能源管理系統(tǒng)及電力監(jiān)控系統(tǒng)在南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘要：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(guó)城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶(hù)，做好公共建筑節(jié)能工作，對(duì)促進(jìn)和帶動(dòng)全社會(huì)節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，落實(shí)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”重大戰(zhàn)略具有重要意義。本文介紹南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場(chǎng)的各種電參量信號(hào)。系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，通過(guò)Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)及Acrel-5000能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電回路用電監(jiān)測(cè)、管理。

1 引言

相關(guān)地方規(guī)范要求“建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)作為新建建筑設(shè)備設(shè)施系統(tǒng)的組成部分，列入建設(shè)規(guī)劃；南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目屬于大型公共建筑，上海能耗監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)依據(jù)主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能監(jiān)測(cè)工程技術(shù)規(guī)范。

為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與分析及對(duì)危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。需要對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的配電室中進(jìn)線及出線回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時(shí)檢測(cè)報(bào)警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢(shì)曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改。

本技術(shù)條件適用于南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目。供方產(chǎn)品應(yīng)具有高安全性與可靠性、易于擴(kuò)展、便于維修與維護(hù)。供方提供的產(chǎn)品應(yīng)至少滿足本技術(shù)條件，但不僅于此，其技術(shù)性能應(yīng)滿足對(duì)配電室數(shù)據(jù)監(jiān)控的要求。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則GB》

《企業(yè)節(jié)能規(guī)劃編制通則》

《企業(yè)能源審計(jì)技術(shù)通則-GB》

GBT23331-2009《能源管理體系要求》

GB-50052-2009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

能耗計(jì)量裝參照標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 645-1997? ? ? ?多功能電能表通信規(guī)約

DL/T 645-2007? ? ? ?多功能電能表通信規(guī)約

GB/T 19582-2008? ?基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范

3 項(xiàng)目概況

南寧鳳嶺綜合客運(yùn)樞紐站位于鳳嶺北路北側(cè)，南寧鐵路東站南廣場(chǎng)東側(cè)，總占地面積為8.778萬(wàn)平方米，總投資約9.72億元。本項(xiàng)目要解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲(chǔ)，從而降低能源使用費(fèi)用，為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。

4 系統(tǒng)架構(gòu)

Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)及Acrel-5000能源管理系統(tǒng)根據(jù)南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況組網(wǎng)，整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用屏蔽雙絞線直接接至通訊管理機(jī)上，進(jìn)而通過(guò)局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器上。

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)，如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。其中南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備分布如下：配電室多功能儀表為安科瑞品牌AMC72L-E4，共428臺(tái)；樓層儀表為安科瑞品牌DTSD1352-FC，共379臺(tái)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5 能耗管理系統(tǒng)軟件模塊

5.1 綜合能耗主界面

反映建筑物當(dāng)年用能各分類(lèi)能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗，并計(jì)算得到單位面積能耗；

建筑物中的能耗分類(lèi)雖然較多，本次工程采集電能，以下是當(dāng)日逐時(shí)用能曲線；單擊每個(gè)分類(lèi)能耗的上部區(qū)域，可跳轉(zhuǎn)到該分類(lèi)能耗的用能分析主界面；

可通過(guò)下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換；

5.2 分類(lèi)能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

可靈活選擇支路，并統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過(guò)透視表功能強(qiáng)大，用戶(hù)可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過(guò)柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

5.3 分類(lèi)能耗支路非工作日用能

統(tǒng)計(jì)對(duì)各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過(guò)系統(tǒng)靈活設(shè)置

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel；

分類(lèi)能耗支路同比分析統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能；

分類(lèi)能耗支路用能集抄查詢(xún)各支路任意兩個(gè)時(shí)間的表計(jì)讀數(shù)，并計(jì)算出差值；時(shí)間精度到分鐘；

5.4 分類(lèi)能耗支路分時(shí)段用能趨勢(shì)分析

可查詢(xún)?nèi)我恢纺扯螘r(shí)間內(nèi)的用能參數(shù)（例如電壓、電流、功率、功率因素等），具體可查詢(xún)的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān)，查詢(xún)時(shí)不可跨月；

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過(guò)鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動(dòng)；可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序（大值、小值）；數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

5.5 配置選項(xiàng)

依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調(diào)面積、建筑地址等，其中建筑面積等信息將用能單位面積能耗分析；

配置項(xiàng)目中使用的儀表的類(lèi)型、型號(hào)、生產(chǎn)廠家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測(cè)參數(shù)信息，此處配置情況影響能耗統(tǒng)計(jì)、分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)、參數(shù)查詢(xún)功能；

配置項(xiàng)目中使用到的所有計(jì)量?jī)x表，保存計(jì)量?jī)x表的地址、變比、對(duì)應(yīng)的采集器、代碼、監(jiān)測(cè)回路的名稱(chēng)等信息；

配置分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)時(shí)涉及到的計(jì)量表計(jì)、所占比例、運(yùn)算方式等信息，可根據(jù)項(xiàng)目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類(lèi)能耗分項(xiàng)用能分析小模塊中的功能；

配置各部門(mén)用能對(duì)應(yīng)的計(jì)量?jī)x表、運(yùn)算方式、所占比例以及部門(mén)用能計(jì)劃，完成此項(xiàng)配置后將啟用部門(mén)能耗分析功能模塊；

配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)?yīng)的計(jì)量?jī)x表、運(yùn)算方式、所占比例，完成此項(xiàng)配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

6 電力監(jiān)控系統(tǒng)軟件模塊

變電所實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變電所所有回路的運(yùn)行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進(jìn)線和出線的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側(cè)的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所：

遙信和遙測(cè)報(bào)警功能，主要完成對(duì)低壓各出線回路的開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載進(jìn)線監(jiān)控，對(duì)開(kāi)關(guān)變位和負(fù)載越限彈出報(bào)警界面指示具體的報(bào)警位置并聲音報(bào)警，提醒值班人員及時(shí)處理。負(fù)載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。

事件告警記錄功能，主要完成對(duì)查詢(xún)時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的報(bào)警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

參數(shù)抄表功能，主要對(duì)低壓各出線回路的電參數(shù)進(jìn)線查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢(xún)，具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表查詢(xún)南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程配電室進(jìn)出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報(bào)表各回路名稱(chēng)和數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示：

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，同時(shí)監(jiān)測(cè)間隔層設(shè)備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

7 前景展望

根據(jù)南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目能耗運(yùn)行效果分析，建立典型能耗分析模型，統(tǒng)一分析。在當(dāng)今配電設(shè)施的應(yīng)用中，項(xiàng)目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)在南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅能顯示回路用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與串口服務(wù)器、計(jì)算機(jī)等組成電力監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內(nèi)各配電回路的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對(duì)話框、語(yǔ)音提示，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，該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定，為項(xiàng)目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據(jù)，取得了較好的企業(yè)效益。

7.1 建立建筑能耗計(jì)量體系，把握建筑能耗，發(fā)現(xiàn)能耗黑幕，節(jié)能改造更有針對(duì)性，同時(shí)通過(guò)計(jì)量收費(fèi)、績(jī)效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

7.2 選擇節(jié)能設(shè)備（變頻器、熱量回收裝置）。

7.3? 再好的節(jié)能設(shè)備，管不住浪費(fèi)也無(wú)法發(fā)揮節(jié)能效果，通過(guò)增加自動(dòng)化節(jié)能設(shè)備，制定設(shè)備運(yùn)行策略，減少人為干預(yù)，集中管控，使節(jié)能設(shè)備正在實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

7.4 通過(guò)能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數(shù)據(jù)量化節(jié)能改造成果，很大程度的展現(xiàn)節(jié)能效果。

8 結(jié)束語(yǔ)

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(guó)城鎮(zhèn)總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶(hù)，做好南寧鳳嶺客運(yùn)站交通樞紐工程項(xiàng)目的節(jié)能工作，對(duì)促進(jìn)和帶動(dòng)節(jié)能工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義。