樂傳正1 朱祝豐2
1.中國建築科學研究院 ，江蘇 蘇州 215011 ；
2.安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801 ；
摘要：jieshaosuzhouwuzhongshangwuzhongxindianlijiankongyudiannengguanlixitong，caiyongzhinengdianliyibiaoheweijibaohuzhuangzhicaijipeidianxianchangdegezhongdiancanlianghekaiguanxinhao。xitongcaiyongxianchangjiudizuwangdefangshi，zuwanghoutongguoxianchangzongxiantongxunbingyuanchuanzhihoutai，tongguoAcrel-2000型電力監控係統實現變電所的實時電力監控及Acrel-3000型電能管理係統實現建築電力能耗的自動管理，為樓宇電能統計數據，為節能提供決策依據。
關鍵詞：商業樓宇;蘇州吳中商務中心;變電所;智能電力儀表;Acrel-2000/3000型;電力監控係統;電能管理係統;建築節能
The application of Power Monitoring and Energy Management System
Le chuanzheng1 Zhu Zhufeng2
1. China building scientific research institute Jiangsu 215011
2.Shanghai Acrel ltd,Shanghai 201801;
Abstract: Introducing distribution system and power management systems of Suzhou
Wuzhong Commerce Center, adopting the way of system network that collecting a variety
of electrical parameters and switching signals of Intelligent Power Meter and the Computer
Protection Acquisition distribution scene. The system using in situ networking mode and
later conveying to the backstage through field bus communication, through Acrel-2000 power monitoring system of substation real-time power monitoring and Acrel-3000 energy management system to achieve automatic management of building electric
energy consumption, to statistic building energy data , to offer the strategic decision basis
of energy conservation.
Key words: Commercial buildings; Suzhou Wuzhong Commerce Center;
Substation; Intelligent Power Meter; Acrel-2000/3000 ; Power Monitoring System ; Energy Management System;
building energy efficiency
0 概述
目前我國大多數多功能辦公大樓、寫字樓、商(shang)場(chang)等(deng)商(shang)業(ye)建(jian)築(zhu)都(dou)設(she)有(you)集(ji)中(zhong)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)健(jian)康(kang)和(he)舒(shu)適(shi)的(de)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)。這(zhe)類(lei)建(jian)築(zhu)占(zhan)大(da)型(xing)公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)的(de)比(bi)例(li)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)，在(zai)我(wo)國(guo)建(jian)築(zhu)節(jie)能(neng)尤(you)其(qi)是(shi)大(da)型(xing)公(gong)共(gong)建(jian)築(zhu)節(jie)能(neng)中(zhong)，多(duo)功(gong)能(neng)商(shang)業(ye)建(jian)築(zhu)的(de)節(jie)能(neng)應(ying)是(shi)重(zhong)點(dian)。
蘇州吳中商務中心項目是蘇州吳中國裕資產經營有限公司投資興建的一項商業樓宇工程，項目總投資約1.3億元，總建築麵積為124440平方米，分兩幢22層高辦公樓，兩層地下停車場。
本(ben)項(xiang)目(mu)為(wei)蘇(su)州(zhou)吳(wu)中(zhong)商(shang)務(wu)中(zhong)心(xin)地(di)下(xia)變(bian)電(dian)所(suo)電(dian)力(li)監(jian)控(kong)與(yu)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)。根(gen)據(ju)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)管(guan)理(li)的(de)要(yao)求(qiu)，需(xu)要(yao)對(dui)蘇(su)州(zhou)吳(wu)中(zhong)商(shang)務(wu)中(zhong)心(xin)兩(liang)個(ge)地(di)下(xia)變(bian)電(dian)所(suo)內(nei)的(de)高(gao)壓(ya)櫃(gui)、低壓配出線進行電力監控，以保證用電的安全、可靠和高效。
Acrel-2000/3000型低壓智能配電係統，充分利用了現代電子技術、計算機技術、網wang絡luo技ji術shu和he現xian場chang總zong線xian技ji術shu的de最zui新xin發fa展zhan，對dui變bian配pei電dian係xi統tong進jin行xing分fen散san數shu據ju采cai集ji和he集ji中zhong監jian控kong管guan理li。對dui配pei電dian係xi統tong的de二er次ci設she備bei進jin行xing組zu網wang，通tong過guo計ji算suan機ji和he通tong訊xun網wang絡luo，將jiang分fen散san的de配pei電dian所suo的de xianchangshebeilianjieweiyigeyoujidezhengti，shixiandianwangyunxingdeyuanchengjiankonghejizhongguanli，guanlirenyuankeyishishijiankongjianzhuwugexiangnengyuandexiaohao，faxiannengyuanshiyongguochengzhongdelangfeixianxiang，yibiancaiqukekongdenengyuanxiaofeifangshi，jianshaonengyuanxiaohaoliang，shixianjianzhuwudejienengguanli。
1 係統結構描述
本監控係統主要實現吳中商務中心兩個地下變電所（東區變電所和西區變電所）的10/ 0.4kV配電係統進行用電監控與電能管理；監控範圍為東區變電所的T1、 T2、 T3 、 T4 變壓器的低壓進線櫃、聯絡櫃、饋線櫃及高壓側儀表和西區變電所的 T5、 T6、 T7 、 T8 變壓器的低壓進線櫃、聯絡櫃、饋線櫃儀表進行遠程實時監控和電能管理。該係統總計有 219 隻儀表（其中包括 187 隻 ACR網絡智能電力儀表，10 隻 ABB 綜合保護裝置， 14 隻高壓開關狀態指示儀， 8 隻溫控儀），分 13 條總線，其中東區變電所 8 條總線，西區變電所 5 條(tiao)總(zong)線(xian)，兩(liang)變(bian)電(dian)所(suo)之(zhi)間(jian)距(ju)離(li)較(jiao)遠(yuan)，采(cai)用(yong)光(guang)纖(xian)組(zu)網(wang)連(lian)接(jie)，最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)網(wang)線(xian)拉(la)至(zhi)電(dian)工(gong)值(zhi)班(ban)室(shi)連(lian)接(jie)到(dao)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)實(shi)現(xian)總(zong)線(xian)上(shang)儀(yi)表(biao)與(yu)監(jian)控(kong)主(zhu)機(ji)的(de)數(shu)據(ju)連(lian)通(tong)。
本監控係統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1 ）所示：
間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣櫃內，這些裝置均采用RS485 通訊接口，通過現場 MODBUS 總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集，同時遠傳至站控層，完成現場層和站控層之間的數據交互。
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS 電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控係統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
以上網絡儀表均采用RS485 接口和 MODBUS- 通訊協議， RS485采用屏蔽線傳輸 ，一般都采用二根連線，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信即通信的雙方都可以接收、發送數據但是在同一時刻隻能發送或接收數據，數據最高傳輸速率為10Mbps 。1.2km 。
2 電力監控係統主要功能
2.1 數據采集與處理
數據采集是配電監控的基礎，數據采集主要由底層多功能網絡儀表采集完成，實現遠程數據的本地實時顯示。需要完成采集的信號包括：三相電壓U 、三相電流 I 、頻率 Hz 、功率 P 、功率因數 COS φ、電度 Epi 、遠程設備運行狀態等數據。
shujuchulizhuyaoshibaanyaoqiucaijidaodediancanliangshishizhunquedexianshigeiyonghu，dadaopeidianjiankongdezidonghuahuahezhinenghuayaoqiu，tongshibacaijidaodeshujucunrushujukugongyonghuzhaxun。
2.2 人機交互
係統提供簡單、易用、良好的用戶使用界麵。采用全中文界麵，CAD 圖形顯示低壓配電係統電氣一次主接線圖，顯示配電係統設備狀態及相應實時運行參數，畫麵定時輪巡切換；畫麵實時動態刷新；模擬量顯示；開關量顯示；連續記錄顯示等。
2.3 曆時事件
曆時事件查看界麵主要為用戶查看曾經發生過的故障記錄、信號記錄、操作記錄、越(yue)限(xian)記(ji)錄(lu)提(ti)供(gong)方(fang)便(bian)友(you)好(hao)的(de)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)，通(tong)過(guo)曆(li)史(shi)事(shi)件(jian)查(zha)看(kan)平(ping)台(tai)，您(nin)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)的(de)要(yao)求(qiu)和(he)查(zha)詢(xun)條(tiao)件(jian)方(fang)便(bian)定(ding)位(wei)您(nin)所(suo)要(yao)查(zha)看(kan)的(de)曆(li)史(shi)事(shi)件(jian)，為(wei)您(nin)把(ba)握(wo)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)提(ti)供(gong)了(le)良(liang)好(hao)的(de)軟(ruan)件(jian)支(zhi)持(chi)。
2.4 數據庫建立與查詢
主要完成遙測量和遙信量定時采集，並且建立數據庫，定期生成報表，以供用戶查詢打印。
2.5 用戶權限管理
針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)級(ji)別(bie)的(de)用(yong)戶(hu)，設(she)置(zhi)不(bu)同(tong)的(de)權(quan)限(xian)組(zu)，防(fang)止(zhi)因(yin)人(ren)為(wei)誤(wu)操(cao)作(zuo)給(gei)生(sheng)產(chan)，生(sheng)活(huo)帶(dai)來(lai)的(de)損(sun)失(shi)，實(shi)現(xian)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)，可(ke)靠(kao)運(yun)行(xing)。可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)用(yong)戶(hu)管(guan)理(li)進(jin)行(xing)用(yong)戶(hu)登(deng)錄(lu)、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權限的修改。
2.6 運行負荷曲線
負fu荷he趨qu勢shi曲qu線xian功gong能neng主zhu要yao負fu責ze定ding時shi采cai集ji進jin線xian及ji重zhong要yao回hui路lu電dian流liu和he功gong率lv負fu荷he參can量liang，自zi動dong生sheng成cheng運yun行xing負fu荷he趨qu勢shi曲qu線xian的de，方fang便bian用yong戶hu及ji時shi了le解jie設she備bei的de運yun行xing負fu荷he狀zhuang況kuang。點dian擊ji畫hua麵mian相xiang應ying按an鈕niu或huo菜cai單dan項xiang可ke以yi完wan成cheng相xiang應ying功gong能neng的de切qie換huan；可以查看實時趨勢曲線或曆史趨勢線；對所選曲線可以進行平移、縮放、量程變換等操作，幫助用戶進線趨
2.7 遠程報表查詢
報表管理程序的主要功能是根據用戶的需要設計報表樣式，把係統中處理的數據經過篩選、組合和統計生成用戶需要的報表數據。本程序還可以根據用戶的需要對報表文件采用定時保存、打印或者召喚保存、打印模式。同時本程序還向用戶提供了對生成的報表文件管理功能。
報表具有自由設置查詢時間實現日、月、年的電能統計，數據導出和報表打印等功能。
3 案例分析
蘇州吳中商務中心電力監控與電能管理係統分兩個變電所（東區變電所和西區變電所），本項目針對這兩個變電所的10/ 0.4kV配電係統進行用電監控與電能管理；監控範圍為東區變電所的T1、 T2、 T3 、 T4 變壓器的低壓進線櫃、聯絡櫃、饋線櫃及高壓側儀表和西區變電所的 T5、 T6、 T7 、 T8 變壓器的低壓進線櫃、聯絡櫃、饋線櫃儀表進行遠程實時監控和電能管理。
進線回路采用ACR330ELH多功能諧波儀表，其是針對電力係統、工礦企業、公共設施、智能大廈的電力監控需求而設計的網絡電力儀表，它能測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度、並可監測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。並且本儀表帶有4路光電隔離開關量輸入接點和2路繼電器控製輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現斷路器的遙信、遙控操作。該係列網絡電力儀表主要應用於變電站自動化、配電網自動化、小區電力監控、工業自動化、能源管理係統及智能建築等領域。
重要配出回路采用ACR220EL係列網絡電力儀表，該儀表主要測量所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度、無功電度。
高壓側實時畫麵見圖（2），為wei係xi統tong主zhu監jian控kong畫hua麵mian，主zhu要yao實shi時shi監jian測ce高gao壓ya回hui路lu的de運yun行xing狀zhuang態tai，紅hong色se代dai表biao合he閘zha，綠lv色se代dai表biao分fen閘zha。在zai高gao壓ya係xi統tong圖tu中zhong可ke以yi直zhi觀guan的de看kan到dao每mei路lu高gao壓ya進jin線xian和he出chu線xian的de運yun行xing參can數shu和he狀zhuang態tai，可ke以yi看kan到dao變bian壓ya器qi出chu線xian側ce的de所suo有you常chang規gui電dian力li參can數shu，如ru：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、有功電度及變壓器溫度。
低壓配電二次圖見圖（3），功能有電量遙測主要監測運行設備的電參量，其中包括：線三相電壓，電流，功率，功率因數，電能，頻率等電參量及配出回路的三相電流；遙信功能實現顯示現場設備的運行狀態，主要包括：開關的分、合閘運行狀態和通訊故障報警；斷路器變位時會發出報警信號，提醒用戶及時處理故障。
遙(yao)信(xin)和(he)遙(yao)測(ce)報(bao)警(jing)功(gong)能(neng)，主(zhu)要(yao)完(wan)成(cheng)對(dui)低(di)壓(ya)各(ge)出(chu)線(xian)回(hui)路(lu)的(de)開(kai)關(guan)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)和(he)負(fu)載(zai)進(jin)線(xian)監(jian)控(kong)，對(dui)開(kai)關(guan)變(bian)位(wei)和(he)負(fu)載(zai)越(yue)限(xian)彈(dan)出(chu)報(bao)警(jing)界(jie)麵(mian)指(zhi)示(shi)具(ju)體(ti)的(de)報(bao)警(jing)位(wei)置(zhi)並(bing)聲(sheng)音(yin)報(bao)警(jing)，提(ti)醒(xing)值(zhi)班(ban)人(ren)員(yuan)及(ji)時(shi)處(chu)理(li)。遙(yao)測(ce)報(bao)警(jing)值(zhi)設(she)置(zhi)界(jie)麵(mian)可(ke)以(yi)看(kan)到(dao)每(mei)個(ge)監(jian)控(kong)點(dian)的(de)實(shi)時(shi)值(zhi)和(he)報(bao)警(jing)設(she)置(zhi)值(zhi)，方(fang)便(bian)值(zhi)班(ban)人(ren)員(yuan)比(bi)對(dui)進(jin)線(xian)設(she)置(zhi)，負(fu)載(zai)越(yue)限(xian)值(zhi)在(zai)相(xiang)應(ying)權(quan)限(xian)下(xia)可(ke)自(zi)由(you)設(she)置(zhi)。具(ju)備(bei)曆(li)史(shi)查(zha)詢(xun)功(gong)能(neng)。見(jian)圖(tu)（4）至圖（6）。
參(can)數(shu)抄(chao)表(biao)功(gong)能(neng)，主(zhu)要(yao)對(dui)低(di)壓(ya)各(ge)出(chu)線(xian)回(hui)路(lu)的(de)電(dian)參(can)數(shu)進(jin)線(xian)查(zha)詢(xun)。支(zhi)持(chi)任(ren)意(yi)時(shi)刻(ke)電(dian)參(can)數(shu)查(zha)詢(xun)，具(ju)備(bei)數(shu)據(ju)導(dao)出(chu)和(he)報(bao)表(biao)打(da)印(yin)等(deng)功(gong)能(neng)。該(gai)報(bao)表(biao)查(zha)詢(xun)供(gong)兩(liang)個(ge)變(bian)電(dian)所(suo)8台變壓器出線各低壓回路的電參數，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度及變壓器溫度。該報表各回路名稱和數據庫關聯，方便用戶修改回路名稱。見圖（7）。
用(yong)電(dian)量(liang)報(bao)表(biao)功(gong)能(neng)，可(ke)選(xuan)擇(ze)時(shi)間(jian)段(duan)進(jin)行(xing)查(zha)詢(xun)，支(zhi)持(chi)任(ren)意(yi)時(shi)間(jian)段(duan)電(dian)度(du)累(lei)計(ji)查(zha)詢(xun)，具(ju)備(bei)數(shu)據(ju)導(dao)出(chu)和(he)報(bao)表(biao)打(da)印(yin)等(deng)功(gong)能(neng)。為(wei)值(zhi)班(ban)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)精(jing)確(que)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)能(neng)報(bao)表(biao)。該(gai)報(bao)表(biao)各(ge)回(hui)路(lu)名(ming)稱(cheng)和(he)數(shu)據(ju)庫(ku)關(guan)聯(lian)，方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)修(xiu)改(gai)回(hui)路(lu)名(ming)稱(cheng)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，顯(xian)示(shi)健(jian)身(shen)中(zhong)心(xin)某(mou)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)的(de)各(ge)配(pei)電(dian)回(hui)路(lu)的(de)精(jing)確(que)用(yong)電(dian)量(liang)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)打(da)印(yin)報(bao)表(biao)，可(ke)以(yi)以(yi)EXCEL格式另存到其他位置。 見圖（8）。
係(xi)統(tong)通(tong)訊(xun)結(jie)構(gou)示(shi)意(yi)圖(tu)，主(zhu)要(yao)顯(xian)示(shi)係(xi)統(tong)的(de)組(zu)網(wang)結(jie)構(gou)，係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)分(fen)層(ceng)分(fen)布(bu)式(shi)結(jie)構(gou)，同(tong)時(shi)監(jian)測(ce)間(jian)隔(ge)層(ceng)設(she)備(bei)的(de)通(tong)信(xin)狀(zhuang)態(tai)。紅(hong)色(se)表(biao)示(shi)通(tong)訊(xun)正(zheng)常(chang)，綠(lv)色(se)表(biao)示(shi)通(tong)訊(xun)故(gu)障(zhang)。見(jian)圖(tu)（9）。
fuhequshiquxianjiemianzhongkezhiguandezhakanhuiludefuheyunxingqingkuang。zhakanshishihelishiqushiquxian，dianjihuamianxiangyinganniuhuocaidanxiangkeyiwanchengxiangyinggongnengdeqiehuan；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個係統的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。見圖（10）。
4 結束語
隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電力監控係統已成為全國各地重點工程項目、標誌性建築/ 大型公共設施等大麵積多變電所用戶的必然選擇，本文介紹的 Acrel-2000/3000 電力監控與電能管理係統在 蘇(su)州(zhou)吳(wu)中(zhong)商(shang)務(wu)中(zhong)心(xin)的(de)應(ying)用(yong)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)對(dui)變(bian)電(dian)所(suo)高(gao)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)回(hui)路(lu)用(yong)電(dian)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)與(yu)電(dian)能(neng)管(guan)理(li)，不(bu)僅(jin)能(neng)顯(xian)示(shi)回(hui)路(lu)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)串(chuan)口(kou)服(fu)務(wu)器(qi)、計算機等組成電力監控係統。係統實現對采集數據的分析、處理，實時顯示變電所內各配電回路的運行狀態，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話框及語音提示，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，不但減少抄表人員的工作量，而且降低了建築的管理成本，是實現管理節電的重要措施和有效途徑。
該係統運行安全、可靠、穩定，為變電所用戶解決用電問題提供了真實可靠的依據，取得了較好的社會效益。［2］
該係統為城市能耗監測平台預留接口，可以無縫接入城市能耗監測平台，實現城市節能管理部門對建築物的能耗進行監控。
文章來源於：《建築節能》2012年第9期。
參考文獻：
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