,積拓展產(chǎn)業(yè)整合布局。2006年榮登美國「財富雜志(Fortune)」評定為五百大企業(yè)。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?cè)藬?shù)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(jiān)控。監(jiān)控點的具體分布情況為:用電量計量位置設(shè)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(nèi),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(fēng)井旁的供水豎井內(nèi)。每層約35個房間,共計水表數(shù)約為70只。房間的平面圖如下所示:
圖一 樓內(nèi)房間平面圖
上海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(wù)區(qū)一期能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實施。系統(tǒng)采用Acrel-5000型能耗監(jiān)測系統(tǒng),主要實現(xiàn)對生活服務(wù)區(qū)內(nèi)用電量和用水量的在線監(jiān)測,方便了對該建筑群的能耗管理。
圖二現(xiàn)場設(shè)備組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
圖三 監(jiān)控室組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
以上圖為某設(shè)計院針對重慶廣達生活服務(wù)區(qū)的供水供電系統(tǒng)設(shè)計的能耗監(jiān)測系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖。圖二中左邊為單棟建筑的供水系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu),右邊為單棟建筑供電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)包括該建筑群的七個子系統(tǒng)和中心監(jiān)控室的一個總監(jiān)控系統(tǒng)。子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括:獨棟建筑樓層中的配電豎井內(nèi)的電表數(shù)據(jù);樓層各房間內(nèi)供水豎井內(nèi)的冷/熱水表數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)全部由屏蔽線經(jīng)RS485接口傳至數(shù)據(jù)采集器,然后由五類線經(jīng)RJ45接口接入當(dāng)?shù)鼐钟蚓W(wǎng)。圖三中左邊表示獨棟建筑能耗監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)控室的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。網(wǎng)絡(luò)交換機下端連接來自水表和電表的多個數(shù)據(jù)采集器,上端連接監(jiān)控主機完成數(shù)據(jù)上傳。七個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采用光纖通訊的方式轉(zhuǎn)發(fā)至中心監(jiān)控室,如圖三中右邊圖示。每個監(jiān)控主機配UPS電源。
2 客戶需求
重慶廣達生活服務(wù)區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求:
1.系統(tǒng)能耗監(jiān)測由能源監(jiān)控平臺、交換機、多功能電表、通訊轉(zhuǎn)換器、遠程水表等設(shè)備組成,本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能為水,電耗的集抄。
2.支持統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的電力、水等能源數(shù)據(jù)的采集和管理,能耗數(shù)據(jù)采集無需在多個不同系統(tǒng)中集成,能量監(jiān)測與管理系統(tǒng)包含豐富的功能,能夠?qū)ㄖ锘蚪ㄖ褐懈黝惸茉矗姟⑺┻M行分別統(tǒng)計、統(tǒng)一管理并提供能耗數(shù)據(jù)自動采集、分析和挖掘、持續(xù)優(yōu)化。
3.系統(tǒng)采集來自智能測控單元裝置送來的參數(shù),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(shù)。
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(tǒng)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。
3 硬件選型和軟件設(shè)計參照的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)
GB50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范
GB50054-2011 低壓配電設(shè)計規(guī)范
IEC 61587 電子設(shè)備機械結(jié)構(gòu)系列
(并參考國家電網(wǎng)公司2009年發(fā)布的《智能變電站智能控制柜技術(shù)規(guī)范》)
DL/T 698 電能信息采集與管理系統(tǒng)
DL/T 698.1-2009 第1部分:總則
DL/T 698.2-2010 第2部分:主站技術(shù)規(guī)范
DL/T 698.31-2010 第3.1部分:電能信息采集終端技術(shù)規(guī)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(shù)規(guī)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(xié)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(xié)議-集中器下行通信協(xié)議
DL/T/814-2002 配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)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(shù)條件
4 硬件選型
子系統(tǒng)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(tǒng)接收七個子系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)量比較大,其站控管理層采用IBM機架式服務(wù)器、一臺A4打印機、一臺在線式UPS電源。
子系統(tǒng)通訊層設(shè)備采用五個16口串口服務(wù)器,因為要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),所以再配一個8口的網(wǎng)絡(luò)交換機和光電轉(zhuǎn)換器一套??傁到y(tǒng)接受來自七個子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),有七個光電轉(zhuǎn)換需要接入總系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò),所以配16口網(wǎng)絡(luò)交換機一臺。
現(xiàn)場設(shè)備層: 是數(shù)據(jù)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(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器,經(jīng)通訊服務(wù)器和交換機到達監(jiān)控主機,現(xiàn)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(shù)量在20只左右。
本項目的監(jiān)控點分布在現(xiàn)場大樓的各個樓層內(nèi)的豎井中,都屬于終端計量,電表總數(shù)約2500只,水表總數(shù)約為5000只。電能管理部分是用電量的統(tǒng)計,對其他參數(shù)的要求不是很高。其安裝位置是在配電豎井中的配電箱內(nèi)。從安裝調(diào)試,設(shè)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(tǒng)的組成和實際一定要符合現(xiàn)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(shù)如果進行測量則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(xiàn)用戶所需功能的情況下,系統(tǒng)的實用性是首先應(yīng)遵循的*設(shè)計原則。同時,系統(tǒng)的前端產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件均有良好的可學(xué)習(xí)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(xùn)就能掌握系統(tǒng)的操作要領(lǐng),達到能完成值班任務(wù)的操作水平。上海安科瑞電氣股份有限公司生產(chǎn)的ADL系列導(dǎo)軌式安裝儀表符合直接接入的要求,此表采用導(dǎo)軌式的安裝方式,既減少施工周期降低施工難度,又節(jié)約成本,同時還能滿足需求。具體的設(shè)備參數(shù)如下表所示:
配電箱 |
| DTSF1352 | 126×91×74 | 導(dǎo)軌安裝 | 電流規(guī)格1.5(6)A、 5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選 | 三相電能計量 |
DDSD1352 | 36×89×62 | 導(dǎo)軌安裝 | 電流規(guī)格10(60)A、可編程、復(fù)費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)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(shù)如下:
產(chǎn)品說明:
1.該水表采用特殊液體封裝
2.同時具有濕式水表始動流量小,干式清可長期保持讀數(shù)清晰的優(yōu)點
3.選用材料,性能穩(wěn)定可靠,外觀漂亮
4.特別適用于水質(zhì)較差管網(wǎng)
5.該系列水表技術(shù)參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)ISO4064規(guī)定
6.該系列水表有熱水表,有銅殼、鐵殼可共客戶選擇
5 軟件設(shè)計思路
首先,能耗監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計所要遵循的原則是:系統(tǒng)的安全性、系統(tǒng)的實用性、系統(tǒng)的實時性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的可擴展性、系統(tǒng)的易維護性。
重慶廣達生活服務(wù)區(qū)能耗監(jiān)測系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu),整個系統(tǒng)包括該建筑群七棟建筑的七個子系統(tǒng)和中心監(jiān)控室的一個總監(jiān)控系統(tǒng)。冷/熱水表數(shù)據(jù)和電表數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)夭杉瓿珊髠髦磷酉到y(tǒng)的監(jiān)控后臺進行數(shù)據(jù)分析和存儲。之后七個子系統(tǒng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至中心監(jiān)控室的監(jiān)控主機。分控中心和中心監(jiān)控室之間用光纖網(wǎng)絡(luò)進行通訊。系統(tǒng)實現(xiàn)子系統(tǒng)對本棟大樓的數(shù)據(jù)采集和處理,總系統(tǒng)對整個建筑群的能耗進行數(shù)據(jù)監(jiān)控。
6 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
7 軟件功能
①大型公建或樓宇建筑的信息管理
系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的手工信息錄入界面,可對各棟監(jiān)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(shù)據(jù)的功能。
②能耗數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測
系統(tǒng)采集站定時采集各監(jiān)控點的儀表參數(shù)并上傳至本地建筑能耗分析管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,用戶可于當(dāng)?shù)貙崟r查詢能耗監(jiān)測情況。
③建筑分類能耗分析
系統(tǒng)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(yīng)用量(如集中熱水供應(yīng)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(qū)域的照明、插座等室內(nèi)設(shè)備用電。主要包括照明和插座用電、走廊和應(yīng)急照明用電、室外景觀照明用電。
空調(diào)用電:主要包括冷熱站用電、空調(diào)末端用電。
動力用電:主要包括電梯用電、水泵用電、通風(fēng)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(huán)比分析
統(tǒng)計建筑或片區(qū)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(jié)能輔助診斷
系統(tǒng)可提取各能耗數(shù)據(jù)進行同、環(huán)對比分析,確立值并對各監(jiān)控點的能耗情況進行能耗水平判定,對能耗提出一套完整的診斷流程,并給出能耗分析報告。
8 軟件界面如下所示:
能耗實時顯示界面
電耗集抄報表
水耗集抄報表
9 結(jié)束語
隨著能源的日益緊張,節(jié)能降耗成為大型公共建筑智能化建設(shè)的必然選擇,本文介紹的Acrel-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng),能監(jiān)控耗能設(shè)備的運行狀況,并能根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)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(jié)能技術(shù)提供參考。該系統(tǒng)運行安全、可靠,大地方便了用戶的使用。隨著社會的發(fā)展,能源的日益緊張,實現(xiàn)對分類能耗、分項能耗的遠程監(jiān)測與管理成為智能建筑發(fā)展的必然趨勢。
參考文獻
任致程、周中編著 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南中國電力出版社 2007.4
朱立泉變配電系統(tǒng)的智能管理系統(tǒng)分析 智能建筑電氣技術(shù) 2007年第1卷第4期
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