基于智能電力儀表的電能管理系統(tǒng)設(shè)計與選型方案
1 概述
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到全球的密切關(guān)注，能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)，為了響應(yīng)國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務(wù)。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統(tǒng)一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準(zhǔn)確可靠的計量，才能從真正意義上節(jié)約電能。
安科瑞Acrel-3000系列電能管理系統(tǒng)是緊密把握電力系統(tǒng)用戶的需求，遵循電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而二次開發(fā)的一套具有專業(yè)性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統(tǒng)的電能管理系統(tǒng)。通過遙測和遙控可以合理調(diào)配負荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，有效節(jié)約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了必要條件。同時結(jié)合建科[2008]114號《國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項計量設(shè)計安裝技術(shù)導(dǎo)則》，對電能按照明插座用電、動力用電、空調(diào)用電、特殊用電進行分項計量，為企、事業(yè)單位電能節(jié)能審計提供依據(jù)。
2 電能管理系統(tǒng)宜選智能電力儀表
大型公共建筑電能計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電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計量與節(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）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各分項計量區(qū)的電能數(shù)據(jù)的采集，通過ACREL3000電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能計量管理。
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)的運行信息。電力儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，電能計量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配，達到較佳的性價比。
3 電能管理表計的選型方案
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應(yīng)用場合 |
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型號 |
主要功能 |
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高壓重要回路或低壓進線柜 |
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ACR330ELH |
LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)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(xié)議或DL/T645規(guī)約 |
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低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜 |
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ACR220EL |
LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 |
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動力柜 |
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ACR120EL |
LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 |
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DTSD1352
(ADL3000) |
LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選 |
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照明箱 |
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DTSF1352
(ADL300) |
電流規(guī)格1.5(6)A、
5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復(fù)費率電能統(tǒng)計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協(xié)議或DL/T 645規(guī)約可選 |
三相電能計量 |
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DDSF1352
(ADL100) |
電流、電壓測量；單相電能計量 |
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DDS1352
(ADL10) |
電流規(guī)格5(30)A、電能脈沖輸出、LED同步指示 |
單相電能計量 |
4 電能管理系統(tǒng)
該電能管理系統(tǒng)采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成，見圖1。
站控管理層針對能耗監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況。
網(wǎng)絡(luò)通訊層主要是由通訊管理機、以太網(wǎng)設(shè)備及總線網(wǎng)絡(luò)組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉(zhuǎn)達上位機對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。
現(xiàn)場設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現(xiàn)場總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端，向數(shù)據(jù)中心上傳存儲的能耗數(shù)據(jù)。測量儀表擔(dān)負著最基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實時傳送至數(shù)據(jù)中心。
圖1 系統(tǒng)拓撲圖
5 電能管理系統(tǒng)功能
5.1 Acrel-3000前臺人機交互界面
設(shè)計適合客戶要求的交互界面；標(biāo)準(zhǔn)圖元庫，方便調(diào)用組合；實時數(shù)據(jù)采集和顯示；數(shù)據(jù)信息的自動邏輯計算和處理；設(shè)備參數(shù)遠程更改設(shè)定；合、分閘狀態(tài)顯示和強制操作。
5.2 Acrel-3000曲線及報表管理設(shè)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(shè)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(jù)常用的MS Excel設(shè)置模板并生成相應(yīng)報表，使用戶輕松使用；查詢?nèi)我鈺r刻報表、顯示并打印。
5.3 Acrel-3000后臺數(shù)據(jù)庫管理
應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)庫；存儲指定年限或所有的數(shù)據(jù)信息；軟件系統(tǒng)實現(xiàn)的動態(tài)鏈接庫；實時數(shù)據(jù)信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳。
5.4 Acrel-3000多級權(quán)限用戶管理
密碼登錄后臺，保證設(shè)置安全；高權(quán)限對低權(quán)限管理，分級操作，各權(quán)限均具修改密碼功能。
5.5 Acrel-3000通訊管理設(shè)置
各串口自主配置，操作方便；不同設(shè)備的通訊協(xié)議選擇；通訊波特率自主選擇；系統(tǒng)根據(jù)選擇結(jié)果自動對該前置機某端口所連各設(shè)備進行統(tǒng)一的遙控配置。
5.6 Acrel-3000數(shù)據(jù)采集
可采集和處理電力系統(tǒng)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(guān)狀態(tài)、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預(yù)告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設(shè)備參數(shù)、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災(zāi)報警、防盜報警等。
5.7 Acrel-3000性能指標(biāo)
平均無故障工作時間>30000h；
遙測傳送時間<3s；
遙信量：遙信變位時間<3s，遙信正確率100%；
遙控、遙調(diào)：遙控、遙調(diào)傳送時間<3s，遙控正確率100%；
屏幕畫面調(diào)用響應(yīng)時間<3s；
告警響應(yīng)時間<2s；
畫面實時數(shù)據(jù)更新時間<3s；
開關(guān)量在數(shù)據(jù)庫中更新時間<2s；
模擬量在數(shù)據(jù)庫中更新時間<2s；
系統(tǒng)容量根據(jù)硬件配置的擴充無限擴容。
6 系統(tǒng)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(jiān)控主機 |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設(shè) |
臺 |
8500 |
均可用戶自備，以當(dāng)時市場價格為準(zhǔn)，該報價僅供參考 |
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顯示器 |
三星19寸液晶顯示器 |
臺 |
3000 |
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三星22寸液晶顯示器 |
臺 |
3800 |
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打印機 |
HP LaserJet 1020 A4 |
臺 |
2500 |
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EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
臺 |
4000 |
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UPS電源 |
山特C1KS |
臺 |
5000 |
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山特C2KS |
臺 |
6500 |
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通訊線纜 |
五類線 |
米 |
4.6 |
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屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
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光纖（多模） |
米 |
6.6 |
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通訊機柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
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2200×600×600 |
面 |
5000 |
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光電轉(zhuǎn)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 |
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通訊轉(zhuǎn)換 |
擴展卡ACRNET-PCI/4 |
塊 |
3000 |
擴展卡 |
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串口服務(wù)器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服務(wù)器 |
|
串口服務(wù)器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
|
通訊前置機ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通訊前置機 |
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通訊前置機ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
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通訊前置機ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
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通訊管理機ACRHMI |
臺 |
30000 |
人機界面 |
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組網(wǎng)設(shè)備 |
網(wǎng)絡(luò)交換機EDS-208 |
臺 |
3000 |
局域組網(wǎng) |
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網(wǎng)絡(luò)交換機EDS-408 |
臺 |
8500 |
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監(jiān)控軟件 |
Acrel監(jiān)控組態(tài)軟件V6.0 |
系統(tǒng)組態(tài)軟件
圖形組態(tài)軟件
電能管理軟件
數(shù)據(jù)庫軟件 |
套 |
3萬 |
設(shè)備數(shù)量1～10 |
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4萬 |
設(shè)備數(shù)量11～20 |
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6萬 |
設(shè)備數(shù)量21～40 |
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8萬 |
設(shè)備數(shù)量41～80 |
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10萬元以上 |
設(shè)備數(shù)量80以上 |
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雙機版 |
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套 |
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單機價格×1.5 |
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數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) |
每+1用戶 |
套 |
3000 |
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Web發(fā)布 |
每+1用戶（總用戶數(shù)≤5） |
套 |
5000 |
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電力儀表 |
ACR330ELH |
臺 |
4860 |
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ACR220EL |
臺 |
3880 |
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ACR120EL |
臺 |
3580 |
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導(dǎo)軌式安裝電表 |
DTSD1352 |
臺 |
2050 |
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DTSF1352 |
臺 |
1200 |
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DDSF1352 |
臺 |
600 |
|
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DDS1352 |
臺 |
240 |
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注：電力儀表和導(dǎo)軌式安裝電表可按上述報價的70%優(yōu)惠供應(yīng)。
7 結(jié)束語
隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，電能管理已成為建筑智能化建設(shè)的必然選擇，本文介紹的智能電力儀表，可以實現(xiàn)對電能的分項計量及分時復(fù)費率計量，不僅能實時顯示用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以與計算機等組成電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)。實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，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，為智能建筑的節(jié)能技術(shù)提供參考。該系統(tǒng)方便的電能數(shù)據(jù)庫報表極大地減少了用戶進行電能抄表人力的投入，為管理者進行內(nèi)部計量考核提供了直觀的依據(jù)，為進一步的節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎(chǔ)。系統(tǒng)在浦東圖書館、大慶機場、羅涇礦碼頭等項目中運行，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。
作者簡介：
公司：上海安科瑞電氣股份有限公司
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