工控自動化技術文摘：宿舍（公寓）/賓館/商場類大型公建電能管理係統設計方案

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，安科瑞1352係列電表，針對傳統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、工作電壓範圍寬、自身功耗低等優點。並且其體積小，重量輕，結構模數化，可與微型斷路器配合使用安裝於配電箱內，實現終端配電電能計量。

2　導軌式電能表產品特點

DDSF1352/DTSF1352單、三相電子式複費率電表，采用DIN35mm軌道安裝，結構模數化設計，寬度與微型斷路器匹配，分別是4和7個模數，可方便安裝於照明箱內（見圖1）。一次接入最大電流20（80）A，80A以上需外接CT，變比最大可擴至6000/5A。電表帶RS485通訊接口，支持MODBUS-RTU協議或DL/T645規gui約yue。接jie線xian端duan子zi上shang的de透tou明ming翻fan蓋gai與yu外wai殼ke可ke鉛qian封feng，達da到dao防fang竊qie電dian的de目mu的de。該gai表biao除chu用yong於yu企qi事shi業ye內nei部bu電dian能neng計ji量liang考kao核he管guan理li外wai，經jing供gong電dian部bu門men測ce試shi校xiao驗yan合he格ge後hou，還hai可ke作zuo為wei貿mao易yi結jie算suan表biao使shi用yong。該gai產chan品pin符fu合heGB/T 17215-2002《1級和2級靜止式交流有功電能表》，GB/T 15284-2002《多費率電能表特殊要求》等標準要求。

3　設計原理

3.1單相DDSF1352電表設計原理

DDSF1352單相複費率電能表采用ADI公司最新技術ADE7169F16片上係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就能實現單相複費率多功能電能表設計。具體設計框圖如圖2。

3.2 三相DTSF1352電表設計原理

DTSF1352 三相電子複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，采樣電路分別采樣後，送到電量計量專用芯片ATT7030A（A/D轉換器轉化成數字信號，通過片內專用DSP運算後輸出電能脈衝），通過脈衝送到MCU中，並根據預先設定的時段完成分時有功、無功電量計量和最大需量計算，分別作出相應處理，並存貯到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3。

4　企業內部電能管理宜采用智能電力監控儀表

企業內部電能管理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）。

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。

5　電力儀表在建築能耗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。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，用於單相電能計量，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（圖4），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。

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（圖5），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。

6　應用案例

6.1一次方案

以某理工大學學生宿舍樓為例。該樓有4層，每層有24間宿舍，配有公共衛生間、洗衣房、公共浴室，電氣一次方案見圖6。總配電箱進線回路安裝有屏裝式ACR230ELH多功能電力儀表，計量宿舍總電量。包括三相有功電度、無功電度、功率、功率因數、電流、電壓、頻率以及分相電量等共34項電參量。電流、電壓2～31次分次諧波分量，電流、電壓不平衡度，電流、電壓正、負零序分量檢測和分析。每個樓層、應急照明、風機、預留電氣幹線分別由7台DTSF1352電表負責計量三相有功電度，電表可與CM1斷路器對應並列導軌式安裝，也可集中安裝在箱內上方。每一樓層的宿舍房間、公共衛生間、洗衣房、走廊電能由27台單相電表DDSF1352負責計量，公共浴室由1台三相DTSF1352計量。

6.2係統組網

配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)一(yi)次(ci)方(fang)案(an)圖(tu)列(lie)出(chu)了(le)總(zong)配(pei)電(dian)箱(xiang)及(ji)宿(xiu)舍(she)一(yi)層(ceng)照(zhao)明(ming)箱(xiang)配(pei)電(dian)箱(xiang)的(de)支(zhi)路(lu)數(shu)及(ji)各(ge)支(zhi)路(lu)電(dian)能(neng)表(biao)的(de)型(xing)號(hao)。為(wei)滿(man)足(zu)智(zhi)能(neng)化(hua)監(jian)測(ce)及(ji)遠(yuan)程(cheng)自(zi)動(dong)抄(chao)表(biao)需(xu)要(yao)，該(gai)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)RS485總線，將安裝於總配電箱AL1總進線的1台ACR230ELH多功能電力儀表、安裝於WL1～WL7及各樓層公共浴室的11台DTSF1352三相導軌式電度表及安裝於宿舍樓各樓層的108台DDSF1352單相導軌式電度表（27×4層宿舍樓）進行集中組網，監控中心配置監控計算機、打印機、通訊服務器及必要的輔助設備，安裝電能管理係統EMS軟件完成對各台電能表的遠程采集和數據的集中處理。電能管理係統圖見圖7。

6.3電能管理係統功能

6.3.1遠程電參量測量。

完成了對總進線ACR230ELH多功能電力儀表實時電參量采集，包括三相電流、電壓、功率、功率因數、有功電度、無功電度、頻率等，顯示於電能管理主畫麵；實現了對11隻DTSF1352三相電度表和108隻DDSF1352單相電度表的遠程自動抄表功能；實現自動統計各宿舍日、月用電及分攤電能計算功能；通過該係統與現場儀表的結合使用體現出電能的總進線、支路及各最終用戶的分層、分類、分戶計量管理。見圖4。ACR230ELH對宿舍樓電流諧波、不平衡度等電能質量進行診斷，係統保存曆史記錄，對下一步電能質量改善方案提供決策依據。

6.3.2 運行狀態監測。

管理員可設定係統的采集頻率，如每15分種采集一次，並設定各回路的用電負荷值（如宿舍負荷設定為6～10A），xitongkegenjushedingduicaijizhijinxingchuli，bingduiguofuhehuilujinxingshengguangbaojing，tishiguanliyuangaihuiluchuxianyichangdezhuangtaixinxi。xitonghaikeduigehuilutongxunyichangjinxingzijiance，yibianweihurenyuannenggoujishijinxingpaicuoyuweixiu。

6.3.3 趨勢分析。

對dui采cai集ji的de電dian參can量liang進jin行xing分fen類lei識shi別bie並bing將jiang必bi要yao參can量liang存cun儲chu至zhi數shu據ju庫ku中zhong，對dui所suo有you電dian參can量liang的de數shu據ju存cun儲chu可ke達da兩liang年nian，對dui電dian能neng參can量liang的de數shu據ju存cun儲chu可ke達da三san年nian以yi上shang，並bing可ke根gen據ju用yong戶hu需xu求qiu及ji硬ying件jian配pei置zhi更geng改gai存cun儲chu時shi間jian。係xi統tong提ti供gong了le實shi時shi曲qu線xian和he曆li史shi趨qu勢shi兩liang種zhong曲qu線xian分fen析xi界jie麵mian，通tong過guo調tiao用yong相xiang關guan回hui路lu實shi時shi曲qu線xian界jie麵mian分fen析xi該gai回hui路lu當dang前qian的de運yun行xing負fu荷he狀zhuang況kuang。係xi統tong的de曆li史shi趨qu勢shi即ji係xi統tong對dui所suo有you已yi存cun儲chu數shu據ju均jun可ke查zha看kan其qi曆li史shi趨qu勢shi，並bing通tong過guo調tiao用yong顯xian示shi各ge種zhong曲qu線xian畫hua麵mian，方fang便bian工gong程cheng人ren員yuan對dui監jian測ce的de配pei電dian係xi統tong進jin行xing質zhi量liang分fen析xi。如ru：總進線的電流趨勢、功率趨勢及諧波趨勢分析；分支回路的月用電趨勢、棒圖/折線圖分析等,還可與去年/前年同期數據相比，生成計量數據庫。

6.3.4 報表打印。

係統可根據用戶需求設計出符合其需要的各種類型報表。如：實時報表、曆史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等。可以查詢和打印係統記錄的所有數據值，自動生成電能的日、月、季、年度報表。根據複費率的時段及費率的設定值生成電能的費率報表，查詢打印的起點、間隔等參數可自行設置，自動生成收費報表以便內部收費管理。

6.4工程造價

根據一次方案及係統結構，該宿舍樓電能管理係統材料名稱、型號、數量、報價見表1。不含人力成本投資大約為11.45萬元。

7　結論

隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電能管理已成為大型公共建築的必然選擇，本文介紹係統實現對采集數據的分析、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、研究。該係列電力儀表及係統運行可靠，穩定，為樓宇電能統計數據，為節能提供決策依據取得了較好的社會效益。

參考文獻

[1]上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2010.08版.

[2]周中、李一力、王曉明.基於DDSF1352/DTSF1352電表的低壓終端電能管理.《上海節能》2009年第4期