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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定
【摘要】：隨著電力網絡的不斷發展，用電負荷的持續增長，各種新型負載的不斷涌現，用戶更加關注電能質量的問題，同時對節能減排也提出了更加嚴格的要求，用戶需要更加有效的電能管理解決方案，來應對上述變化帶來的挑戰，以實現變配電系統的持續、高效、低耗的運行。本文通過紹興黃金時代大廈的電能管理應用，介紹電能管理系統在建筑行業的應用。
【關鍵詞】：商業建筑；網絡電力儀表；電能管理；
1 項目概述及建設目標
紹興黃金時代大廈位于浙江省紹興市，緊臨梅龍湖，西側為迪蕩B5地塊財智大廈，項目共三幢高層，25-300㎡精裝層高4.5米可創新疊加空間，主要為100平米以上辦公室，三棟建筑分別為A、B、C三棟大樓，均為19層高建筑。
根據設計圖紙要求，本項目需要對黃金時代大廈各動力箱、照明箱等終端配電箱內各用電回路用電量進行電能管理，系統通過多功能的電能計量表計、通訊網絡和計算機軟件，實現各用電設備在運行過程中的實時數據采集、數據計算、數據統計、用電分析等，保證復雜供配電系統的安全可靠系數，實現故障快速響應；全面掌握大廈能源消耗的成本結構，確保節能計劃和措施順利實施；科學、智能管理，提高效率，降低損耗，實現經營成本最優化。系統由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層構成。系統要求盡量減少集中采集數據的裝置以保證系統的通訊可靠性。
2 電能管理系統的設計
在監控系統的設計中，充分考慮了建筑自身特性，以及電力系統的實際結構、電力系統的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時也有利于系統功能的實現。
紹興黃金時代大廈包括19層高建筑，均為辦公建筑及酒店式公寓，整個大廈電能消耗主要為各辦公室、酒店式公寓用電以及公共部分用電。在配電系統設計中，已經保證了每棟樓每層一個配電箱，負責該層設備用電，配電箱電源引至變電所。這個保證了配電系統的完整，清晰，因此我們在做電能計量時，需要對樓層各進出線回路 進行分別計量，搭建完整的計量體系，因為對配電環節而言，進線電能與饋線電能消耗之和誤差應在合理范圍內。把進線電能計量作為一級計量，饋線電能計量為二級計量，那么一級計量與二級計量值之和誤差應在合理范圍內，極限值為2%。如果誤差超出合理范圍，則發生了計量體系外的電能消耗，也就是偷電、私接私用，不僅造成經濟上的損失，而且會有安全隱患。搭建完整的計量體系，可以及時發現這種非正常用電問題。
2.1 計量設備的選擇
紹興黃金時代大廈的電能管理系統的現場計量部分通過電能計量電表來實現，根據進出線以及不同用電設備的用電特性，選擇符合各自用電特性的計量電表：配電箱進線回路采用三相多功能電子式計量電表，二次接入；三相出線回路采用三相電子式普通電表，直接 接入；單相出線回路采用單相電子式普通電表，直接接入。所有電表均采用導軌式安裝，三棟樓共計1645臺導軌式電度表。
2.2 電能管理系統網絡構成
系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為三層：監控層、通訊網絡層和現場控制層。系統使用高可靠性工業控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。
監控層包括工程師站和遠動通信站，包含監控計算機、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-3000電能管理軟件，其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數據傳輸協議讀取通訊管理機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況；電能計量管理功能設計各種符合用戶的報表格式，報表內數據嚴格按照各種標準進行計量，搭建完整的計量體系，用戶只需查找打印即可，極大的方便了操作，提高了工作效率。
通訊網絡層包括通訊管理機、光電轉換器、數據采集箱以及通訊光纖網絡等設備，網絡結構如下圖所示：
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2.3 主要設計參考標準
GBT 14598.300-2008 《微機變壓器保護裝置通用技術要求》
DL/T 5430-2009 《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》
GB/T 50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》
《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》
DL 448-91 《電能計量裝置管理規程》
ISO/IEC11801 《國際綜合布線標準》
2.4 電能管理系統軟件功能設計
系統依據客戶實際需求進行設計，并實現了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打印；系統負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。
數據的采集與處理
通過高精度智能儀表以技術手段實現自動化全實時、高密度的實時用能監測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監視現場儀表的回傳數據，對電能進行合理的管控和預警，及時發現并改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。
電能分項、分支路計量
將用電（照明插座、動力等）消耗進行分項統計，分項報表的實現幫助用戶對各分項用電消耗了如指掌；統計各區域、各樓層、各回路電能消耗，準確定位用電消耗大戶，制定節能績效考核制度，推動節能降耗的真正有效執行。為用能重點設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養記錄，為設備的運行維護提供依據。
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用電管理及計量體系的搭建
為了實現對紹興黃金時代大廈各回路用電量的監管，系統設計了用電管理報表，系統通過對有功電度的采集，按照回路名稱的不同。按照計量體系搭建原則，自動生成日報表、月報表和年報表，將各進線回路與出線回路電能消耗量在同一張報表中體現出來，并計算出線回路用電量之和，出線回路與進線回路誤差、誤差百分比（誤差百分比是否超標）等，幫助用戶及時發現這種非正常用電問題。
同時電能管理系統可對某一回路的某一時間段內的用電量進行查詢，可以幫助物業建立有效的用能管理考核制度。通過系統的建設和制度的建立，使各入駐企業管理辦公人員節能意識大大提高，有效的節約了企業管理辦公能源消耗。
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3 供配電設計中應用電能管理系統的意義
綜上所述，電能管理系統幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運營成本，電能管理系統能夠有效確保電網管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設計中不可或缺的重要組成部分。電能管理系統的通信、故障報警、數據存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統的運行狀態,并能迅速傳遞出操作指令，由于監控設備對數據的傳遞都是通過網絡傳輸來實現，因此，不同的電能管理系統可以設計不同的組網方式,確保數據信息能夠迅速、精準的進行傳輸。另一方面，在建筑、企業配電系統設計中運用電能管理系統，應該根據實際情況選擇監控設備。
在商務樓、寫字樓等場所設置電能管理系統，可以實現對建筑內電能計量分項、分支、分區域管理，不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內各個配電回路的運作狀態，當樓內電力系統的負載越標時，電能管理系統能夠迅速報警，發出語音提示。另外，電能管理系統還能夠生成報表、曲線圖等統計信息，便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。
參考文獻
[1]安科瑞《能效管理系統設計安裝圖冊》
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理系統.
技術交流：021-69158305 手機：18702111892 郵箱：2880157852@qq.com
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