Acrel-5000能源管理系统在金陵金桥工业园区的应用

徐霜

安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

    摘要：大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户和节能重点，做好公共建筑节能工作，对促进和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍金陵金桥工业园区配电系统，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量和开关信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-5000型建筑能源管理系统实现园区内所有租户的实时用电采集，征收电费，同时针对公共用电区域有效管理，降低能耗。

    1 引言

    目前，我国已经是世界上的第二大能源生产国和消费国，统计显示，我国建筑能耗约占全国总能耗的28%，在我国每年新建的20亿平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，仅有4%采取了节能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪费非常严重，具有巨大的节能空间，建筑节能的推广已经势在必行，节能降耗，计量先行。

    相关地方规范要求“建筑能耗管理系统应作为新建建筑设备设施系统的组成部分，列入建设规划；核工院三期工程属于大型公共建筑办公楼，上海能耗监测设计依据主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能监测工程技术规范。

    2 设计依据

    建筑能耗管理系统依照住房和城乡建设部制定的《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统》设计和开发，设计依据充分、标准完善。

    a.住房和城乡建设部技术要求

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统分项能耗数据采集技术导则》

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统分项能耗数据传输技术导则》

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统楼宇分项计量设计安装技术导则》

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统数据中心建设与维护技术导则》

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统建设、验收与运行管理规范》

    《国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗管理系统软件开发指导说明书》

    b.各省市建筑用能监测工程技术方案

    DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》

    DBJ/T13-158-2012《福建省公共建筑能耗管理系统技术规范》

    c.能耗计量装置国家及行业标准

    DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约

    DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约

    CJ/T 188-2004 户用计量仪表数据传输技术条件

    GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范

    3 项目概况

    本项目位于金海路1000号，本项目主要针对于新建建筑进行监测，本次监测范围主要为为负一层4座变电所及新食堂。

    7#变电所：68台多功能网络仪表（1台ACR330EFLH和67台ACR220EFL）

    8#变电所：69台多功能网络仪表（1台ACR330EFLH和68台ACR220EFL）

    9#变电所：58台多功能网络仪表（1台ACR330EFLH和57台ACR220EFL）

    10#变电所：30台多功能网络仪表（1台ACR330EFLH和29台ACR220EFL）

    新食堂：19台多功能网络仪表（19台ACR220EFL）

    4 项目需求

    该项目已有我司一套电能管理系统，系统软件除增加现有仪表外，需将原有电能管理数据（约500台设备）纳入新系统中。

    本次主要针对对原有系统软硬件进行升级维护，保障原有操作风格的情况下，需实现以下功能:

    1）．网络结构图显示；系统一次图显示；网络结构图显示；

    2）．电参量的远程实时动态采集；

    3）．系统运行负荷曲线；

    4）．主进线谐波分析棒图显示

    5）．远程抄表；电能管理；

    6）．运行事件记录及查询功能；

    7）．设备通讯异常实时采集显示；

    8）．综合能耗分析；

    9）．分类能耗分析；

    10）．同比能耗分析；

    11）．工作日/非工作日能耗分析；

    12）．分区域用能统计功能；

    5 设备选型

    a.多功能网络仪表

    功能：有功电度、电流、电压、有功功率、功率因素

    精度等级：变电所馈线不低于0.5级、楼层动力柜出线回路不低于1.0级

    互感器精度：不低于0.5级

    电气接口：RS-485

    通信协议：MODBUS、DL/T645

    安装位置：变电所所有回路、楼层照明及插座用电、动力用电、空调用电及特殊用电。
安装方式：嵌入式

    b.数据采集的功能

    1） 提供计量装置静态信息人工录入功能能按各计量装置、各分类、分项能耗的关系进行设置；

    2） 能灵活设置各计量装置通信协议、通信通道以及计量装置名称、配置位置等基本属性；

    3） 能在线监测系统内各计量装置和传输设备的通信状态，具故障报警提示功能；

    4） 能灵活设置系统内各采集设备数据数据采集周期。不宜大于15min。

    6 系统架构

    总系统图

    7#、8#变电所

    9#、10#变电所及新食堂

    施工布线方案：

    1）、10#变电所通过1根屏蔽双绞线拉设至9#变电所通讯采集箱，约100米的线缆铺设距离，走地库桥架（3-4米高度）。

    2）、9#变电所通过1根单模4芯光纤拉设至31#楼1层机房，通过车库上端桥架和路面地下电井穿线，约500-600米的线缆铺设距离；在9#变电所安装1台8口通讯采集箱。

    3）、7#变电所拉设3根屏蔽双绞线至8#变电所通讯采集箱，约100米的线缆铺设距离，走地库桥架。

    4）、8#变电所安装1台8口的通讯采集箱，通过1根单模4芯光纤拉设至9#楼地下室变电所原有采集箱内（同时更换该采集箱的光电转换器，换成MIE-1205S），，通过车库上端桥架和路面地下电井穿线，光纤的铺设距离约400米。

    5）、新食堂19台多功能网络仪表通过1根屏蔽双绞线拉设至9#楼地下室变电所，线缆铺设距离约300-400米，该部分线缆有100米的距离需走绿化草坪（沿草坪和路沿），穿管铺设。

    6）、31#楼原B1层机房拉设一根单模4芯光纤至1层机房，走地库原有桥架，约100米的线缆铺设距离。

    值班室布置方案：

    7 系统软件模块

    a.网络结构图显示

    实时显示了进线回路和各个馈电回路的三项电流值。

    b.电参量的远程实时动态采集

    可以对各个配电间和楼宇中相应电表的电流、功率、电能参数进线任意时刻查询，并可点击报表打印按钮打印出来。还可以将查询到的数据导出到Excel表格中。

    c.系统运行负荷曲线

    通过选择变压器回路，设置好起始时刻、间隔时间，点击界面上的搜索曲线，就可以查看这一时段相应进线回路的电流负荷趋势曲线。

    d.主进线谐波分析棒图显示

    查看主进线回路的电流和电压2-31次谐波的百分含量。

    e.远程抄表；电能管理

    f.运行事件记录及查询功能

    g.设备通讯异常实时采集显示

    h.综合能耗主界面

    反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；

    建筑物中的能耗分类虽然较多，但是能通过表计计量的主要有电、水、气、可再生能源，界面下方显示这四类能耗的当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；

    可通过下拉框切换建筑物，建筑物图片可根据项目要求替换；

    a.分类能耗主界面

    反映某分类能耗（例如电）当日及昨日同期、当月及上月同期、当年及上年同期的用能及对比，增长百分比及增加值；

    反映某分类能耗过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

    反映某分项能耗的当月用能饼图；

    反映某分类能耗当年各月用能同比分析图；

    b.分类能耗支路用能统计报表

    可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；

    通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；

    统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；

    统计数据可导出至Excel；

    c.分类能耗支路分时段用能统计

    可对各支路分时段（尖、峰、平、谷）用能进行统计；

    通过在基础数据中设置各分时段（尖、峰、平、谷）用能单价，可统计分时段用能的金额；

    此项功能需配合使用带有复费率功能的电力仪表；

    统计数据可导出至Excel；

    d.分类能耗支路非工作日用能

    统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置

    统计数据可导出至Excel；

    e.分类能耗支路同比分析

    统计各支路当年每月用能及去年同期用能；

    a.分类能耗支路用能集抄

    查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值；

    时间精度到分钟；

    b.分类能耗支路分时段用能趋势分析 

    可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因素、谐波等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；

    数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（最大值、最小值）；

    数据可导出至Excel;

    c.分类能耗支路用能集抄

    将当前支路与其下级支路的用能值进行对比，计算出差值和相差百分比；

    当两者相差百分比超出特定值时以醒目颜色提示；

    此项功能主要是为了保证能耗计量体系的完整、数据的核对；

    d.部门用能绩效考核

    在系统中设置每个部门的用能计划值，并与实际值进行比较

    e.分项、区域、部门用能界面

    f.配置选项

    依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；

    配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；

    配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；

    配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；

    配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；

    配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块

    8 前景展望

    根据金陵金桥工业园能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，对园区能耗统一分析。

    建立建筑能耗计量体系，把脉建筑能耗，发现能耗黑幕，节能改造更有针对性，同时通过计量收费、绩效考核等管理措施巩固节能改造成果。

    再好的节能设备，管不住浪费也无法发挥节能效果，通过增加自动化节能设备，制定设备运行策略，减少人为干预，集中管控，使节能设备正在实现节能。

    通过能耗管理系统提供的同环比分析数据量化节能改造成果，最大程度的展现节能效果。

    9 结束语

    大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户和节能重点，做好核工院三期公共建筑办公大楼的节能工作，对促进和带动节能工作，实现节能减排目标具有重要意义。

    参考文献：

    [1].住房和城乡建设部技术要求

    [2].DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》

    作者简介：

    徐霜，本科，任职单位：安科瑞电气股份有限公司。<