安科瑞 鮑靜君

0 引言

    雖然我國已經(jīng)出現(xiàn)一批在創(chuàng)建節(jié)約型校園方面*示范的高等學(xué)校，但是2015年版中國建筑節(jié)能年度發(fā)展報(bào)告顯示，我國各類高等學(xué)校平均單位建筑耗電量達(dá)43kWh/m2，根據(jù)報(bào)告數(shù)據(jù)，80%以上高等學(xué)校沒有裝設(shè)校園能耗監(jiān)測系統(tǒng)，學(xué)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(dòng)全社會(huì)節(jié)約能源，提高能源利用效率，保護(hù)和改善環(huán)境，加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，國家*、*、*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(jì)和節(jié)能工作的指導(dǎo)性文件，如《國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗檢測系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》、《關(guān)于做好工業(yè)電力需求側(cè)管理工作的指導(dǎo)意見》等。安科瑞以自身產(chǎn)品為依托，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)、Acrel5000能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)等一系列針對智能電網(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(jì)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(fèi)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(fèi)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(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)是十分有必要的。

    電能分項(xiàng)計(jì)量是指將建筑內(nèi)各終端電耗設(shè)備按用電屬性進(jìn)行分類，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析整理的技術(shù)。從用能特點(diǎn)和性質(zhì)上分，校園建筑的分項(xiàng)能耗通常包括空調(diào)系統(tǒng)能耗、照明能耗、插座或辦公設(shè)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(xiàng)計(jì)量技術(shù)不僅可以實(shí)時(shí)采集建筑能耗數(shù)據(jù)，還可通過詳細(xì)的分項(xiàng)計(jì)量，分析診斷各終端電耗設(shè)備運(yùn)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(yīng)用。

圖 1  校園建筑電能分項(xiàng)計(jì)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(shí)際負(fù)載情況，結(jié)合電表安裝規(guī)則，綜合確定電能分項(xiàng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌掛裝在配電房中，方便線路匯總接入校園網(wǎng)[1] 。實(shí)驗(yàn)樓電能分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)場施工主要設(shè)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(luò)模塊。

    分項(xiàng)計(jì)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(gè)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)提供多個(gè)半雙工RS485 端口，每個(gè)端口與一個(gè)分項(xiàng)計(jì)量電表連接，采用主-從方式進(jìn)行通訊。

1. 3 Acrel5000能耗系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

    Acrel5000能耗統(tǒng)由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)、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(jì)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(luò)；遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)是指實(shí)現(xiàn)建筑現(xiàn)場計(jì)量裝置與遠(yuǎn)程電能監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)；電能監(jiān)測中心由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、web 服務(wù)器等組成，完成能耗數(shù)據(jù)的動(dòng)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(jì)量設(shè)備

    針對集中安裝的應(yīng)用場合，客戶不便于靠近儀表插卡充值，設(shè)計(jì)開發(fā)了終端充值預(yù)付費(fèi)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(yù)付費(fèi)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(dāng)于將插卡式預(yù)付費(fèi)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(jì)量設(shè)備一般由帶有數(shù)字輸出接口的遠(yuǎn)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(shí)時(shí)性的要求，每個(gè)計(jì)量電表都單獨(dú)使用一個(gè)串行端口， 即計(jì)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(shè)計(jì)

    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(dòng)網(wǎng)，將采集的電量經(jīng)校園網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)的分組數(shù)據(jù)域( GPRS)傳遞到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。

 3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

    遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)

    1.Acrel3100預(yù)付費(fèi)售電管理系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件-通信管理機(jī)-預(yù)付費(fèi)電能表組成，通過通信網(wǎng)絡(luò)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(wù)。遠(yuǎn)程充值可在售電方直接實(shí)現(xiàn)從后臺(tái)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(diǎn)擊查詢按鈕即可查詢到相應(yīng)的記錄。且該功能也支持導(dǎo)出打印操作。

    報(bào)表中心提供了多個(gè)時(shí)間單位的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并能查詢、導(dǎo)出打印統(tǒng)計(jì)出的報(bào)表。數(shù)據(jù)中心主要分為實(shí)時(shí)報(bào)警記錄報(bào)表、日銷售報(bào)表、月銷售報(bào)表以及年銷售報(bào)表。

4系統(tǒng)功能

4.1Acrel 5000能耗管理平臺(tái)各子系統(tǒng)模塊

    Acrel 5000能耗管理平臺(tái)將企業(yè)用能按電力供應(yīng)，設(shè)備用電的供配電線路進(jìn)行梳理，進(jìn)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(fù)荷管理進(jìn)行可視化設(shè)計(jì)，形成符合企業(yè)用能特點(diǎn)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(jì)量表具，系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)出日、周、月、年報(bào)表，并分析用能趨勢，Acrel 500能耗管理系統(tǒng)便于校方實(shí)時(shí)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(shí)際用能與計(jì)劃值進(jìn)行比較，系統(tǒng)可反映出建筑物當(dāng)日與昨日同期、當(dāng)月與上月同期、當(dāng)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(jìn)行遠(yuǎn)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(diǎn)的電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計(jì)量誤差。

5實(shí)驗(yàn)樓節(jié)能效果評估

    由圖5知該實(shí)驗(yàn)樓夏日大電耗設(shè)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(shí)下班后，部分分散空調(diào)由于人員疏忽繼續(xù)運(yùn)行。負(fù)載較大的電梯白天空載較多。由于人員用能習(xí)慣不當(dāng)和部分設(shè)備運(yùn)行方式欠佳造成該實(shí)驗(yàn)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(xí)慣可達(dá)到一定節(jié)能效果。

    按照設(shè)計(jì)方案，在該實(shí)驗(yàn)樓低壓配電室安裝電能分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)，完善上位機(jī)界面后，能實(shí)現(xiàn)用能實(shí)時(shí)監(jiān)測、歷史查詢、統(tǒng)計(jì)分析、綜合管理等功能，從監(jiān)測數(shù)據(jù)中糾正用能習(xí)慣缺陷，尋找能耗漏洞，掌握實(shí)時(shí)能耗分配情況，提高師生節(jié)能意識(shí)并促進(jìn)行為節(jié)能。

6結(jié)束語

    本文提出并設(shè)計(jì)了校園某實(shí)驗(yàn)樓用電分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的方案, 該方案能實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)樓用電量分項(xiàng)定時(shí)采集和監(jiān)測. 通過實(shí)驗(yàn)樓用電能耗數(shù)據(jù)采集與實(shí)施監(jiān)測的模擬實(shí)驗(yàn), 系統(tǒng)性能符合基本需求. 為進(jìn)一步搭建校園電能分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化通用型平臺(tái)奠定了基礎(chǔ).