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寫字樓（辦公樓）能源管理系統的應用

更新時間：2013-09-02

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蔡舒韜

安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801

1　引言

隨著社會的進步，我國經濟的快速發展，企業的辦公環境和方式發生了巨大的變化，專業的寫字樓在各大城市遍布林立。寫字樓的出現使得各地企業辦公集中化、化，然而寫字樓物業管理的同步發展對于企業服務來說更是一個很大的促進。在目前的市場上，在寫字樓物業管理方面大多數還是處于半信息化狀態，沒有專門的信息化管理系統針對于寫字樓的物業管理。因此，安科瑞自主研發的Acrel-3000電能管理系統可及時發現糾正用電浪費，并為建筑節能考核提供數據。

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，方便用戶的現場使用、改造和升級，針對傳統DDSD和DTSD系列壁掛式安裝電能表在現場使用安裝的不便而設計一種微型化導軌式安裝電能表，具有測量精度高、過載能力強、性能穩定可靠、工作電壓范圍寬、自身功耗低等優點。并且其體積小，重量輕，結構模數化，可與微型斷路器配合使用安裝于配電箱內，實現終端配電電能計量。

2 設計原理

2.1單相DDSF1352電表設計原理

DDSF1352單相復費率電能表采用ADI公司技術ADE7169F16片上系統的單芯片設計完成。ADE7169集成了高精度計量單元模塊和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、電壓有效值、各相及總的有功功率、無功功率、電網頻率等運行參數，過載倍數大。片上8052的MCU帶有16K FLASH和512B RAM和多種外設模塊，支持低功耗溫度補償的片上RTC模塊、LCD驅動模塊、電源管理模塊、SPI/I2C接口模塊和UART通訊模塊等，用一片ADE7169就能實現單相復費率多功能電能表設計。具體設計框圖如圖１。

圖１單相DDSF1352電表原理框圖

2.2 三相DTSF1352電表設計原理

DTSF1352 三相電子復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。其原理為：線路上實時電壓、電流經高精度互感器耦合，采樣電路分別采樣后，送到電量計量芯片ATT7030A（A/D轉換器轉化成數字信號，通過片內DSP運算后輸出電能脈沖），通過脈沖送到MCU中，并根據預先設定的時段完成分時有功、無功電量計量和zui大需量計算，分別作出相應處理，并存貯到EEPROM中；同時實現顯示和輸出、RS485串行數據傳輸。具體設計框圖如圖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一安裝。因此，收費電表除了要有技監局發放的計量器具許可證外，還需要當地省、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上，考慮內部電能計量與節能管理的需要安裝，用于內部電能管理。因此用戶可自主選擇采購，但應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、各樓層或各功能區的分項電能數據的采集，通過后臺電能管理系統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、工礦企業、公用設施、智能大型公共建筑的電力監控與電能管理需求而設計的。它能高精度的測量所有常用的電力參數，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數和電網系統的運行信息。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，應合理選配，達到較佳的性價比。

根據*114號文件，對大型公共建筑能耗數據實行分類、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、病房等應計量到經濟核算單元的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表。

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

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

圖3 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應用

針對用電設施按照明與插座用電、動力用電、空調用電、特殊用電進行分項計量，對學校教室、病房、賓館客房按樓層或功能分區計量時，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、谷電能分時復費率計量功能，DIN35mm導軌安裝，寬度為7個模數，可安裝在照明箱或動力箱中，一次zui大接入三相電流80A，80A以上可經電流互感器采集，精度0.5級，帶RS485接口，Modbus協議或DL/T645規約，可組網。

圖4 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應用

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，規格為220/380V、，電流經互感器接入，精度0.5級，可測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數、四象限電能等電參量，帶Modbus通訊協議。

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、電流K系數、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用

5　系統軟件介紹

5.1系統結構

Acrel-3000電能管理系統可對低壓設備消耗的電能進行分項計量，該系統由站控管理層、網絡通訊層、現場設備層三部分組成。
　　現場設備層采用安科瑞低壓智能計量箱AZX J，內部安裝預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控系統，利用計算機、后臺監控管理軟件和網絡通訊技術，將采集到的用電設備的能耗數據上傳到統一的監測管理平臺，實現對用電系統的監控管理，對高能耗用電設備的合理控制，zui終使整套用電系統達到節能效果。電能管理系統網拓撲圖見下圖。

5.2系統功能

安科瑞終端用電管理系統是指通過在商業建筑、寫字樓、農貿市場、宿舍等建筑物內安裝導軌式及預付費電能計量裝置，采用遠程傳輸等手段及時采集各監測點電能數據并對用電量進行預付費管理，采用先買電后用電的模式，可以用來轉移經營風險，并能提前收回電費，減少了后期運營的人員的工作量；實現了網絡化實時操作，實時計量監控，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備組成的電能管理系統用電管理繁瑣、系統穩定性差、數據不透明、欠費不交等的諸多問題，并可通過自助終端機或者互聯網自助充值，無需進行人工繁雜的充值過程。通過終端用電管理系統能合理的控制用電，對超標使用的電費嚴格收取，企業或者用戶可根據購電情況發現用電的合理性并進行管理。

5.2.1 系統主要實現的功能
（1）實時用電監控：統計記錄儀表的累計用電量、剩余電量、開關狀態等參量，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據庫中，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據庫中，并能按小時、天、月匯總，生成Excel報表。
（4）充值記錄查詢：管理記錄對預付費電表的充值記錄。能方便的查詢充值金額、充值時間等信息。
（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）自助充值：能通過互聯網充值卡或自助終端機充值，方便用戶能實時的對儀表進行預付費，無需進行人工排隊等待，但是不能在周期性斷電期間充值，充值失敗后，進行數據回滾。
（7）充值卡管理：記錄充值卡的面值、有效期、狀態。
（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：在系統中可按需設置預警電量，當小于等于預警電量時，由系統自動根據用戶所留信息進行余額不足的提醒。
（10）設備管理：對儀表的地址、歸屬機構、檢測周期等與后期控制有關的信息進行統一管理維護。
（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，之后自動恢復供電。
（13）囤積電量設置：可通過售電系統對電表預置“囤積電量”，當用戶的新購電量與表內的剩余電量之和大于預置的“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，系統自動恢復供電，保護用電環境。

5.2.2系統主要軟件界面

6 結論

應用實踐表明，Acrel-3000電能管理系統的使用，使寫字樓物業管理工作化、信息化，大大提高了員工的滿意度與工作效率，節約了企業管理成本；系統的決策支持模塊通過對數據的綜合整理和分析，為管理者下一步計劃的實施提供了依據，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解決方案.2013.1版.

作者簡介：

蔡舒韜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，: ：

《建筑能耗監測管理系統設計與應用圖集》（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情報網主編，本圖集結合安科瑞Acrel-5000能耗監測系統，依據電氣設計規范，滿足國家機關辦公建筑和公共建筑節能監管體系建設的要求，達到綠色建筑用能管理科學化、數據化，實現綠色建筑節能降耗的目的。圖集適用于新建或改擴建的國家機關辦公建筑和公共建筑的能耗監測與管理的系統設計、施工和運行維護。凡需要圖集的請提供貴單位名稱、部門、地址、、、、等信息，傳真、郵件或至安科瑞蔡舒韜工程師收，安科瑞電氣免費贈送。