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淺談能源計量系統(tǒng)的分析與實現(xiàn)
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(tǒng)結構和功能，不僅可以實時顯示電力運行狀態(tài)及用電狀況，還能對數(shù)據(jù)進行分析處理，以用戶適用的方式展現(xiàn)出來，滿足用戶的需求，實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)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(tǒng)的實時監(jiān)控與電能的遠程抄表與分析研究，為智能建筑的節(jié)能技術提供參考。
關鍵詞：Acrel-3000 能源計量 權限 功能模塊 數(shù)據(jù)庫
1 概述
能源計量是節(jié)能減排量化數(shù)據(jù)的體現(xiàn)，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(shù)據(jù)的采集，診斷，分析，實施有效管理，科學準確的計量數(shù)據(jù)能夠指導建筑能源的利用，由此達到節(jié)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(jié)能建立科學合理的節(jié)能流程，為今后的建筑節(jié)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(shù)據(jù)，按時足額收繳能源消耗費用，進行成本核算的要求；同時協(xié)助廠生產部門調整生產設備運行狀態(tài)，達到以最低消耗保障能源供給的目的，根據(jù)能源計量統(tǒng)計部門的要求，Acrel(安科瑞)公司開發(fā)了Acrel-3000能源計量管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了計量數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計、報表，用戶自動變更等功能，提高了能源計量統(tǒng)計工作的效率，使統(tǒng)計數(shù)據(jù)的實時性和準確性上了一個臺階。
2 需求分析
根據(jù)能源計量管理的運作模式，能源計量統(tǒng)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(shù)據(jù)庫動態(tài)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(tǒng)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(shù)據(jù)修改方便；軟件加密，防止統(tǒng)計數(shù)據(jù)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(jù)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(shù)據(jù)錄入簡單、便捷；要實現(xiàn)能源用戶名稱、計量單位、數(shù)據(jù)寬度等項目可更改，在保留原有計量數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫；根據(jù)用戶提供的時間范圍，能夠實現(xiàn)在任何時候以任何時間段自動生成能源計量統(tǒng)計報表。
3 設計思想
目前市面上的開發(fā)軟件很多，使用什么軟件開發(fā)應用程序應根據(jù)具體情況靈活選擇。經過多年的實踐與開發(fā)，安科瑞電氣為企業(yè)在變配電監(jiān)控、數(shù)據(jù)聯(lián)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(tài)系列軟件可以為企業(yè)提供“監(jiān)控一體化”的整體解決方案，為企業(yè)MES系統(tǒng)提供核心歷史數(shù)據(jù)“引擎”，安科瑞電能管理組態(tài)系列軟件包括企業(yè)級實時歷史數(shù)據(jù)庫AcrSpace、工業(yè)自動化組態(tài)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(guī)�？梢宰杂缮炜s的體系結構，整個軟件系統(tǒng)都是按照軟件標準而嚴格設計的，其中實時歷史數(shù)據(jù)庫是全部產品數(shù)據(jù)的核心，分布式的網絡應用是安科瑞電能管理組態(tài)軟件的最大特點，該系列產品可以廣泛的應用于企業(yè)信息化、DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、樓宇IBMS等監(jiān)控系統(tǒng)中。
4 Acrel-3000能源管理系統(tǒng)
4.1結構
Acrel-3000型電能管理系統(tǒng)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(tǒng)，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系統(tǒng)。系統(tǒng)除了與本公司自主研發(fā)的儀表良好兼容外，還支持數(shù)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(guī)約，如部頒CDT規(guī)約、POLLING、1801、101、DNP等電力規(guī)約。
按照國家對電能計量的相關要求，本系統(tǒng)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(qū)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(shù)據(jù)采集和顯示；數(shù)據(jù)信息的自動邏輯計算和處理；設備參數(shù)遠程更改設定；合、分閘狀態(tài)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(jù)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(shù)據(jù)庫管理
應用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網絡化數(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。
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(xié)議選擇；通訊波特率自主選擇；系統(tǒng)根據(jù)選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)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(shù)據(jù)。
4.3軟件界面
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：開關狀態(tài)、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(shù)、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(jù)現(xiàn)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(tǒng)的配電圖。
月抄表數(shù)據(jù)的查詢
顯示某個月的電表數(shù)據(jù)，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(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。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(lián)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(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。外形尺寸：96×96mm，開孔尺寸：88×88mm。適用于低壓聯(lián)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(tǒng)計、最大需量統(tǒng)計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協(xié)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(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。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。適用于動力柜，見圖4。
DTSF1352導軌式電表主要功能：電流規(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(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。外形尺寸：126×89×74mm，7模數(shù)。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(guī)格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統(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。外形尺寸：76×89×74mm，4模數(shù)。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(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 |
臺 |
8500 |
均可用戶自備，以當時市場價格為準，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 |
|
三星22寸液晶顯示器 |
臺 |
3800 |
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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 |
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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 |
|
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 |
設備數(shù)量1～10 |
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4萬 |
設備數(shù)量11～20 |
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6萬 |
設備數(shù)量21～40 |
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8萬 |
設備數(shù)量41～80 |
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10萬元以上 |
設備數(shù)量80以上 |
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雙機版 |
|
套 |
|
單機價格×1.5 |
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數(shù)據(jù)轉發(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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ACR220ELH |
臺 |
4280 |
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ACR120EL |
臺 |
3580 |
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導軌式電表 |
DTSD1352 |
臺 |
2050 |
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DTSF1352 |
臺 |
1200 |
|
|
DDSF1352 |
臺 |
600 |
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注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優(yōu)惠供應。
7 結束語
在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，配置網絡電力儀表具有實施簡明，投資少等顯著優(yōu)點，可以方便和實時地監(jiān)控配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)，對現(xiàn)場的用電設備進行統(tǒng)一管理，免去工作人員到現(xiàn)場記錄的繁瑣工作，系統(tǒng)對各種用電設備的歷史運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)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(jù)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(jié)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(jiān)控與電能管理系統(tǒng)，Email: acrelsh@126.com 手機：13917437076
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