市政工程
Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用項目中的應(yīng)用
摘要：隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展、城鎮(zhèn)化率的不斷提高，中國城鎮(zhèn)建筑面積逐年增加，同時建筑的高能耗問題也變得日益凸顯。數(shù)據(jù)顯示：截止至2013年底，中國（城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村）既有建筑面積已達500億平方米以上。另據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部數(shù)據(jù)顯示，中國建筑運行能耗約占全社會總能耗的27.5%，其中大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。本文就中航民用能耗管理系統(tǒng)做一簡單介紹，本系統(tǒng)采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)變電所配電回路用電的實時監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：中航民用 能耗管理 無人值守 節(jié)能改造 智能配電系統(tǒng) 配電自動化
0引言
根據(jù)智能電網(wǎng)研究框架體系，智能電網(wǎng)建設(shè)主要抓住發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度六個環(huán)節(jié)?！芭溆秒姟杯h(huán)節(jié)即為電網(wǎng)用戶端。用戶端消耗著整個電網(wǎng)80%的電能，用戶端智能化用電管理對用戶可靠、安全、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，使用智能儀表以及智能用電管理終端設(shè)備，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向良性互動。
Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)正是針對以上趨勢而研發(fā)的用戶端能耗管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對中航民用變電所內(nèi)的部分重要回路進行計量，通過對監(jiān)測回路用電量的實時計量、存儲、分析，以表格或圖形的形式來顯示整個計量體系用電狀況，找出高能耗點或不合理用能習慣，為有效節(jié)約能源，用戶進一步節(jié)能改造或設(shè)備升級提供準確的數(shù)據(jù)支撐。
本文以中航民用為例，簡單介紹Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用配電系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1、項目介紹
中航民用航電產(chǎn)業(yè)園位于上海紫竹園區(qū)，總投資規(guī)模約10.8億元，占地186畝，計劃分兩期開發(fā)。按照一次規(guī)劃分步實施細則，中航民用航電產(chǎn)業(yè)園分期開展航空電子系統(tǒng)研究開發(fā)平臺、航空電子產(chǎn)業(yè)平臺、航空微電子研發(fā)平臺、民用電子產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新平臺、產(chǎn)業(yè)園配套服務(wù)平臺的建設(shè)。中航民用航電產(chǎn)業(yè)園以“集聚智力和資本優(yōu)勢的生態(tài)產(chǎn)業(yè)園”為建設(shè)目標，規(guī)劃設(shè)計以“綠色”和“生態(tài)”為主題，充分體現(xiàn)低層、低容積率、高綠化率的優(yōu)勢，營造出自然、簡約的國際化科研辦公環(huán)境。
中航民用能耗管理項目主要是針對其一期工程開關(guān)柜內(nèi)安裝的145只ACR220ELH安科瑞網(wǎng)絡(luò)電力儀表和12只ACR30ELH安科瑞網(wǎng)絡(luò)電力儀表實現(xiàn)實時監(jiān)控和相關(guān)電參量的采集、存儲、處理以及顯示。
本項目中甲方負責項目中的線纜購買、鋪設(shè)、儀表連接。我方負責儀表的通訊調(diào)試和系統(tǒng)綜合調(diào)試，且在項目進行過程中提供相應(yīng)的施工布線指導和圖紙深化技術(shù)支持。
2、用戶需求
① 標準的變配電系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況：龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可以顯示各個回路的運行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電機故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。
② 軟件可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。
③ 電壓、電流、功率、功率因數(shù)及頻率等監(jiān)測信息實時刷新，并以一次圖形式直觀動態(tài)顯示。各回路子畫面上顯示該回路各電參量、回路名稱、CT變比、電流越限值及開關(guān)狀態(tài)等信息，且可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)上傳。
④ 對其負載繪制電流趨勢曲線，便于分析該回路配電運行工況
⑤ 越限報警，針對客戶的特定回路來設(shè)置越限報警
⑥ 對各回路的電能集抄功能，并自動生成符合客戶管理需求的用電報表
⑦ 報警事件記錄，便于維護人員來根據(jù)事件發(fā)生的時間性質(zhì)對電路進行維護。
⑧ 系統(tǒng)以Web發(fā)布后可進行遠程網(wǎng)絡(luò)訪問，且可通過Internet訪問。
3、設(shè)計方案
3.1參考標準
系統(tǒng)的設(shè)計滿足以下所列制造和試驗標準：
JGJ/T 16-92 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》
GB/J63-90 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》
GB/T13730 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GB2887 《計算站場地技術(shù)要求》
GB/50198-94 《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》
DL/T 698.31-2010 《第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-通用要求》
DL/T 698.35-2010 《第3-5部分：電能信息采集終端技術(shù)規(guī)范-低壓集中抄表終端特殊要求》
DL/T 698.41-2010 《第4-1部分：通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信》
DL/T 698.42-2010 《第4-2部分：通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議》
DL/T/814-2002 《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》
鑒于中航民用的建筑規(guī)模、性質(zhì)，以及后續(xù)項目的可連帶發(fā)展的性質(zhì)，安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)部根據(jù)用戶的幾點需求以及在相同性質(zhì)工程中的經(jīng)驗，對該建筑的智能配電系統(tǒng)的搭建做以下設(shè)計：中航民用所有監(jiān)控點位現(xiàn)已安裝智能電力儀表，且均采用標準的Modbus-RTU協(xié)議。將現(xiàn)場安裝的智能儀表通過屏蔽雙絞線以手拉手式相連，數(shù)據(jù)總線直接鋪設(shè)至主機所在的值班室。數(shù)據(jù)總線通過數(shù)據(jù)采集器將數(shù)據(jù)傳輸至系統(tǒng)主機。系統(tǒng)示意圖1所示。
圖1
4、系統(tǒng)功能
上位機軟件采用Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)，通過軟件進行設(shè)備配置、數(shù)據(jù)庫變量配置、界面設(shè)計等，完成了在上位機軟件監(jiān)控及電力監(jiān)控的功能。
4.1 功能特點
Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)采用全中文界面，操作簡單方便；運行穩(wěn)定可靠的特點。點擊相應(yīng)快捷按鈕即可進入相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊；系統(tǒng)具有一次系統(tǒng)圖顯示，模擬圖顯示和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖顯示；系統(tǒng)具有人機界面友好，顯示數(shù)據(jù)直觀，方便用戶查閱。
4.2使用說明：
4.2.1登陸界面
軟件的界面可以根據(jù)項目的特點和客戶的要求來設(shè)計。初始界面為“登錄界面”，選擇用戶名，輸入相應(yīng)密碼，則進入查看數(shù)據(jù)，否則無法查看數(shù)據(jù)。
4.2.2通訊示意圖
通訊示意圖為拓撲圖，顯示系統(tǒng)與儀表的通訊是否正常。其中紅色表示正常通訊，綠色表示通訊中斷。界面如圖所示。
通訊示意
4.2.3配電系統(tǒng)圖
配電系統(tǒng)圖顯示整個配電系統(tǒng)的整體架構(gòu)，便于管理人員快速了解配電系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)，參數(shù)界面實時顯示的電力參數(shù)數(shù)據(jù)可以反映配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)。配電系統(tǒng)界面如圖4所示，詳細參數(shù)如圖所示。
由圖5、圖6就可以看出整個配電系統(tǒng)的分布、運行狀態(tài)以及以及主要的電參量。主要的電參量數(shù)據(jù)包括三項電流，三項電壓，進線回路的功勞、電能、功率因數(shù)、回路名稱以及出現(xiàn)回路的相應(yīng)電參量。
4.2.4 電參量報表
電參量報表主要的數(shù)據(jù)包括：三相電壓，三相電流，電能，有功功率，無功功率，功率補償因數(shù)，頻率。
該報表可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間抄表等功能，將每塊電表的顯示數(shù)據(jù)以報表形式呈現(xiàn)，選擇相應(yīng)的柜體，再選擇要查詢的時間，即可顯示電壓，電流，有功功率，無功功率，功率補償因數(shù)，頻率。界面如圖所示
報表打?。捍蛴‘斍皥蟊淼臄?shù)據(jù)；
數(shù)據(jù)保存：將當前報表以Excel表格形式導出到所選擇的位置。
4.2.5 電能報表
電能報表將配電回路用電量報表形式呈現(xiàn)，該報表可以實現(xiàn)系統(tǒng)運行期間的任意時間段內(nèi)的月抄表，日抄表，小時抄表等功能，如下圖所示選擇回路，設(shè)定開始時間和結(jié)束時間，點擊“查詢”按鈕，即可顯示此時間段內(nèi)的用電量，也可以Excel形式導出或打印。界面如圖所示。
4.2.6 電流曲線
電流是配電系統(tǒng)的重要電力參數(shù)。本系統(tǒng)為重要回路設(shè)計了電流曲線，此曲線可以設(shè)置查詢時間，還可以任意放大、縮小某區(qū)間內(nèi)的曲線，便于管理人員準確明了的掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)。界面如圖所示。
4.2.7實時報警和歷史報警
本系統(tǒng)還針對主要電參量的遙測量（包括進線回路的電流、電壓、頻率、功率因素和出線回路的電流越線報警）。也能點擊打開歷史報警調(diào)出歷史報警界面。實時報警主要分為遙測和遙信實時報警。
報警功能能夠幫助管理人員在短的時間內(nèi)定位故障點位，提高了故障的排查效率，保障配電系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。
5、結(jié)束語
隨著用戶端配電系統(tǒng)智能化管理需求的提高。能耗管理系統(tǒng)已成為配電端用戶的必然選擇，本文介紹的Acrel-5000能耗管理系統(tǒng)在中航民用項目中的應(yīng)用，可以實現(xiàn)對中航民用配電系統(tǒng)實時監(jiān)控，不僅能實時顯示配電系統(tǒng)各個回路的運行狀態(tài)，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能，還可以和上層數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的進行分析、處理，實時顯示變電所內(nèi)各配電回路的電能使用狀況、負載越限具有彈出報警對話框及報警聲音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究制定相應(yīng)的用能考核機制。該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為配電系統(tǒng)終端用戶解決各個配電回路的具體用電不明的問題，為后期電力系統(tǒng)的維護及制定節(jié)能措施提供了真實可靠的依據(jù)。
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