解讀滬建交【2008】828號(hào)文
－談電力儀表在建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用
劉輝1王曉明2 陸明2
1.華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201801；
2. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801;
Read HuJianJiao 【2008】828 file
—analyses on application of power meter in building energy- subentry measure
Liu Hui，, Lu Ming
摘要: 以滬建交【2008】828號(hào)文件指導(dǎo)方針為依據(jù)，介紹了電力儀表的特點(diǎn)及選型方案，電力儀表的通訊功能，并介紹了電力儀表的組網(wǎng)及ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)，并以實(shí)例驗(yàn)證了電力儀表及系統(tǒng)在建筑節(jié)能計(jì)量中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 電力儀表 ACREL5000 建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量
Abstract: According to guidelines of HuJianJiao 【2008】828 file, characters and select scheme of power meter are introduced. Power meter could make up of background power ACREL5000, and validate the application of power meter in building energy-saving measure by practical example.
Key words: power meter, ACREL5000, building energy- subentry measure
0引言
根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)建筑能耗已成為一個(gè)國家總能耗的重要組成部分，發(fā)達(dá)國家的建筑能耗占其總能耗的30－40％，現(xiàn)有400多億平方米的建筑，在使用過程中采暖、空調(diào)、通風(fēng)、照明、動(dòng)力等方面消耗的能量已占全國總能耗的30%左右，上海市建筑能耗為全市總能耗的25.4％。電能作為二次能源，具有很高的終端利用效率，也更清潔和便于使用。因此對建筑運(yùn)行能耗而言，電力消耗已成為建筑物的主要能耗，根據(jù)對上海市公共建筑的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)表明，商場、辦公樓和賓館，單位建筑面積的年耗電量為70~300kWh/平方米，相當(dāng)于普通居民住宅的10~20倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。而從各種公共建筑能耗比例分析來看，上海屬于夏熱冬冷地區(qū)，公共建筑的運(yùn)行能耗以空調(diào)能耗為主，但電氣照明與動(dòng)力能耗也相當(dāng)高，尤其是商場與辦公樓二者占總能耗的50％以上，因此，應(yīng)該重視大型公建的節(jié)能工作。
一方面，我國大型公共建筑用電巨大其建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑面積的4%，但能耗缺占總耗電的22%。另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為用電節(jié)能決策的制定提供參考。為此，上海市建設(shè)和交通委員會(huì)制定并印發(fā)滬建交[2008]828號(hào)《加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》，來加強(qiáng)公共建筑節(jié)能運(yùn)行管理，將節(jié)能減排各項(xiàng)工作目標(biāo)和任務(wù)逐級分解落實(shí)，建立節(jié)能監(jiān)管體系和長效用能檢查、考核機(jī)制，完善用能計(jì)量設(shè)計(jì)。
電力在日常生產(chǎn)生活中起到了越來越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑實(shí)行電能計(jì)量管理，可準(zhǔn)確、及時(shí)了解各機(jī)電設(shè)備的能耗狀況，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的能耗漏洞，使節(jié)能改造對癥展開，并使各種節(jié)能措施的實(shí)施效果得以客觀的反映和評價(jià)及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象，為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。
1 滬建交【2008】828號(hào)文解讀
滬建交〔2008〕828號(hào)規(guī)定從2009年1月1日起，單體建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑、市（區(qū)）兩級國家機(jī)關(guān)辦公建筑、申請國家和本市的建筑節(jié)能示范項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：
l 建筑照明功率密度（LPD）應(yīng)當(dāng)達(dá)到現(xiàn)行《建筑照明設(shè)計(jì)準(zhǔn)》（GB50034）的照明節(jié)能目標(biāo)值要求。
l 采用的房間空調(diào)器，其能效比（EER）不應(yīng)低于《空間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能源效率等級》在（GB12021.3-2004）中的2級標(biāo)準(zhǔn)要求。
l 按照《技術(shù)導(dǎo)則》要求設(shè)置建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)。
l 對要求設(shè)置建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)的項(xiàng)目，建設(shè)單位在組織工程項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時(shí)應(yīng)當(dāng)納入竣工驗(yàn)收的內(nèi)容。市或者區(qū)（縣）建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)督檢查。
l 建筑物能耗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括：監(jiān)測建筑物中各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)采集通道。
l 能耗數(shù)據(jù)采集方式分為自動(dòng)和人工采集兩種。對建筑物耗煤（液化石油、人工煤氣、汽油、柴油、煤油）等能耗量，在無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集情況下，應(yīng)當(dāng)通過人工采集方式輸入能耗監(jiān)測系統(tǒng)；對建筑物能耗監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)計(jì)量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)通過RS485接口，并采用TCP/IP通信協(xié)議自動(dòng)和實(shí)時(shí)上傳能耗數(shù)據(jù)。
2 電力儀表在建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案
大型公共建筑電能計(jì)量宜采用智能電力儀表作為內(nèi)部管理電表，電力儀表在用戶安裝供電部門收費(fèi)電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計(jì)量與節(jié)能管理的需要安裝，用于建筑內(nèi)部電量的統(tǒng)計(jì)與管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計(jì)量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各分項(xiàng)計(jì)量區(qū)的電能數(shù)據(jù)的采集，通過ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能計(jì)量管理。
電力儀表是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計(jì)的。它能高精度的測量所有常用的電力參數(shù)，如三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。電力儀表功能、型號(hào)繁多，價(jià)格也各不相同，電能計(jì)量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配，達(dá)到較佳的性價(jià)比。
根據(jù)滬建交[2008]828號(hào)文件，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實(shí)行分類計(jì)量，對電量按動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量管理。因此，針對宿舍、商鋪、賓館客房等需單獨(dú)計(jì)量的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；
DDS1352單相電表，又稱為ADL10；單相電能計(jì)量表，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個(gè)模數(shù)（即寬為18mm），一次zui大接入單相電流30A，精度1.0級。該儀表尺寸小，價(jià)格低，缺點(diǎn)是沒有通訊功能，不能組網(wǎng)，但有脈沖輸出可與ARTU-P32連接進(jìn)行組網(wǎng)。
DDSF1352單相電表，又稱為ADL100，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個(gè)模數(shù)，一次zui大接入單相電流為80A，精度1.0級，可測量電壓、電流，具有峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對單相電能的計(jì)量，常用在配電箱內(nèi)。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖1所示：
針對用電設(shè)施按照明與插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對學(xué)校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計(jì)量時(shí)，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。
采用DTSF1352三相四線電表（見圖2），又稱ADL300，用于三相電能計(jì)量，具有尖、峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個(gè)模數(shù)，可安裝在照明箱或動(dòng)力箱中，一次zui大接入三相電流80A，80A以上可經(jīng)電流互感器二次接入，精度0.5級，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議或DL/T645通訊規(guī)約，可組網(wǎng)[1]。
ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表，可以很方便地安裝在配電柜（箱）背面的導(dǎo)軌上，不需要對面板進(jìn)行開孔，這種一對一式的計(jì)量，對于系統(tǒng)的檢修維護(hù)是非常方便的。
采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，開孔為76mm×76mm，規(guī)格為220/380V、，電流經(jīng)互感器二次接入，精度0.5級，可測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等電參量，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議。
對于一些重要回路需檢測諧波含量的，可采用ACR230ELH多功能電表，滬建交[2008]828號(hào)文規(guī)定，在變壓器低壓側(cè)（AC230／400V）總進(jìn)線處，應(yīng)當(dāng)設(shè)置多功能電能表，至少具有監(jiān)測和計(jì)量三相電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、有功電能、zui大需量、總諧波含量和2-21次各次諧波分量的功能。因此，采用ACR230ELH多功能電表，嵌入式安裝在配電柜門板上，面框尺寸為96mm×96mm，除測量所有電參量外，還具有zui大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù)、波形因子、電流電壓不平衡度、正負(fù)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柜中的實(shí)際應(yīng)用如圖3所示。
3電力儀表的組網(wǎng)
電力儀表可作為內(nèi)部管理電表單獨(dú)使用，取代大量傳統(tǒng)的模擬儀表，亦可作為電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)的前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，使得組網(wǎng)輕松便捷，是實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)集成的理想選擇。
儀表之間采用屏蔽雙絞線進(jìn)行總線型連接，圖4所示為ACR120EL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對配電系統(tǒng)的現(xiàn)場電力儀表進(jìn)行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控主機(jī)，將分散的儀表連接為一個(gè)有機(jī)的整體。
4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)的功能
ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場情況，采用現(xiàn)場總線以光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)或無線等組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)電能集抄與電能計(jì)量功能。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、現(xiàn)場電力儀表計(jì)量裝置為基本工具，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層（如圖5）。
電力儀表用屏蔽雙絞線相互連接起來，與通訊服務(wù)器、交換機(jī)、工業(yè)級計(jì)算機(jī)等組成一個(gè)后臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對配電系統(tǒng)的監(jiān)控以及電能計(jì)量的管理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能：
（1）實(shí)時(shí)采集與顯示運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)，有功電能等，為正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)量管理、事故發(fā)生時(shí)的故障原因分析提供依據(jù)。
（2）監(jiān)視電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如高、低壓進(jìn)線斷路器等各種類型開關(guān)當(dāng)前分、合狀態(tài)，是否正常運(yùn)行，如發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警。
（3）對建筑物內(nèi)所有設(shè)備的用電量進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，包括動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電、特殊用電等，并可生成各種報(bào)表及分析曲線等供用戶查詢使用。
（4）事件記錄與故障報(bào)警，系統(tǒng)對所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具有詳細(xì)的記錄功能，對開關(guān)變位、參量越限等信息還具有報(bào)警功能。
5 應(yīng)用案例
上海世博村（A地塊）VIP生活館項(xiàng)目定位于五酒店，是 2010 年上海世博會(huì)配套世博村項(xiàng)目中規(guī)格zui高的酒店。VIP 生活館工程占地面積約為25500平方米 ，總建筑面積66000 平米，建筑高度約95米 ，地上部分26層 ，地下為2 層，共有客房443間。生活館電能管理系統(tǒng)采用ACREL5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)及中壓微機(jī)保護(hù)裝置和多功能電力儀表來實(shí)時(shí)保護(hù)線路和采集電參量數(shù)據(jù)，所有的中壓微機(jī)保護(hù)裝置和電力儀表均通過現(xiàn)場總線進(jìn)行組網(wǎng)，在中控室對現(xiàn)場各回路用電狀況實(shí)行監(jiān)測，并進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，自動(dòng)生成用電日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表以及電能計(jì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等，為管理人員的分析、決策提供參考。
該項(xiàng)目電能管理系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，站控管理層是人機(jī)交互的直接窗口，主要由工控機(jī)、打印機(jī)等組成。通訊管理層主要由通訊服務(wù)器和交換機(jī)等組成，是數(shù)據(jù)信息交互的橋梁，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集與傳輸?shù)耐瑫r(shí)，轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備的各種命令?，F(xiàn)場設(shè)備層的電力儀表主要為ACR系列多功能電表，低壓進(jìn)線回路及重要饋線回路選用ACR系列多功能諧波電表，整個(gè)系統(tǒng)分為樓層和變電所部分。
監(jiān)控室電能管理系統(tǒng)通過現(xiàn)場設(shè)備和通信系統(tǒng)提供的傳輸通道，完成對各用電回路的數(shù)據(jù)采集，信息經(jīng)分析、處理，以報(bào)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系統(tǒng)的運(yùn)行及電能使用狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象，從而節(jié)約用電。在需要時(shí)，還可提供快捷的遠(yuǎn)程控制手段，完成對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的改變以及事故情況的處理。圖6給出了生活館電能計(jì)量查詢表，很清楚的顯示出各分項(xiàng)用電的使用情況。圖7是系統(tǒng)給出的生活館照明、空調(diào)及插座等分項(xiàng)用電量的餅圖，很直觀地顯示出分項(xiàng)用電量的百分比。
6結(jié)束語
隨著社會(huì)的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能管理已成為大型公共建筑的必然選擇，本文介紹的電力儀表及ACREL5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對電能的分項(xiàng)及分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量，不僅能顯示用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報(bào)表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析、研究。該系列電力儀表及系統(tǒng)運(yùn)行可靠，穩(wěn)定，在很多大型公建中成功應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].滬建交【2008】828號(hào)《加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》
作者簡介：
王曉明（1982－），男，漢族，本科，工程師，主要研究方向?yàn)橹悄芙ㄖ┡潆姳O(jiān)控系統(tǒng)
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