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上海（市）安科瑞電氣股份有限公司作者
基于智能電力儀表的電能管理系統(tǒng)設計與選型方案
全建紅
上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801
1 概述
隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊張、環(huán)境惡化已受到的密切關注，能源是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續(xù)發(fā)展的道路，節(jié)能降耗是首要任務。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)的標準規(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。同時結合建科[2008]114號《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)樓宇分項計量設計安裝技術導則》，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)、公用設施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設計的。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，應合理選配，達到較佳的性價比。
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)絡結構，即站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層組成，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zui上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備，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)絡通訊層主要是由通訊管理機、以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。
現(xiàn)場設備層是數(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)。測量儀表擔負著zui基層的數(shù)據(jù)采集任務，其監(jiān)測的能耗數(shù)據(jù)必須完整、準確并實時傳送至數(shù)據(jù)中心。
5 電能管理系統(tǒng)功能
5.1 Acrel-3000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(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；設備參數(shù)遠程更改設定；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?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
應用廣泛的數(shù)據(jù)庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)庫；存儲年限或所有的數(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。
5.5 Acrel-3000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。
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。
5.7 Acrel-3000性能指標
平均*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)用響應時間<3s；
告警響應時間<2s；
畫面實時數(shù)據(jù)更新時間<3s；
開關量在數(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。
5.8 Acrel-3000網(wǎng)絡功能
雙機熱備功能，支持雙機、雙網(wǎng)、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(wǎng)絡上任意一臺機器可為I/O服務器（即前置機），網(wǎng)絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數(shù)據(jù)見圖2、圖3、圖4、圖5。
6 系統(tǒng)報價
單位：元（RMB）
| 名稱 | 型號 | 單位 | 面價 | 備注 | |
| 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 | |
| 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 | |||
| 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 | |||
| 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 | |||
| 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(wǎng)設備 | 網(wǎng)絡交換機EDS-208 | 臺 | 3000 | 局域組網(wǎng) | |
| 網(wǎng)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 |
| 4萬 | 設備數(shù)量11～20 | ||||
| 6萬 | 設備數(shù)量21～40 | ||||
| 8萬 | 設備數(shù)量41～80 | ||||
| 10萬元以上 | 設備數(shù)量80以上 | ||||
| 雙機版 | | 套 | | 單機價格×1.5 | |
| 數(shù)據(jù)轉發(fā) | 每+1用戶 | 套 | 3000 | | |
| Web發(fā)布 | 每+1用戶（總用戶數(shù)≤5） | 套 | 5000 | | |
| 電力儀表 | ACR330ELH | 臺 | 4860 | | |
| ACR220EL | 臺 | 3880 | | ||
| ACR120EL | 臺 | 3580 | | ||
| 導軌式安裝電表 | DTSD1352 | 臺 | 2050 | | |
| DTSF1352 | 臺 | 1200 | | ||
| DDSF1352 | 臺 | 600 | | ||
| DDS1352 | 臺 | 240 | | ||
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
隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能管理已成為建筑智能化建設的必然選擇，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費率計量，不僅能實時顯示用電狀況，還具有網(wǎng)絡通訊功能，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。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：
1、 全建紅，研究方向為能源管理系統(tǒng)、變配電智能監(jiān)控技術 69158302 :acrelqjh@
全年征稿/資訊合作
聯(lián)系郵箱：hbzhan@vip.qq.com
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