電力儀表在大型公共建築電能分項計量中的應用
摘要 介jie紹shao了le電dian力li儀yi表biao的de功gong能neng特te點dian以yi及ji電dian力li儀yi表biao在zai大da型xing公gong共gong建jian築zhu電dian能neng分fen項xiang計ji量liang中zhong的de選xuan型xing方fang案an，電dian力li儀yi表biao的de通tong訊xun功gong能neng，可ke以yi與yu計ji算suan機ji等deng組zu成cheng電dian能neng管guan理li係xi統tong，其qi強qiang大da的de電dian能neng報bao表biao、曲線分析、圖形顯示功能，使得電力儀表在大型公共建築電能分項計量中的應用越來越廣泛。
關鍵詞 電力儀表 大型公共建築 電能分項計量
0、引言
目前，據國家有關部門統計，國家機關辦公建築和大型公共建築每平方米建築麵積年平均耗電量為85.4度（年平均85.4kWh／m2），約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米耗電量是普通居民的10~20倍，是歐洲、日本等發達國家同類建築的1.5~2倍。
一方麵，我國大型公共建築用電巨大，另一方麵，我們也缺乏直接數據為用電節能決策的製定提供參考。為此，國務院令第531號《公共機構節能條例》第14條明確指出：公共機構應當實行能源消費計量製度，區分用能種類，用能係統實行能源消費分戶、分類、分項計量，並對能源消耗狀況實行監測，及時發現、糾正用能浪費現象。江蘇、上海等地方分別推出蘇建科[2007]217號文《江蘇省公共建築用能計量設計規定》和滬建交[2008]828號文《關於進一步加強本市民用建築設備專業節能設計技術管理的通知》，進一步明確提出對主要用電設施分項計量，對辦公樓、商場、宿舍等應計量到經濟核算單元，對醫療病房、賓館客房、學校教室應按樓層或功能分區計量等等。
由此可見，大型公共建築實行電能分項計量管理，可及時發現糾正用電浪費，並為建築節能考核提供數據。
1、大型公建電能計量宜采用電力儀表
大型公共建築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gong電dian部bu門men一yi般ban給gei用yong戶hu實shi施shi一yi戶hu一yi表biao的de收shou費fei製zhi度du，即ji收shou費fei電dian表biao由you供gong電dian部bu門men統tong一yi安an裝zhuang。因yin此ci，收shou費fei電dian表biao除chu了le要yao有you技ji監jian局ju發fa放fang的de計ji量liang器qi具ju許xu可ke證zheng外wai，還hai需xu要yao當dang地di省sheng、市電力部門的許可才可安裝使用。在大型公共建築電能管理中，供電部門一般會在總進線處安裝收費電表。
電dian力li儀yi表biao在zai用yong戶hu安an裝zhuang收shou費fei電dian表biao的de基ji礎chu上shang，考kao慮lv內nei部bu電dian能neng計ji量liang與yu節jie能neng管guan理li的de需xu要yao安an裝zhuang，用yong於yu內nei部bu電dian能neng管guan理li。因yin此ci用yong戶hu可ke自zi主zhu選xuan擇ze采cai購gou，但dan應ying注zhu意yi製zhi造zao商shang是shi否fou有you電dian力li儀yi表biao（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，通過後台電能管理係統完成對大型公共建築的電能分項計量。
2、電力儀表在電能分項計量中的選型方案
電力儀表，是針對電力係統、工礦企業、公用設施、智能大型公共建築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係統的運行信息。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。
根據住房和城鄉建設部114號文件，對大型公共建築能耗數據實行分類、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[1]。因此，針對宿舍、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，又稱為ADL10；單相電能計量表，DIN35mm導軌安裝，寬度為1個模數（即寬為18mm），一次最大接入單相電流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，又稱為ADL100，同樣為DIN35mm導軌安裝，寬度為4個模數，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級，具有峰、平、穀電能分時複費率計量功能，帶RS485接口，Modbus協議或DL/T645規約，可組網。主要應用於對單相電能的計量，常用在配電箱內。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應用如圖1所示：
圖1 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、醫療病房、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2），又稱ADL300，用於三相電能計量，具有尖、峰、平、穀電能分時複費率計量功能，DIN35mm導軌安裝，寬度為7個模數，可安裝在照明箱或動力箱中，一次最大接入三相電流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[2]。
圖2 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櫃門板上，麵板尺寸為80mm×80mm，規格為220/380V、5A，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，嵌入式安裝在配電櫃門板上，麵框尺寸為96mm×96mm，除測量所有電參量外，還具有最大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰係數、電流K係數、電話波形因子、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櫃中的實際應用如圖3所示。
圖3 ACR120EL、ACR230ELH多功能電表外形及其在配電抽屜櫃中的應用
3、係統組網
dianliyibiaokezuoweineibuguanlidianbiaodandushiyong，qudaidaliangchuantongdemoniyibiao，yikezuoweidianlijiankongxitongdeqianduanshebei，shixianyuanchengshujucaijiyukongzhi。fuhegongyebiaozhundeRS485通訊接口，使得組網輕鬆便捷，是SCADA係統集成的理想選擇。大型公共建築電能管理係統可以根據現場情況，采用現場總線以光纖環網、以太網或無線等組網方式實現電能集抄與電能分項計量功能。係統以計算機、通訊設備、現場電力儀表計量裝置為基本工具，為實時數據采集、遠程管理與控製提供了基礎平台，它可以和檢測、控製設備構成複雜的電力監控與電能管理係統。該係統主要采用分層分布式計算機網絡結構，分站控管理層、網絡通訊層和現場設備層[3]（如圖4）。
圖4 電能管理係統
電力儀表用屏蔽雙絞線相互連接起來，與通訊服務器、交換機、工業級計算機等組成一個後台監控管理係統，實現對配電係統的監控以及電能分項計量的管理。係統實現的主要功能：
（1）實時采集與顯示運行參數，如電壓、電流、功率、功率因數，有功電能等，為正常運行時的計量管理、事故發生時的故障原因分析提供依據。
（2）監視電氣設備運行狀態，如高、低壓進線斷路器等各種類型開關當前分、合狀態，是否正常運行，如發現故障自動報警。
（3）對建築物內所有設備的用電量進行記錄與統計，包括動力用電、照明與插座用電、空調用電、特殊用電等電能分項計量以及分時複費率計量等，並可生產電能計量報表供用戶查詢使用。
4、應用案例
上海浦東某圖書館是一個高能耗大型公共建築，總建築麵積60885平方米，圖書館變配電係統包括高壓配電室和低壓配電室，其中高壓配電室有高壓配電櫃10麵，低壓配電室有低壓配電櫃31麵。在高壓進線櫃、PT櫃及配出櫃上安裝中壓微機保護裝置，其它各個低壓回路上安裝電力儀表，對各個回路進行電能分項計量，各樓層按用電類型分別安裝DTSF1352導dao軌gui式shi三san相xiang四si線xian電dian表biao，對dui用yong電dian進jin行xing分fen項xiang計ji量liang，所suo有you的de中zhong壓ya微wei機ji保bao護hu裝zhuang置zhi和he電dian力li儀yi表biao均jun通tong過guo現xian場chang總zong線xian進jin行xing組zu網wang，在zai中zhong控kong室shi對dui現xian場chang各ge回hui路lu用yong電dian狀zhuang況kuang實shi現xian集ji中zhong監jian控kong，對dui用yong電dian狀zhuang況kuang實shi行xing監jian測ce，並bing進jin行xing數shu據ju庫ku存cun儲chu，自zi動dong生sheng成cheng用yong電dian日ri報bao表biao、月報表、年報表以及電能分項計量統計報表等，為管理人員的分析、決策提供參考。
該(gai)項(xiang)目(mu)電(dian)能(neng)分(fen)項(xiang)計(ji)量(liang)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)三(san)層(ceng)網(wang)絡(luo)結(jie)構(gou)，站(zhan)控(kong)管(guan)理(li)層(ceng)是(shi)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)的(de)直(zhi)接(jie)窗(chuang)口(kou)，采(cai)用(yong)研(yan)祥(xiang)工(gong)業(ye)計(ji)算(suan)機(ji)作(zuo)為(wei)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)，並(bing)附(fu)帶(dai)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)器(qi)、打印機等設備，山特UPS電dian源yuan在zai整zheng個ge係xi統tong發fa生sheng供gong電dian問wen題ti時shi，可ke在zai一yi定ding時shi間jian內nei保bao證zheng站zhan控kong管guan理li層ceng設she備bei的de正zheng常chang運yun行xing。通tong訊xun管guan理li層ceng主zhu要yao由you通tong訊xun服fu務wu器qi和he交jiao換huan機ji等deng組zu成cheng，該gai層ceng是shi數shu據ju信xin息xi交jiao互hu的de橋qiao梁liang，負fu責ze對dui現xian場chang設she備bei回hui送song的de數shu據ju信xin息xi進jin行xing采cai集ji與yu傳chuan輸shu的de同tong時shi，轉zhuan達da上shang位wei機ji對dui現xian場chang設she備bei的de各ge種zhong命ming令ling。現xian場chang設she備bei層ceng的de電dian力li儀yi表biao主zhu要yao為weiACR係列多功能電表和ADL係列導軌式電表，低壓進線回路及重要饋線回路選用ACR係列多功能電表，普通饋線回路及動力箱、照明箱中選用ADL係列導軌式電表，實現對現場各回路、各樓層的電能分項計量。
監控室電能管理係統通過現場設備和通信係統提供的傳輸通道，完成對各用電回路的數據采集，信息經分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握係統的運行及電能使用狀況，對電能分項計量，及時發現、糾正用電浪費現象，從而節約用電。在需要時，還可提供快捷的遠程控製手段，完成對設備運行狀態的改變以及事故情況的處理。圖5給出了圖書館電能分項計量查詢表，很清楚的顯示出各分項用電的使用情況。圖6為係統給出的圖書館照明、空調及插座等分項用電量的餅圖，很直觀地顯示出分項用電量的百分比。
圖5 圖書館電能分項計量查詢表
圖6 圖書館年分項用電量餅圖
5、結束語
隨(sui)著(zhe)社(she)會(hui)的(de)發(fa)展(zhan)及(ji)電(dian)力(li)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)，電(dian)能(neng)管(guan)理(li)已(yi)成(cheng)為(wei)大(da)型(xing)公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)智(zhi)能(neng)化(hua)建(jian)設(she)的(de)必(bi)然(ran)選(xuan)擇(ze)，本(ben)文(wen)介(jie)紹(shao)的(de)電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)電(dian)能(neng)的(de)分(fen)項(xiang)計(ji)量(liang)及(ji)分(fen)時(shi)複(fu)費(fei)率(lv)計(ji)量(liang)，不(bu)僅(jin)能(neng)實(shi)時(shi)顯(xian)示(shi)用(yong)電(dian)狀(zhuang)況(kuang)，還(hai)具(ju)有(you)網(wang)絡(luo)通(tong)訊(xun)功(gong)能(neng)，可(ke)以(yi)與(yu)計(ji)算(suan)機(ji)等(deng)組(zu)成(cheng)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)與(yu)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)。實(shi)現(xian)對(dui)采(cai)集(ji)數(shu)據(ju)的(de)分(fen)析(xi)、處理，並生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便於電能的遠程抄表以及分析、研(yan)究(jiu)，為(wei)智(zhi)能(neng)建(jian)築(zhu)的(de)節(jie)能(neng)技(ji)術(shu)提(ti)供(gong)參(can)考(kao)。該(gai)電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)運(yun)行(xing)可(ke)靠(kao)，穩(wen)定(ding)，采(cai)用(yong)高(gao)清(qing)晰(xi)液(ye)晶(jing)顯(xian)示(shi)極(ji)大(da)地(di)方(fang)便(bian)了(le)用(yong)戶(hu)的(de)使(shi)用(yong)。電(dian)力(li)儀(yi)表(biao)必(bi)將(jiang)在(zai)大(da)型(xing)公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)與(yu)電(dian)能(neng)分(fen)項(xiang)計(ji)量(liang)中(zhong)發(fa)揮(hui)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。
參考文獻
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