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淺談能源計量系統的分析與實現
趙斌
上海安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
摘 要：文章介紹了Acrel-3000能源計量軟件系統結構和功能，不僅可以實時顯示電力運行狀態及用電狀況，還能對數據進行分析處理，以用戶適用的方式展現出來，滿足用戶的需求，實現對采集數據的分析、處理，其生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，極大的方便了用戶的使用，便于配電系統的實時監控與電能的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節能技術提供參考。
關鍵詞：Acrel-3000 能源計量 權限 功能模塊 數據庫
1 概述
能源計量是節能減排量化數據的體現，起著舉足輕重的作用。同時作為一種管理工具和手段，利用能源計量數據的采集，診斷，分析，實施有效管理，科學準確的計量數據能夠指導建筑能源的利用，由此達到節能降耗的目的。此外能源計量還是一種工藝手段，一種測量技術，幫助建筑節能建立科學合理的節能流程，為今后的建筑節能提供科學準確的基礎條件。
為了更好地完成這一任務，及時準確反映各用戶的能源消耗數據，按時足額收繳能源消耗費用，進行成本核算的要求；同時協助廠生產部門調整生產設備運行狀態，達到以最低消耗保障能源供給的目的，根據能源計量統計部門的要求，Acrel(安科瑞)公司開發了Acrel-3000能源計量管理系統，實現了計量數據的自動統計、報表，用戶自動變更等功能，提高了能源計量統計工作的效率，使統計數據的實時性和準確性上了一個臺階。
2 需求分析
根據能源計量管理的運作模式，能源計量統計管理人員對計量管理軟件提出了一系列要求，主要有：
使原有的計量數據庫動態化，能夠增減和更改能源用戶、能源名稱和計量單位等；能自動生成能源計量統計的日、月報表；能夠實時記錄和長期保存生儀化公司各單位的能耗信息；數據修改方便；軟件加密，防止統計數據被越權改動。
對用戶提出的上述各項要求進行具體分析，可見軟件的總體設計方案須做到以下各點方能滿足用戶需求：
為能源計量管理人員提供一個良好的界面，使其可根據各種菜單提示，方便地完成各項操作，為用戶提供兩級權限保護；數據錄入簡單、便捷；要實現能源用戶名稱、計量單位、數據寬度等項目可更改，在保留原有計量數據的基礎上須增添計量單位、計量用戶名稱、日用量、月用量等數據庫；根據用戶提供的時間范圍，能夠實現在任何時候以任何時間段自動生成能源計量統計報表。
3 設計思想
目前市面上的開發軟件很多，使用什么軟件開發應用程序應根據具體情況靈活選擇。經過多年的實踐與開發，安科瑞電氣為企業在變配電監控、數據聯網，電力調度等多個方面提供了系列軟件產品，安科瑞電能管理組態系列軟件可以為企業提供“監控一體化”的整體解決方案，為企業MES系統提供核心歷史數據“引擎”，安科瑞電能管理組態系列軟件包括企業級實時歷史數據庫AcrSpace、工業自動化組態軟件AcrControl、電力自動化軟件AcrNetPower、“軟”控制策略軟件AcrStrategy、通信網關服務器AcrFieldComm、OPC產品、Web門戶工具等，同時具有英文版、繁體、簡體版等版本，安科瑞這些產品不是孤立的，它是一個應用規模可以自由伸縮的體系結構，整個軟件系統都是按照軟件標準而嚴格設計的，其中實時歷史數據庫是全部產品數據的核心，分布式的網絡應用是安科瑞電能管理組態軟件的最大特點，該系列產品可以廣泛的應用于企業信息化、DCS系統、PLC系統、SCADA系統、樓宇IBMS等監控系統中。
4 Acrel-3000能源管理系統
4.1結構
Acrel-3000型電能管理系統可對低壓設備消耗的電能進行分項計量。其軟件運行于windows操作系統，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統。系統除了與本公司自主研發的儀表良好兼容外，還支持數百種硬件設備，包括目前流行的各種板卡、儀表、PLC等。支持各種常用電力通信規約，如部頒CDT規約、POLLING、1801、101、DNP等電力規約。
按照國家對電能計量的相關要求，本系統對耗電量進行分項計量，包括：
1）照明插座用電：為建筑物主要功能區域的照明、插座等室內設備用電。主要包括建筑物內的照明和插座用電、應急照明用電、室外景觀照明用電等。
2）空調用電：主要包括冷熱站用電、空調末端用電。
3）動力用電：主要包括電梯用電、水泵用電、通風機用電等。
4）特殊用電：主要包括信息中心、洗衣房、廚房餐廳、游泳池、健身房或者其他特殊用電。
4.2功能
前臺人機交互界面
設計適合客戶要求的交互界面；標準圖元庫，方便調用組合；實時數據采集和顯示；數據信息的自動邏輯計算和處理；設備參數遠程更改設定；合、分閘狀態顯示和強制操作。
曲線及報表管理設置
客戶要求的電參量的趨勢曲線；正/反向有/無功電度的歷史趨勢；設計滿足客戶需求的各種報表；自動生成電能計量的日、月、年報表；可根據常用的MS Excel設置模板并生成相應報表，使用戶輕松使用；查詢任意時刻報表、顯示并打印。
后臺數據庫管理
應用廣泛的數據庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網絡化數據庫；存儲指定年限或所有的數據信息；軟件系統實現的動態鏈接庫；實時數據信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實現數據遠傳。
多級權限用戶管理
密碼登錄后臺，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。
通訊管理設置
各串口自主配置，操作方便；不同設備的通訊協議選擇；通訊波特率自主選擇；系統根據選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統一的遙控配置。
網絡功能
雙機熱備功能，支持雙機、雙網、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統穩定可靠的運行，配置簡單、方便。網絡上任意一臺機器可指定為I/O服務器（即前置機），網絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數據。
4.3軟件界面
數據采集
可采集和處理電力系統常用的各種遙測量、遙信量、脈沖量等。如：遙測量：電壓、電流、有功、無功等；遙信量：開關狀態、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設備參數、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災報警、防盜報警等。
主界面顯示
可根據現場的設備安裝情況及布局將其用圖形界面形象的表示出來，圖為低壓系統的配電圖。
月抄表數據的查詢
顯示某個月的電表數據，可進行自定義查詢，打印輸出。
5 能源管理表計的選型方案
5.1 高壓回路或低壓進線回路選ACR330ELH儀表
該表為電能質量分析儀表，主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約。外形尺寸：120×120mm，開孔尺寸：108×108mm。適用于高壓重要回路或低壓進線柜，見圖1。
5.2 低壓聯絡或出線回路選ACR220EL電力儀表
該表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯絡柜、出線柜，見圖2。
5.3 動力柜、照明箱選ACR120EL電力儀表或導軌式電表
ACR120EL電力儀表主要功能有：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議。外形尺寸：開孔尺寸80×80mm，開孔尺寸72×72mm。適用于動力柜，見圖3。
DTSD1352導軌式電表主要功能：LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于動力柜，見圖4。
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：126×89×74mm，7模數。適用于照明箱的三相電能計量，見圖5。
照明箱DDSF1352電表主要功能：電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選。外形尺寸：76×89×74mm，4模數。適用于照明箱的電流、電壓測量；單相電能計量，見圖6。
6 系統報價
單位：元（RMB）
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名稱 |
型號 |
單位 |
面價 |
備注 |
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監控主機 |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設 |
臺 |
8500 |
均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考 |
|
顯示器 |
三星19寸液晶顯示器 |
臺 |
3000 |
|
三星22寸液晶顯示器 |
臺 |
3800 |
|
打印機 |
HP LaserJet 1020 A4 |
臺 |
2500 |
|
EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
臺 |
4000 |
|
UPS電源 |
山特C1KS |
臺 |
5000 |
|
山特C2KS |
臺 |
6500 |
|
通訊線纜 |
五類線 |
米 |
4.6 |
|
屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
|
光纖（多模） |
米 |
6.6 |
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通訊機柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
|
2200×600×600 |
面 |
5000 |
|
光電轉換 |
HTB-1000 |
只 |
750 |
遠距離傳輸 |
|
終端盒 |
只 |
60 |
|
尾纖 |
面 |
50 |
|
耦合器 |
面 |
50 |
|
熔接點 |
個 |
50 |
|
通訊轉換 |
擴展卡ACRNET-PCI/4 |
塊 |
3000 |
擴展卡 |
|
串口服務器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服務器 |
|
串口服務器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
|
通訊前置機ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通訊前置機 |
|
通訊前置機ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
|
通訊前置機ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
|
通訊管理機ACRHMI |
臺 |
30000 |
人機界面 |
|
組網設備 |
網絡交換機EDS-208 |
臺 |
3000 |
局域組網 |
|
網絡交換機EDS-408 |
臺 |
8500 |
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監控軟件 |
Acrel監控組態軟件V6.0 |
系統組態軟件
圖形組態軟件
電能管理軟件
數據庫軟件 |
套 |
3萬 |
設備數量1～10 |
|
4萬 |
設備數量11～20 |
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6萬 |
設備數量21～40 |
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8萬 |
設備數量41～80 |
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10萬元以上 |
設備數量80以上 |
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雙機版 |
|
套 |
|
單機價格×1.5 |
|
數據轉發 |
每+1用戶 |
套 |
3000 |
|
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Web發布 |
每+1用戶（總用戶數≤5） |
套 |
5000 |
|
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電力儀表 |
ACR330ELH |
臺 |
4860 |
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|
ACR220ELH |
臺 |
4280 |
|
|
ACR120EL |
臺 |
3580 |
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導軌式電表 |
DTSD1352 |
臺 |
2050 |
|
|
DTSF1352 |
臺 |
1200 |
|
|
DDSF1352 |
臺 |
600 |
|
注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優惠供應。
7 結束語
在電力監控系統中，配置網絡電力儀表具有實施簡明，投資少等顯著優點，可以方便和實時地監控配電系統的運行狀態，對現場的用電設備進行統一管理，免去工作人員到現場記錄的繁瑣工作，系統對各種用電設備的歷史運行數據和狀態進行管理分析，便于維護人員明確設備狀況，制定詳細的設備維護計劃，減少工作人員，提高效率。同時，根據建立的電能計量體系，可以了解、分析建筑總體能耗，提出降耗計劃，采取節能降耗措施，逐步提高用電效率。
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]中國石化儀征化纖股份有限公司產品手冊.
作者簡介：趙斌，男，本科，上海安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統，Email: acrelsh@126.com 手機：13917437076
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