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基于DDSF1352/DTSF1352電表的低壓終端電能管理

閱讀:141發(fā)布時間:2011-1-21

 

基于DDSF1352/DTSF1352電表的低壓終端電能管理
 
周中1,李一力2王曉明1
         1 上海安科瑞電氣股份有限公司,上海嘉定 201801;
 2  清華大學(xué)建筑節(jié)能中心  北京海淀 100840
 
摘 要:鑒于公共建筑電能消耗主要集中在低壓終端的現(xiàn)狀,為了實(shí)現(xiàn)對終端用戶用能的量化管理,在公共建筑低壓配電系統(tǒng)中加裝電能計(jì)量裝置,實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量管理十分必要。本文介紹一種采用現(xiàn)場總線的數(shù)字式復(fù)費(fèi)率電能表,以及利用該表組成的電能管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電能管理的實(shí)際案例。
關(guān)鍵詞:DDSF1352/DTSF1352電表;電能管理系統(tǒng);工程案例
引言
由*總理簽署的中華人民共和國*令第531號《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》已經(jīng)2008年7月23日*第18次常務(wù)會議通過,自2008年10月1日起施行。《條例》第十四條明確指出:公共機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度,區(qū)分用能種類、用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量,并對能源消耗狀況實(shí)行監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。建質(zhì)〔2006〕277號文《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——節(jié)能專篇 電氣分冊》提出電氣回路要加裝電能計(jì)量裝置,而江蘇、上海也分別推出蘇建科〔2007〕217號文《江蘇省公共建筑用能計(jì)量設(shè)計(jì)規(guī)定》和滬建交〔2008〕828號文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》,進(jìn)一步明確提出對主要用電設(shè)施分項(xiàng)計(jì)量,對辦公樓、商場、宿舍等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元;對醫(yī)療病房、賓館客房、學(xué)校教室應(yīng)按樓層或功能分區(qū)計(jì)量等等,并納入審圖和竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)之中。
   目前終端電能計(jì)量表計(jì)的安裝普遍采用傳統(tǒng)壁掛式的安裝方式,存在體積大,安裝不方便等缺點(diǎn)。而DDSF1352/DTSF1352導(dǎo)軌式安裝電表采用模數(shù)化設(shè)計(jì),具有體積小、易安裝、易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn),易于實(shí)現(xiàn)終端配電電能計(jì)量。便于配電系統(tǒng)加裝電度表的改造。
1        DDSF1352/DTSF1352電表簡介
1.1產(chǎn)品特點(diǎn)
DDSF1352/DTSF1352單、三相電子式復(fù)費(fèi)率電表,采用DIN35mm軌道安裝,結(jié)構(gòu)模數(shù)化設(shè)計(jì),寬度與微型斷路器匹配,分別是4和7個模數(shù),可方便安裝于照明箱內(nèi)(見圖1)。一次接入zui大電流20(80)A,80A以上需外接CT,變比zui大可擴(kuò)至6000/。電表帶RS485通訊接口,支持MODBUS-RTU協(xié)議或DL/T645規(guī)約。接線端子上的透明翻蓋與外殼可鉛封,達(dá)到防竊電的目的。該表除用于企事業(yè)內(nèi)部電能計(jì)量考核管理外,經(jīng)供電部門測試校驗(yàn)合格后,還可作為貿(mào)易結(jié)算表使用。該產(chǎn)品符合GB/T 17215-2002《1級和2級靜止式交流有功電能表》,GB/T 15284-2002《多費(fèi)率電能表特殊要求》等標(biāo)準(zhǔn)要求。
    
 圖1 電表外形及安裝方式
1.2    設(shè)計(jì)原理
1.2.1    單相DDSF1352電表設(shè)計(jì)原理
DDSF1352單相復(fù)費(fèi)率電能表采用ADI公司技術(shù)ADE7169F16片上系統(tǒng)的單芯片設(shè)計(jì)完成。ADE7169集成了高精度計(jì)量單元模塊和8052的MCU及其外圍模塊,計(jì)量模塊計(jì)量精度高、能測量各相電流、電壓有效值、各相及總的有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率等運(yùn)行參數(shù),過載倍數(shù)大。片上8052的MCU帶有16K FLASH和512B RAM和多種外設(shè)模塊,支持低功耗溫度補(bǔ)償?shù)钠蟁TC模塊、LCD驅(qū)動模塊、電源管理模塊、SPI/I2C接口模塊和UART通訊模塊等,用一片ADE7169就能實(shí)現(xiàn)單相復(fù)費(fèi)率多功能電能表設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)框圖如圖2。        
     
      圖2 單相DDSF1352電表原理框圖
1.2.2三相DTSF1352電表設(shè)計(jì)原理
DTSF1352 三相電子復(fù)費(fèi)率電能表采用計(jì)量芯片ATT7030A和飛思卡爾公司的8位單片機(jī)M68HC908LJ12實(shí)現(xiàn)。其原理為:線路上實(shí)時電壓、電流經(jīng)高精度互感器耦合,采樣電路分別采樣后,送到電量計(jì)量芯片ATT7030A(A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,通過片內(nèi)DSP運(yùn)算后輸出電能脈沖),通過脈沖送到MCU中,并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時段完成分時有功、無功電量計(jì)量和zui大需量計(jì)算,分別作出相應(yīng)處理,并存貯到EEPROM中;同時實(shí)現(xiàn)顯示和輸出、RS485串行數(shù)據(jù)傳輸。具體設(shè)計(jì)框圖如圖3。
   
        圖3 三相DTSF1352電表原理框圖
 應(yīng)用案例
2.1一次方案
以某理工大學(xué)學(xué)生宿舍樓為例。該樓有4層,每層有24間宿舍,配有公共衛(wèi)生間、洗衣房、公共浴室,電氣一次方案見圖4??偱潆娤溥M(jìn)線回路安裝有屏裝式ACR230ELH多功能電力儀表,計(jì)量宿舍總電量。包括三相有功電度、無功電度、功率、功率因數(shù)、電流、電壓、頻率以及分相電量等共34項(xiàng)電參量。電流、電壓2~31次分次諧波分量,電流、電壓不平衡度,電流、電壓正、負(fù)零序分量檢測和分析。每個樓層、應(yīng)急照明、風(fēng)機(jī)、預(yù)留電氣干線分別由7臺DTSF1352電表負(fù)責(zé)計(jì)量三相有功電度,電表可與CM1斷路器對應(yīng)并列導(dǎo)軌式安裝,也可集中安裝在箱內(nèi)上方。每一樓層的宿舍房間、公共衛(wèi)生間、洗衣房、走廊電能由27臺單相電表DDSF1352負(fù)責(zé)計(jì)量,公共浴室由1臺三相DTSF1352計(jì)量。
 
 圖4 宿舍樓電氣一次方案
2.2系統(tǒng)組網(wǎng)
配電系統(tǒng)一次方案圖列出了總配電箱及宿舍一層照明箱配電箱的支路數(shù)及各支路電能表的型號。為滿足智能化監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動抄表需要,該電能管理系統(tǒng)采用RS485總線,將安裝于總配電箱AL1總進(jìn)線的1臺ACR230ELH多功能電力儀表、安裝于WL1~WL7及各樓層公共浴室的11臺DTSF1352三相導(dǎo)軌式電度表及安裝于宿舍樓各樓層的108臺DDSF1352單相導(dǎo)軌式電度表(27×4層宿舍樓)進(jìn)行集中組網(wǎng),監(jiān)控中心配置監(jiān)控計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、通訊服務(wù)器及必要的輔助設(shè)備,安裝電能管理系統(tǒng)EMS軟件完成對各臺電能表的遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)的集中處理。電能管理系統(tǒng)圖見圖5。
 
圖5 系統(tǒng)組網(wǎng)方案
2.3電能管理系統(tǒng)功能
2.3.1遠(yuǎn)程電參量測量。
完成了對總進(jìn)線ACR230ELH多功能電力儀表實(shí)時電參量采集,包括三相電流、電壓、功率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度、頻率等,顯示于電能管理主畫面;實(shí)現(xiàn)了對11只DTSF1352三相電度表和108只DDSF1352單相電度表的遠(yuǎn)程自動抄表功能;實(shí)現(xiàn)自動統(tǒng)計(jì)各宿舍日、月用電及分?jǐn)傠娔苡?jì)算功能;通過該系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表的結(jié)合使用體現(xiàn)出電能的總進(jìn)線、支路及各zui終用戶的分層、分類、分戶計(jì)量管理。見圖4。ACR230ELH對宿舍樓電流諧波、不平衡度等電能質(zhì)量進(jìn)行診斷,系統(tǒng)保存歷史記錄,對下一步電能質(zhì)量改善方案提供決策依據(jù)。
2.3.2 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。
管理員可設(shè)定系統(tǒng)的采集頻率,如每15分種采集一次,并設(shè)定各回路的用電負(fù)荷值(如宿舍負(fù)荷設(shè)定為6~10A),系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定對采集值進(jìn)行處理,并對過負(fù)荷回路進(jìn)行聲光報警,提示管理員該回路出現(xiàn)異常的狀態(tài)信息。系統(tǒng)還可對各回路通訊異常進(jìn)行自檢測,以便維護(hù)人員能夠及時進(jìn)行排錯與維修。
2.3.3 趨勢分析。
對采集的電參量進(jìn)行分類識別并將必要參量存儲至數(shù)據(jù)庫中,對所有電參量的數(shù)據(jù)存儲可達(dá)兩年,對電能參量的數(shù)據(jù)存儲可達(dá)三年以上,并可根據(jù)用戶需求及硬件配置更改存儲時間。系統(tǒng)提供了實(shí)時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面,通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時曲線界面分析該回路當(dāng)前的運(yùn)行負(fù)荷狀況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢,并通過調(diào)用顯示各種曲線畫面,方便工程人員對監(jiān)測的配電系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量分析。如:總進(jìn)線的電流趨勢、功率趨勢及諧波趨勢分析;分支回路的月用電趨勢、棒圖/折線圖分析等,還可與去年/前年同期數(shù)據(jù)相比,生成計(jì)量數(shù)據(jù)庫。
2.3.4        報表打印。
系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)出符合其需要的各種類型報表。如:實(shí)時報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表、操作記錄報表等??梢圆樵兒痛蛴∠到y(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值,自動生成電能的日、月、季、年度報表。根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報表,查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置,自動生成收費(fèi)報表以便內(nèi)部收費(fèi)管理。
2.4工程造價
根據(jù)一次方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),該宿舍樓電能管理系統(tǒng)材料名稱、型號、數(shù)量、報價見表1。不含人力成本投資大約為11.45萬元
                表1                                                                         單元(元)
編號
  
型 號
數(shù)量
單價
合計(jì)
1
多功能電力儀表
ACR230ELH
1
3000.00
3000.00
2
三相導(dǎo)軌式電度表
DTSF1352
11
1000.00
11000.00
3
單相導(dǎo)軌式電度表
DDSF1352
108
500.00
54000.00
4
通訊線纜
RVVP2×1.0
1000
3.30
3300.00
5
串口服務(wù)器
ACRNET-PORT8
1
6500.00
6500.00
6
監(jiān)測計(jì)算機(jī)
DELL品牌
1
5000.00
5000.00
7
打印機(jī)
HP A4打印機(jī)
1
1200.00
1200.00
8
電力系統(tǒng)軟件
Acrel-3000
1
30000.00
30000.00
9
其他附件
連接線、插座等
1
500.00
500.00
總 計(jì)
114500.00
 
 
結(jié)束語
2009年1月,DDSF1352/DTSF1352單、三相電表通過國家電能表質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(江蘇)委托檢驗(yàn),各項(xiàng)指標(biāo)均合格。除某理工大學(xué)外,產(chǎn)品還在長沙某卷煙廠、運(yùn)城某中心醫(yī)院、上海某警務(wù)區(qū)9156工程等項(xiàng)目中得到應(yīng)用,取得了較好的社會效益。
 
【參考文獻(xiàn)】
[1] 中華人民共和國*令第531號《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》
[2] 任致程,周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M].北京:中國電力出版社,2007.
[3] 滬建交〔2008〕828號 上海市建設(shè)和交通委員會關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知.
[4]蘇建科〔2007〕217號 江蘇省公共建筑用能計(jì)量設(shè)計(jì)規(guī)定(暫行).
 作者簡介:
周中(1968- ),男,學(xué)士,研究方向?yàn)榈蛪褐悄芘潆娤到y(tǒng)。
李一力(1959- ),男,工程師,研究方向?yàn)榇笮凸ǖ墓╇娤到y(tǒng)分項(xiàng)計(jì)量。
王曉明(1981- ),男,學(xué)士,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)集成。:ACREL006@
 
 
上海安科瑞電氣股份有限公司
地址:上海市嘉定區(qū)馬東工業(yè)園區(qū)育綠路253號
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:201801
 

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