西安第二十一小學(xué)能耗監測及電力監控系統的研究與應用

摘要：大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節能大戶(hù)和節能重點(diǎn)，做好公共建筑節能工作，對促進(jìn)和帶動(dòng)全社會(huì )節能工作，實(shí)現節能減排目標，落實(shí)“轉方式、調結構"重大戰略具有重要意義。本文介紹西安高新第二十一小學(xué)能耗監測及電力監控系統，采集現場(chǎng)配電室的高壓綜保以及低壓電力儀表，儀表就地組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)Acrel-2000電力監控系統實(shí)現配電運行狀況的監測，保證配電的可靠性；通過(guò)Acrel-5000型建筑能耗監測系統實(shí)現整個(gè)學(xué)校用電的監測分析。

關(guān)鍵詞：學(xué)校建筑；能耗監測系統；ACREL-5000; 電力監控系統；ACREL-2000

1 引言

目前，我國已經(jīng)是世界上的第二大能源生產(chǎn)國和消費國，統計顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的28%，在我國每年新建的20億平方米建筑中，其中99%是高能耗建筑；而既有的建筑中，僅有4%采取了節能措施。大型公共建筑不但能耗密度高，而且能源浪費非常嚴重，具有巨大的節能空間，建筑節能的推廣已經(jīng)勢在必行，節能降耗，計量先行。

大力開(kāi)展綠色建筑行動(dòng)，以綠色、循環(huán)、低碳理念指導城鄉建設，有利于提高資源能源使用效率，緩解資源能源供需緊張矛盾；有利于降低社會(huì )總能耗，減少污染物排放，確保完成節能減排任務(wù);有利于促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級，培育節能環(huán)保、新能源等戰略性新興產(chǎn)業(yè);有利于提高建筑舒適性、健康性，改善群眾生產(chǎn)生活條件。各級、各部門(mén)要把開(kāi)展綠色建筑行動(dòng)作為大力推進(jìn)生態(tài)文明建設的重要內容，進(jìn)一步增強責任感和緊迫感，統籌規劃，狠抓落實(shí)，推動(dòng)城鄉建設走上綠色、循環(huán)、低碳的科學(xué)發(fā)展軌道，促進(jìn)經(jīng)濟社會(huì )全面、協(xié)調、可持續發(fā)展。

2 設計依據

GB-T 15587-2008 《工業(yè)企業(yè)能源管理導則》

《評價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導則GB》

《企業(yè)節能規劃編制通則》

《企業(yè)能源審計技術(shù)通則-GB》

GBT23331-2009《能源管理體系要求》

GB-50052-2009 《供配電系統設計規范》

u 能耗計量裝置國家及行業(yè)標準

DL/T 645-1997       多功能電能表通信規約

DL/T 645-2007       多功能電能表通信規約

CJ/T 188-2004       戶(hù)用計量?jì)x表數據傳輸技術(shù)條件

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

3 項目概況

西安高新第二十一小學(xué)位于西安市長(cháng)安區楓丹白露苑西面，現場(chǎng)共1間配電室，10KV微機保護6臺，低壓電表114塊，水表1塊，熱量表1塊。

本項目重點(diǎn)要解決基礎能耗數據的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲；建立能源管理平臺、實(shí)現能源的集中化管理；深入分析能源消耗過(guò)程與趨勢；建立能耗監測與公示平臺。通過(guò)對此項目的用電統一綜合管理，可以對各區域設備能源使用情況進(jìn)行查詢(xún)分析，幫助管理人員發(fā)現潛在的節能機會(huì )，限度地提高能源利用效率，科學(xué)有效地管理能源使用，從而降低能源使用費用，為建立節約型社會(huì )發(fā)揮作用。

同時(shí)為保證生產(chǎn)管理用電負荷的統計及對危險源實(shí)時(shí)監控。還需要對現場(chǎng)的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進(jìn)行電壓、電流、功率以及各開(kāi)關(guān)量信號等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，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)抄表功能節省了人力物力，電流趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間。

4 系統架構

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統以工作站主機、通訊設備、測控單元為基本工具，為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數據采集及遠程管理提供了基礎平臺，它可以和其他樓宇自動(dòng)化系統進(jìn)行數據轉發(fā)構成復雜的監控系統。該能耗系統主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構，如系統結構圖所示：

系統結構圖

5 系統軟件模塊

綜合能耗主界面

反映建筑物當年用能各分類(lèi)能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算得到單位面積能耗；

通過(guò)表計計量的主要為電能消耗，界面下方顯示電能的當日逐時(shí)用能曲線(xiàn)；單擊每個(gè)分類(lèi)能耗的上部區域，可跳轉到該分類(lèi)能耗的用能分析主界面；

可通過(guò)下拉框切換建筑物，建筑物圖片可根據項目要求替換；

分類(lèi)能耗主界面

反映某分類(lèi)能耗（例如電）當日及昨日同期、當月及上月同期、當年及上年同期的用能及對比，增長(cháng)百分比及增加值；

反映某分類(lèi)能耗過(guò)去48小時(shí)、過(guò)去31天、過(guò)去12個(gè)月、過(guò)去3年的用能趨勢；

反映某分項能耗的當月用能餅圖；

反映某分類(lèi)能耗當年各月用能同比分析圖；

分類(lèi)能耗支路用能統計報表

可靈活選擇支路，并統計某段時(shí)間內支路用能的日、月、周、季、年用能；

通過(guò)透視表功能強大，用戶(hù)可進(jìn)行多種數據統計，并對數據進(jìn)行組合排序；

統計數據可通過(guò)柱狀圖、點(diǎn)線(xiàn)圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示；

統計數據可導出至Excel；

分類(lèi)能耗支路非工作日用能

統計對各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通過(guò)系統靈活設置

統計數據可導出至Excel；

分類(lèi)能耗支路同比分析

統計各支路當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)間的表計讀數，并計算出差值；

時(shí)間精度到分鐘；

分類(lèi)能耗支路分時(shí)段用能趨勢分析

可查詢(xún)任一支路某段時(shí)間內的用能參數（例如電壓、電流、功率、功率因數等），具體可查詢(xún)的參數與安裝的儀表和系統配置有關(guān)，查詢(xún)時(shí)不可跨月；

數據以圖表或表格的形式顯示，圖表可通過(guò)鼠標操作放大、縮小、移動(dòng)；可對數據進(jìn)行排序（值、最小值）；

數據可導出至Excel;

配置選項

依照相關(guān)技術(shù)規范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面積、空調面積、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；

配置項目中使用的儀表的類(lèi)型、型號、生產(chǎn)廠(chǎng)家等基本信息，并添加該型儀表所能提供的監測參數信息，此處配置情況影響能耗統計、分時(shí)段用能統計、參數查詢(xún)功能；

配置項目中使用到的所有計量?jì)x表，保存計量?jì)x表的地址、變比、對應的采集器、代碼、監測回路的名稱(chēng)等信息；

配置分項能耗統計時(shí)涉及到的計量表計、所占比例、運算方式等信息，可根據項目情況靈活配置，此處配置信息將影響各分類(lèi)能耗分項用能分析小模塊中的功能；

配置各部門(mén)用能對應的計量?jì)x表、運算方式、所占比例以及部門(mén)用能計劃，完成此項配置后將啟用部門(mén)能耗分析功能模塊；

配置建筑物中某用能區域對應的計量?jì)x表、運算方式、所占比例，完成此項配置后將啟用區域能耗分析功能模塊

配電系統實(shí)時(shí)監控

在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路10KV配電柜及低壓進(jìn)出線(xiàn)回路的運行參數和狀態(tài)，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率等。

通訊狀態(tài)

系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊異常。如下圖所示：

事件告警記錄

事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因。

電參量報表

參數抄表功能，主要對10KV配電柜及低壓配電各回路的電參數進(jìn)行查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。

6 前景展望

根據西安高新第二十一小學(xué)項目能耗運行效果分析，建立典型能耗分析模型，統一分析。

建立建筑能耗計量體系，把脈建筑能耗，發(fā)現能耗黑幕，節能改造更有針對性，同時(shí)通過(guò)計量收費、績(jì)效考核等管理措施鞏固節能改造成果。

選擇節能設備。

再好的節能設備，管不住浪費也無(wú)法發(fā)揮節能效果，通過(guò)增加自動(dòng)化節能設備，制定設備運行策略，減少人為干預，集中管控，使節能設備正在實(shí)現節能。

通過(guò)能耗監測系統提供的同環(huán)比分析數據量化節能改造成果，展現節能效果。

7 結束語(yǔ)

大型公共建筑總面積不足城鎮建筑總面積的4%，但總能耗卻占全國城鎮總耗電量的22%，大型公共建筑單位面積年耗電量達到70～300KWh，為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節能大戶(hù)和節能重點(diǎn)，做好西安高新第二十一小學(xué)項目的節能工作，對促進(jìn)和帶動(dòng)節能工作，實(shí)現節能減排目標具有重要意義；同時(shí)實(shí)現對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示中心配電室內各10KV配電柜回路以及0.4KV低壓配電進(jìn)出線(xiàn)回路的運行狀態(tài)，對分合閘、負載越限具有彈出報警對話(huà)框、報警聲音提示，該系統運行安全、可靠、穩定，保證了大型公共建筑的用電可靠度。