淺談樓房老舊的配電設(shè)備加裝電能管理系統(tǒng)的方案

摘要：文章通過(guò)對(duì)大樓配電設(shè)備現(xiàn)狀及電能管理系統(tǒng)的需求分析，提出了在大樓老舊配電設(shè)備中加裝 電能管理系統(tǒng)的方法，包括方案配置、計(jì)量點(diǎn)選擇、終端改造、數(shù)據(jù)通信、報(bào)表格式等。旨在供無(wú)計(jì)量 管理系統(tǒng)或僅有電力監(jiān)控系統(tǒng)的配電系統(tǒng)中加裝電能管理系統(tǒng)的用戶(hù)參考。關(guān)鍵詞：電能管理系統(tǒng) 老舊大樓 配電設(shè)備
0 引言 電能管理系統(tǒng)是按用戶(hù)的需求，在用戶(hù)配電系統(tǒng)中附加的能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)中各種用電設(shè)備消耗的電 能進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示、自動(dòng)計(jì)算和處理、匯總分析 報(bào)告的自動(dòng)化管理系統(tǒng) 。該系統(tǒng)可以對(duì)電能按照明 插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，為企、事業(yè)單位電能管理、節(jié)能提供依據(jù)。早期的用戶(hù)配電系統(tǒng)都不具備這樣的電能管理系統(tǒng)，雖 然近幾年安裝投運(yùn)的配電系統(tǒng)不少已經(jīng)配備了電力 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但仍與電能管理系統(tǒng)不盡相同，并不能達(dá)到對(duì)電能進(jìn)行管理的目的。當(dāng)今各種電能計(jì)量傳感器、儀表以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊的蓬勃發(fā)展，可以對(duì)上述兩種配電系統(tǒng)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，增加電能管理系統(tǒng)。

1 配電設(shè)備現(xiàn)狀

1.1 某機(jī)關(guān)辦公大樓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“大樓”)基本情況 大樓建于1997年，共23層，其中地下2層，地上21層。20多年來(lái)經(jīng)過(guò)一些局部改造，目前總體分布如下：負(fù)2層為機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)位，負(fù)1層設(shè)有非機(jī)動(dòng)車(chē)位、配電室、水泵房等設(shè)備間；1~19層為建筑主體，主要為辦公室，另設(shè)有會(huì)議室(19 層)、小型會(huì)議室若干、活動(dòng)室、機(jī)房、食堂等；20層為電梯間、21層為中 央空調(diào)及其配電間。

1.2 配電系統(tǒng)簡(jiǎn)介 大樓配電房設(shè)在負(fù)一層，有高壓配電室1間，低壓配電室2間，由雙路10 kV受電，4臺(tái)變壓器配電。其中1#變、2#變通過(guò)母線(xiàn)槽分別向單雙樓層饋電(包括照明、插座、空調(diào)等)，樓層用電由各層插接箱從母線(xiàn)槽引出，經(jīng)總配電箱、分配電箱向各用電終端饋電；水泵房、食堂、消防、電梯、排風(fēng)等公共設(shè)施分配于1#變、2#變，由低壓配電柜饋線(xiàn)單元直供。3#變、4#變通過(guò)母線(xiàn)槽給21層空調(diào)系統(tǒng)及19層會(huì)議室空調(diào)系統(tǒng)饋電。

1.3 配電一次系統(tǒng)圖配電一次系統(tǒng)如圖1所示，由于各回路電能都在低壓部分計(jì)量，圖中省略了高壓配電部分。

1.4 電能計(jì)量現(xiàn)狀 大樓屬于機(jī)關(guān)行政辦公用途，不存在對(duì)外租賃情況，配電設(shè)備是20世紀(jì)90年代產(chǎn)品，沒(méi)有相應(yīng)的電能 計(jì)量管理體系和設(shè)施，僅有的計(jì)量是供電公司在高 壓進(jìn)線(xiàn)端安裝的計(jì)量表計(jì)，用于核算大樓總的電費(fèi)。 配電柜上只有些指示用的指針表計(jì)，不具備電能測(cè) 量功能。大樓曾經(jīng)安裝過(guò)一套電能管理系統(tǒng)，主要是用于 空調(diào)、電梯等主要耗能設(shè)備的計(jì)量管理，該系統(tǒng)不能 對(duì)所有用電負(fù)荷進(jìn)行電能計(jì)量管理，散布于樓層中的 獨(dú)立空調(diào)能耗未能納入計(jì)量管理。由于大樓配電線(xiàn)路多次改造，同一配電線(xiàn)路上不 同類(lèi)型的用電設(shè)備混雜。

2 電能管理需求

2.1 內(nèi)部管理要求 全國(guó)各行各業(yè)都在采取措施節(jié)能節(jié)電，取得了進(jìn)展。作為機(jī)關(guān)更應(yīng)該帶頭踐行，按照公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例以及公共機(jī)構(gòu)能源消耗統(tǒng)計(jì)制度要求，對(duì)能源消耗進(jìn)行計(jì)量并管理。然而電力節(jié)能方案的實(shí)施、用電節(jié)能設(shè)備的廣泛采用是否真起到了節(jié)能的作用，用合理的考核管理機(jī)制進(jìn)行科學(xué)的判斷。電能管理系統(tǒng)為這種考核和判斷提供依據(jù)。大樓電氣設(shè)備相對(duì)比較老舊，也經(jīng)過(guò)多次改造調(diào)整，通過(guò)對(duì)各用電設(shè)備進(jìn)行能耗測(cè)量并建立電能 管理系統(tǒng)的過(guò)程，可以對(duì)現(xiàn)有配電線(xiàn)路進(jìn)行一次梳理，排除一些運(yùn)行隱患，使得配電系統(tǒng)運(yùn)行更好。電能管理系統(tǒng)的建立必定要對(duì)各回路電流、電壓、功率、功率因數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)這些電參量也可以監(jiān)測(cè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，從而使得配電系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。2.2 電能管理要求電能管理系統(tǒng)的作用是通過(guò)對(duì)用電設(shè)備消耗的電能進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量以達(dá)到對(duì)內(nèi)部電能消耗進(jìn)行深入監(jiān)測(cè)和管理，進(jìn)而節(jié)能增效的目的。所謂分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)于一個(gè)辦公性質(zhì)的大樓，至少 應(yīng)分別計(jì)量以下類(lèi)別的用電設(shè)備耗電。(1)照明插座用電：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。(2)空調(diào)用電：主要包括空調(diào)用電。(3)動(dòng)力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、風(fēng)機(jī)用電。(4)特殊用電：主要包括信息室、廚房餐廳、活動(dòng)室等其他特殊用電。分項(xiàng)計(jì)量既要計(jì)量每個(gè)不同的出線(xiàn)回路耗電，又要把同一回路中不同的用電設(shè)備耗電分開(kāi)計(jì)量，充分查清配電電路的實(shí)際走向和連接的實(shí)際負(fù)載，選擇合適的計(jì)量點(diǎn)，再進(jìn)行分項(xiàng)匯總。對(duì)于每個(gè)計(jì)量點(diǎn)原則上電能管理系統(tǒng)只要測(cè)量電能，即有功電能、無(wú)功電能(對(duì)于實(shí)行峰谷計(jì)費(fèi)的用戶(hù)，計(jì)量表計(jì)應(yīng)具有復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能，對(duì)于發(fā)電回路 計(jì)量表計(jì)應(yīng)具有四象限電能測(cè)量功能，本大樓這兩種情況都不存在)。 但實(shí)際上目前絕大多數(shù)計(jì)量表計(jì)都是多功能的，在提供電能參數(shù)的同時(shí)，還具有常規(guī)電參量測(cè)量數(shù)據(jù)，如：三相電流、三相電壓、功率因數(shù)、有功功率、無(wú)功功率等，這些參數(shù)可用于對(duì)配電系統(tǒng)運(yùn) 行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。有了各計(jì)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，還要運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí) 時(shí)自動(dòng)采集、計(jì)算、處理，通過(guò)圖表等形式直觀顯示出來(lái)；對(duì)歷史數(shù)據(jù)保存、匯總、分析，給出反映各項(xiàng)用電 設(shè)備電能消耗的分析報(bào)告，為節(jié)能決策提供依據(jù)。

3 電能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能選擇

3.1 電能管理系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)和功能 電能管理系統(tǒng)通常采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，按功能 或區(qū)域進(jìn)行劃分，模塊化設(shè)計(jì)。硬件系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

電能管理系統(tǒng)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)進(jìn)行采 集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶(hù)開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能。通常包括：系統(tǒng)組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件、電能管理軟件、設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件。比如在分布式網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用(例如趨勢(shì)曲線(xiàn)等)對(duì)遠(yuǎn)程 數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)完全相同，通過(guò)“組 態(tài)”的方式大大縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成時(shí)間，提高了集成效率。

3.2 電能管理系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)系 電能管理系統(tǒng)和電力系統(tǒng)都需要通過(guò)測(cè)量終端 測(cè)量相關(guān)電路的電參量，測(cè)得的數(shù)據(jù)也都要自動(dòng)采集、傳輸、存儲(chǔ)，經(jīng)不同系統(tǒng)軟件進(jìn)行計(jì)算、顯示、統(tǒng)計(jì)、匯總、查詢(xún)、報(bào)告、通知等。兩個(gè)系統(tǒng)在低壓側(cè)配電回路電參量的數(shù)據(jù)采集差別不大，但電力監(jiān)控系統(tǒng) 還需采集高壓側(cè)各進(jìn)出線(xiàn)回路的電參量、綜保裝置信息、高低壓開(kāi)關(guān)的狀態(tài)信息、關(guān)鍵連接點(diǎn)關(guān)鍵隔室的溫濕度甚至環(huán)境溫濕度等參數(shù)，對(duì)測(cè)量終端的附加功能要求較多。電能管理系統(tǒng)為了達(dá)到分項(xiàng)計(jì)量的目的，僅僅在配電房低壓側(cè)測(cè)量低壓所有出線(xiàn)的電參量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，可能需要測(cè)量二級(jí)甚至高一級(jí)配電回路的電參量。兼有收費(fèi)功能電能管理系統(tǒng)，對(duì)計(jì)量終端的傳感器、表計(jì)的精度還有一定的要求。因此電能管理系統(tǒng)和電力監(jiān)控系統(tǒng)通常是不能完全兼容的?；蛘哒f(shuō)常規(guī)的電力監(jiān)控系統(tǒng)并不能滿(mǎn)足電能管理的需要。

3.3 電能管理系統(tǒng)的基本功能

3.3.1 用戶(hù)權(quán)限 為了保證電能管理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，用戶(hù)權(quán)限管理應(yīng)能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作(如配電回路名稱(chēng)修改)?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理通過(guò)可靠的保障。

3.3.2 人機(jī)交互 電能管理系統(tǒng)應(yīng)具備友好的人機(jī)界面，能夠以配電一次系統(tǒng)圖的形式直觀顯示本項(xiàng)目配電線(xiàn)路的分布情況，同時(shí)將遠(yuǎn)程采集的各回路的電參量信息(如電流、功率等)實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)界面中 。配電系統(tǒng)維護(hù)人員在值班室內(nèi)通過(guò)瀏覽各系統(tǒng)界面，即可實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)配電工況。

3.3.3 電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表 電能管理系統(tǒng)以豐富的數(shù)據(jù)報(bào)表體現(xiàn)計(jì)量體系 的完整性 。系統(tǒng)應(yīng)具備各回路定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功 能，用戶(hù)可查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段 內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況、進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路 消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表 。該功能使得用電可視透 明，并在用電誤差偏大時(shí)能追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正 確性。對(duì)于采用峰谷不同費(fèi)率的用戶(hù)，電能管理系統(tǒng)應(yīng) 為用戶(hù)提供綜合的電能和需量統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，包含不 同饋線(xiàn)的峰平谷用電量統(tǒng)計(jì)與記錄，從而為用電的合 理管理提供數(shù)據(jù)依據(jù) 。同時(shí)可對(duì)各回路進(jìn)行日、月、 年報(bào)表的統(tǒng)計(jì)，減少配電系統(tǒng)維護(hù)人員電能統(tǒng)計(jì)的工 作時(shí)間，提高工作效率。電能管理系統(tǒng)應(yīng)該能按照分項(xiàng)計(jì)量的要求，對(duì)照 明插座用電、空調(diào)用電、動(dòng)力用電及特殊用電分別進(jìn) 行統(tǒng)計(jì)、匯總、報(bào)告

3.3.4 越限、故障告警 電能管理系統(tǒng)可以根據(jù)項(xiàng)目具體情況對(duì)必要的計(jì)量對(duì)象配置告警功能，這類(lèi)型含測(cè)量值(如電流、功率)越限、監(jiān)測(cè)設(shè)備通訊故障等。設(shè)定值應(yīng)該 可以更具實(shí)際負(fù)載情況調(diào)整，系統(tǒng)響鈴時(shí)能夠進(jìn)行信息提示，自動(dòng)彈出畫(huà)面。可以將信息通過(guò)手機(jī)短信、郵件等方式通知相關(guān)人員(一般為可選配置)。

3.3.5 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) 電能管理系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量和電能可靠性狀況進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)(需配置帶諧波監(jiān)測(cè)功能的儀表)。例如配電系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)諧波分析界面掌握配電系統(tǒng)的諧波含量，及時(shí)采取相應(yīng)的措施提高配電系統(tǒng)的可靠性，減少因諧波造成的供電事故的發(fā)生。

3.3.6 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能 根據(jù)需要電能管理系統(tǒng)配置WEB信息系統(tǒng)功能，從而使得管理人員可以通過(guò)IE或其他瀏覽器，查 看 實(shí) 時(shí) 數(shù) 據(jù) 、監(jiān) 控 畫(huà) 面 、歷 史 數(shù) 據(jù) 等 遠(yuǎn) 程 訪 問(wèn) 功能。

3.3.7 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口 電能管理系統(tǒng)軟件應(yīng)具備多種標(biāo)準(zhǔn)的接口和協(xié)議的接入，如支持485總線(xiàn)，多種不同的通信協(xié)議如Mobus-RTU、Mobus/TCP、IEC103、IEC104 等，同時(shí)具備后期對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約協(xié)議的開(kāi)發(fā)接入，使得所有智能設(shè)備都能無(wú)縫連接到后臺(tái)系統(tǒng)中來(lái)。同時(shí)系統(tǒng)支持工業(yè)OPC接口與其他系統(tǒng)(如BA系統(tǒng))進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。以上功能可以根據(jù)自身項(xiàng)目特點(diǎn)和要求進(jìn)行必要的取舍。

3.4 項(xiàng)目的方案 本項(xiàng)目的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電能的分項(xiàng)計(jì)量，自動(dòng)抄表、顯示負(fù)荷曲線(xiàn)、任意歷史數(shù)據(jù)查閱、任意時(shí)間段報(bào)告生成，數(shù)據(jù)上報(bào)上級(jí)機(jī)關(guān)(在上級(jí)機(jī)關(guān)未確定好傳輸協(xié)議前，本系統(tǒng)預(yù)留接口)。加裝電能管理系統(tǒng)本身就是為了通過(guò)系統(tǒng)的管理找到電能使用不合理的環(huán)節(jié)，實(shí)施節(jié)能改造、行政干預(yù)達(dá)到節(jié)能的目的。本項(xiàng)目中涉及的配電設(shè)備比較老舊，繼續(xù)使用的年限不會(huì)太久，不計(jì)成本對(duì)現(xiàn)有配電設(shè)備進(jìn)行較大的改造，將電能管理系統(tǒng)做的大而 全顯然是不經(jīng)濟(jì)的。因此本系統(tǒng)應(yīng)簡(jiǎn)潔經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單，盡可能不對(duì)現(xiàn)有設(shè)備做大的改動(dòng)。 通過(guò)廣泛的市場(chǎng)調(diào)研，選擇了產(chǎn)品豐富、軟硬件齊全的 Acrel 品牌。 軟件功能：保留了用戶(hù)權(quán)限、人機(jī)交互、電能統(tǒng)計(jì) 報(bào)表(根據(jù)本項(xiàng)目特殊要求定制)、越限故障告警、電能質(zhì)量檢測(cè)等基本功能；考慮到本系統(tǒng)建成后由專(zhuān)門(mén)人員管理，為降低造價(jià)舍去了網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能，為今后向上級(jí)機(jī)關(guān)上報(bào)電能數(shù)據(jù)系統(tǒng)預(yù)留了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)接口。 計(jì)量點(diǎn)：低壓進(jìn)線(xiàn)計(jì)量 4個(gè)、低壓出線(xiàn)計(jì)量 41個(gè)， 為區(qū)分不同種類(lèi)的用電設(shè)備在部分終端計(jì)量 12個(gè)， 計(jì)量點(diǎn)位如圖 1所示。

4 方案實(shí)施

4.1 站控管理層 站控管理層是針對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的管理人員，該層直接面向用戶(hù)。該層也是系統(tǒng)的上層部分，主要是由電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備組成。硬件包括工控機(jī)、打印機(jī)、UPS等；軟件包括：系統(tǒng)組態(tài)軟件、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件、電能管理應(yīng)用軟件。站控層設(shè)備安裝于配電房值班室。

4.2 組網(wǎng)及通信 網(wǎng)絡(luò)通信層主要是由通信管理機(jī)、接口轉(zhuǎn)換器件及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了 RS232，RS422，RS485，SPABUS等及以太網(wǎng)等各種接口，組網(wǎng)方式靈活，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類(lèi)型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。 本項(xiàng)目通信管理機(jī)采用NPORT5410串口服務(wù)器，可讓4個(gè)RS485串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，提供簡(jiǎn)單方便的聯(lián)網(wǎng)方式，不但可以保證現(xiàn)有的硬件資源，更確保未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充可能性。 所有計(jì)量終端經(jīng)485總線(xiàn)分組連接串口服務(wù)器。1#變、2#變相關(guān)終端各自分為一組，經(jīng)電纜溝分 別接到串口服務(wù)器，占兩個(gè)口。3#變、4#變相關(guān)計(jì)量終及樓層分散計(jì)量終端分為一組，占用串口服務(wù)器一 個(gè)口，剩余一個(gè)口留作將來(lái)擴(kuò)展?？紤]到各樓層計(jì)量終端比較分散，有的樓層目前沒(méi)有需要計(jì)量的終端，但可能以后會(huì)有計(jì)量需求，因此串口服務(wù)器的485總線(xiàn)從主站經(jīng)電纜溝、電井一直 敷設(shè)到各樓層，在樓層電井處裝設(shè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，樓層分散終端計(jì)量表計(jì)與電井中無(wú)線(xiàn)收發(fā)器采用無(wú)線(xiàn)通 信，避免了在樓層中敷設(shè)485總線(xiàn)的麻煩。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層 為了滿(mǎn)足測(cè)量要求并盡可能少的改動(dòng)原配電設(shè)備，就要根據(jù)不同的計(jì)量點(diǎn)選取不同的計(jì)量表計(jì)，采取不同的改裝方法對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行改裝，本項(xiàng)目涉及終端改裝主要有以下幾種情形。

4.3.1 進(jìn)線(xiàn)計(jì)量 低壓進(jìn)線(xiàn)端原配電設(shè)備有指針式電表：三相電流、三相電壓、有功功率、功率因數(shù)改造方法是在每個(gè)進(jìn)線(xiàn)柜增加一只 ACR 網(wǎng)絡(luò)電力儀表[3]，可以測(cè)量三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、四象限電能、諧波，帶485通信、開(kāi)關(guān)量輸入輸出。改裝方法：將原配電柜電壓表替換成新裝表、利用原配電柜二次線(xiàn)路，改裝工作量少

4.3.2 低壓出線(xiàn)柜出線(xiàn)計(jì)量 本項(xiàng)目中低壓出線(xiàn)會(huì)路有兩種：一種是面板有3只指針式電流表(對(duì)應(yīng)于 ABC三相電流互感器)的回路，另一種是面板上只有一只指針式表電流表(對(duì)應(yīng)一相電流互感器)的回路。 針對(duì)上面這種情況，可以采用PZ80L多功能測(cè)量?jī)x表改裝[3]，與原6L2電流表相同開(kāi)孔尺寸，可以測(cè)量：三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、四象限電能，帶485通信、開(kāi)關(guān)量輸入輸出。改裝方法：將原配電柜B相電流表替換成新裝表、利用原配 電柜二次線(xiàn)路，改裝工作量非常少。 針對(duì)后面這情況，可以采用 AEW100無(wú)線(xiàn)計(jì)量模塊[ 4]，該模塊自帶三相開(kāi)口互感器，可測(cè)量：三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、正反向有功無(wú)功電能 、諧波，帶485及470MHz無(wú)線(xiàn)通信?？刹煌ｋ姼难b：將三相開(kāi)口互感器分別固定于三相電纜，利用自身緊固螺釘穿刺取電，急速完成。 在配電柜中安裝的表計(jì)，無(wú)論是面板表還是AEW100計(jì)量模塊，通信線(xiàn)都采用雙絞線(xiàn)，簡(jiǎn)單可靠。

4.3.3 樓層分散終端計(jì)量 對(duì)于樓層配電箱空間比較大的終端，采用AEW100無(wú)線(xiàn)計(jì)量模塊，改裝方法同低壓配電柜出線(xiàn)回路一樣，但無(wú)須連接485通信線(xiàn)。 由于某些室內(nèi)配電箱，如模數(shù)化 PZ30配電箱，不具備安裝AEW100的空間，可以采用 DTSD+AEW110的組合。DTSD是導(dǎo)軌式計(jì)量表，可以測(cè)量：三相電 流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、正反向有功無(wú)功電能，帶485通信 、開(kāi)關(guān)量輸入輸出。 AEW110是一個(gè)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，可以將DTSD 電表的數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)發(fā)送到電井中的AEW110。本樓層電井中的 AEW110可以無(wú)線(xiàn)接收本樓層所有無(wú)線(xiàn)終端的數(shù)據(jù)，使本樓層所有分散安裝的AEW100、DTSD甚至其他具有485通信的終端進(jìn)行無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，不需要敷設(shè)雙絞線(xiàn)至電井中的485總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層與站控管理層之間的通信連接如圖 3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.4 電能報(bào)表4.4.1 常規(guī)電能報(bào)表 常規(guī)的電能報(bào)表內(nèi)容與配電系統(tǒng)一致，顯示全大樓總用電量、每臺(tái)變壓器總用電量，每個(gè)低壓出線(xiàn)回路用電量，通過(guò)本報(bào)表可以進(jìn)行總表分表校驗(yàn)。

4.4.2 分項(xiàng)電能報(bào)表 表 1 的格式是按用電種類(lèi)分項(xiàng)計(jì)量的報(bào)表，表中數(shù)據(jù)為通過(guò)軟件對(duì)相關(guān)表計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算所得。

4.4.3 內(nèi)部考核用電能報(bào)表 表 2 是按大樓管理部門(mén)要求分類(lèi)統(tǒng)計(jì)的報(bào)表格式，便于內(nèi)部用電管理和節(jié)能考核，表中數(shù)據(jù)為通過(guò)軟件對(duì)相關(guān)表計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算所得。需要指出的是，三種報(bào)表格式均需在軟件中定制。

5 安科瑞電能管理系統(tǒng)

5.1概述 用戶(hù)端消耗著整個(gè)電網(wǎng)百分之八十的電能，用戶(hù)端智能化用電管理對(duì)用戶(hù)可靠、節(jié)約用電有十分重要的意義。構(gòu)建智能用電服務(wù)體系，推廣用戶(hù)端智能儀表、智能用電管理終端等設(shè)備用電管理解決方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶(hù)的雙向良性互動(dòng)。用戶(hù)端急需解決的研究?jī)?nèi)容主要包括：先進(jìn)的表計(jì)，智能樓宇、智能電器、增值服務(wù)、客戶(hù)用電管理系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題。

Acrel-3000WEB電能管理解決方案通過(guò)對(duì)用戶(hù)端用電情況進(jìn)行細(xì)分和統(tǒng)計(jì)，以直觀的數(shù)據(jù)和圖表向管理人員或決策層展示各分項(xiàng)用電的使用消耗情況，便于找出高耗能點(diǎn)或不合理的耗能習(xí)慣，節(jié)約電能，為用戶(hù)進(jìn)一步節(jié)能改造或設(shè)備升級(jí)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

5.2應(yīng)用場(chǎng)所（1）辦公建筑（商務(wù)辦公、大型公共建筑等）；

（2）商業(yè)建筑（商場(chǎng)、金融機(jī)構(gòu)建筑等）；

（3）旅游建筑（賓館飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所等）；

（4）科教文衛(wèi)建筑（文化、教育、科研、醫(yī)用衛(wèi)生、體育建筑等）；

（5）通信建筑（郵電、通信、廣播、電視等）；

（6）交通運(yùn)輸建筑（機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、碼頭建筑等）。

5.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

5.4系統(tǒng)功能

1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)人機(jī)界面友好，以配電一次圖的形式直觀顯示配電線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電能等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各配電回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、地刀等合、分狀態(tài)，以及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

2）電能統(tǒng)計(jì)報(bào)表 系統(tǒng)以豐富的報(bào)表支撐計(jì)量體系的完整性。系統(tǒng)具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶(hù)可以查詢(xún)自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的用電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線(xiàn)用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。該功能使得用電可視透明，并在用電誤差偏大時(shí)可分析追溯，維護(hù)計(jì)量體系的正確性。

3）詳細(xì)電參量查詢(xún) 在配電一次圖中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)到每個(gè)回路附近時(shí)，鼠標(biāo)指針變?yōu)槭中危髽?biāo)單擊可查看該回路詳細(xì)電參量，包括三相電流、三相電壓、三相總有功功率、總無(wú)功功率、總功率因數(shù)、正向有功電能，并可以查看24小時(shí)相電流趨勢(shì)曲線(xiàn)及24小時(shí)電壓趨勢(shì)曲線(xiàn)。

4）運(yùn)行報(bào)表 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)電力參數(shù)和歷史電力參數(shù)的存儲(chǔ)和管理功能，所有實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)、順序事件記錄等均可保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，在查詢(xún)界面中能夠自定義需要查詢(xún)的參數(shù)、指定時(shí)間或選擇查詢(xún)更新的記錄數(shù)據(jù)等，并通過(guò)報(bào)表方式顯示出來(lái)。用戶(hù)可以根據(jù)需要定制運(yùn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)，支持導(dǎo)出Excel格式文件，還可以根據(jù)用戶(hù)要求導(dǎo)出PDF格式文件。

5）變壓器運(yùn)行監(jiān)視 系統(tǒng)對(duì)配電系統(tǒng)總進(jìn)線(xiàn)、主變壓器、重要負(fù)荷出線(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視，用曲線(xiàn)顯示電流、變壓器運(yùn)行溫度、有功需量、有功功率、視在功率、變壓器負(fù)荷率等運(yùn)行趨勢(shì)，分析變壓器負(fù)荷率及損耗，方便運(yùn)行維護(hù)人員及時(shí)掌握運(yùn)行水平和用電需求，確保供電可靠。

6）實(shí)時(shí)提醒 系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)提醒功能，系統(tǒng)能夠?qū)ε潆娀芈窋嗦菲?、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀分、合動(dòng)作等遙信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)事件等級(jí)發(fā)出告警。系統(tǒng)提醒時(shí)自動(dòng)彈出實(shí)時(shí)提醒窗口，并發(fā)出聲音提醒。

7）歷史事件查詢(xún) 系統(tǒng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)事件和提醒進(jìn)行歷史追溯，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)、事故分析。

8）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)范圍內(nèi)的電能質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)行維護(hù)人員可以通過(guò)諧波分析棒圖、報(bào)表掌握進(jìn)線(xiàn)、變壓器、重要回路的電壓、電流諧波畸變率、諧波含量、電壓不平衡度等，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，降低諧波損耗，減少因諧波造成的異常和事故(該功能需要選配帶諧波監(jiān)測(cè)功能的電力儀表，不需要可刪除。

9）遙控操作 系統(tǒng)支持對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、接地刀等進(jìn)行分、合遙控操作。系統(tǒng)具有嚴(yán)格的保護(hù)和操作權(quán)限管理功能，對(duì)于每次遙控操作，系統(tǒng)自動(dòng)生成操作記錄，記錄內(nèi)容包含操作人、操作時(shí)間、操作類(lèi)型等。實(shí)現(xiàn)該功能需要斷路器本身具有電操機(jī)構(gòu)及保護(hù)保測(cè)控裝置具備遙控功能等硬件設(shè)備的支持。

10）用戶(hù)權(quán)限管理 系統(tǒng)為保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶(hù)權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如配電回路名稱(chēng)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶(hù)的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

11）通訊狀態(tài)圖 系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通訊狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線(xiàn)診斷設(shè)備通訊狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。從而方便運(yùn)行維護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的通訊狀態(tài)，及時(shí)維護(hù)出現(xiàn)異常的設(shè)備，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

12）畫(huà)面監(jiān)控 畫(huà)面監(jiān)控展示了當(dāng)前實(shí)時(shí)畫(huà)面（畫(huà)面直播），選中某一個(gè)變配電站，即可查看該變配電站內(nèi)畫(huà)面信息。

13）用戶(hù)報(bào)告 用戶(hù)報(bào)告頁(yè)面主要用于對(duì)選定的變配電站自動(dòng)匯總一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)變壓器負(fù)荷、配電回路用電量、功率因數(shù)、報(bào)警事件等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

14）APP支持 電力運(yùn)維手機(jī)支持“監(jiān)控系統(tǒng)”、“設(shè)備檔案”、“待辦事項(xiàng)”、“巡檢記錄”和“缺陷記錄”五大模塊，支持一次圖、需量、用電量、視頻、曲線(xiàn)、溫濕度、同比、環(huán)比、電能質(zhì)量、各種事件報(bào)警查詢(xún)，設(shè)備檔案查詢(xún)、待辦事件處理、巡檢記錄查詢(xún)等。

5.5系統(tǒng)硬件配置

6 結(jié)語(yǔ)

電能管理系統(tǒng)的作用是通過(guò)對(duì)用電設(shè)備消耗的電能進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量以達(dá)到對(duì)內(nèi)部電能消耗進(jìn)行深入監(jiān)測(cè)管理進(jìn)而節(jié)能增效的目的。電能管理系統(tǒng)是依附于配電系統(tǒng)的，因此加裝電能管理系統(tǒng)首先對(duì)配電設(shè)備現(xiàn)狀以及系統(tǒng)終要達(dá)到的要求進(jìn)行細(xì)致的分析，才能明確方案配置，進(jìn)而選定計(jì)量點(diǎn)、 對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行適宜的計(jì)量改造，通過(guò)必要的網(wǎng)絡(luò)通 信實(shí)現(xiàn)對(duì)各回路電能的實(shí)時(shí)采集、分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào) 告，終達(dá)到管理的目的。

【參考文獻(xiàn)】

【1】石炳君.機(jī)關(guān)大樓老舊配電設(shè)備加裝電能管理系統(tǒng)的方法【2】任致程，周中.電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M] . 北京：中國(guó)電力出版社，2007.【3】周中.智能電網(wǎng)用戶(hù)端電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng) 產(chǎn)品選型及解決方案[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.【4】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05

審核編輯黃宇