赵斌

安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定

【摘要】：随着电力网络的不断发展，用电负荷的持续增长，各种新型负载的不断涌现，用户更加关注电能质量的问题，同时对节能减排也提出了更加严格的要求，用户需要更加有效的电能管理解决方案，来应对上述变化带来的挑战，以实现变配电系统的持续、高效、低耗的运行。本文通过绍兴黄金时代大厦的电能管理应用，介绍电能管理系统在建筑行业的应用。

【关键词】：商业建筑；网络电力仪表；电能管理；

1  项目概述及建设目标

    绍兴黄金时代大厦位于浙江省绍兴市，紧临梅龙湖，西侧为迪荡B5地块财智大厦，项目共三幢高层，25-300㎡精装层高4.5米可创新叠加空间，主要为100平米以上办公室，三栋建筑分别为A、B、C三栋大楼，均为19层高建筑。

    根据设计图纸要求，本项目需要对黄金时代大厦各动力箱、照明箱等终端配电箱内各用电回路用电量进行电能管理，系统通过多功能的电能计量表计、通讯网络和计算机软件，实现各用电设备在运行过程中的实时数据采集、数据计算、数据统计、用电分析等，保证复杂供配电系统的安全可靠系数，实现故障快速响应；全面掌握大厦能源消耗的成本结构，确保节能计划和措施顺利实施；科学、智能管理，提高效率，降低损耗，实现经营成本最优化。系统由站控管理层、网络通讯层和现场设备层构成。系统要求尽量减少集中采集数据的装置以保证系统的通讯可靠性。

2  电能管理系统的设计

    在监控系统的设计中，充分考虑了建筑自身特性，以及电力系统的实际结构、电力系统的实际载荷能力等因素，进而合理的选择监控设备，这既有利于减少系统运作的成本，同时也有利于系统功能的实现。

    绍兴黄金时代大厦包括19层高建筑，均为办公建筑及酒店式公寓，整个大厦电能消耗主要为各办公室、酒店式公寓用电以及公共部分用电。在配电系统设计中，已经保证了每栋楼每层一个配电箱，负责该层设备用电，配电箱电源引至变电所。这个保证了配电系统的完整，清晰，因此我们在做电能计量时，需要对楼层各进出线回路 进行分别计量，搭建完整的计量体系，因为对配电环节而言，进线电能与馈线电能消耗之和误差应在合理范围内。把进线电能计量作为一级计量，馈线电能计量为二级计量，那么一级计量与二级计量值之和误差应在合理范围内，极限值为2%。如果误差超出合理范围，则发生了计量体系外的电能消耗，也就是偷电、私接私用，不仅造成经济上的损失，而且会有安全隐患。搭建完整的计量体系，可以及时发现这种非正常用电问题。

2.1 计量设备的选择

    绍兴黄金时代大厦的电能管理系统的现场计量部分通过电能计量电表来实现，根据进出线以及不同用电设备的用电特性，选择符合各自用电特性的计量电表：配电箱进线回路采用三相多功能电子式计量电表，二次接入；三相出线回路采用三相电子式普通电表，直接 接入；单相出线回路采用单相电子式普通电表，直接接入。所有电表均采用导轨式安装，三栋楼共计1645台导轨式电度表。

2.2 电能管理系统网络构成

    系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为三层：监控层、通讯网络层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。

    监控层包括工程师站和远动通信站，包含监控计算机、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-3000电能管理软件，其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取通讯管理机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，搭建完整的计量体系，用户只需查找打印即可，极大的方便了操作，提高了工作效率。

    通讯网络层包括通讯管理机、光电转换器、数据采集箱以及通讯光纤网络等设备，网络结构如下图所示：

2.3 主要设计参考标准

    GBT 14598.300-2008            《微机变压器保护装置通用技术要求》

    DL/T 5430-2009                《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》

    GB/T 50063-2008               《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

                                  《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》

    DL 448-91                     《电能计量装置管理规程》

    ISO/IEC11801                  《国际综合布线标准》

2.4 电能管理系统软件功能设计

    系统依据客户实际需求进行设计，并实现了一次主接线图界面显示；电参量遥测及电参量越限报警；事件记录；系统运行异常监测；故障报警及操作记录；报表查询与打印；系统负荷实时、历史曲线，用户权限管理等主要功能。

数据的采集与处理

    通过高精度智能仪表以技术手段实现自动化全实时、高密度的实时用能监测，减少用能的“跑、冒、滴、漏”和计量误差。实时监视现场仪表的回传数据，对电能进行合理的管控和预警，及时发现并改正运行中存在的用电异常，随时处理。按需设置重要设备的超标预警值，超标时醒目提醒并主动记录。

电能分项、分支路计量

    将用电（照明插座、动力等）消耗进行分项统计，分项报表的实现帮助用户对各分项用电消耗了如指掌；统计各区域、各楼层、各回路电能消耗，准确定位用电消耗大户，制定节能绩效考核制度，推动节能降耗的真正有效执行。为用能重点设备建立运行记录档案，长期跟踪记录设备运行过程中的能效分析评估结果，结合设备维护保养记录，为设备的运行维护提供依据。

    用电管理及计量体系的搭建

    为了实现对绍兴黄金时代大厦各回路用电量的监管，系统设计了用电管理报表，系统通过对有功电度的采集，按照回路名称的不同。按照计量体系搭建原则，自动生成日报表、月报表和年报表，将各进线回路与出线回路电能消耗量在同一张报表中体现出来，并计算出线回路用电量之和，出线回路与进线回路误差、误差百分比（误差百分比是否超标）等，帮助用户及时发现这种非正常用电问题。

    同时电能管理系统可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询，可以帮助物业建立有效的用能管理考核制度。通过系统的建设和制度的建立，使各入驻企业管理办公人员节能意识大大提高，有效的节约了企业管理办公能源消耗。

3  供配电设计中应用电能管理系统的意义

    综上所述，电能管理系统帮助用电单位提高效率、减少损失、降低运营成本，电能管理系统能够有效确保电网管理效率、缩小电力运营成本，也成为供配电设计中不可或缺的重要组成部分。电能管理系统的通信、故障报警、数据存储记录等功能使得工作人员在实际工作中更加方便，可以通过人机操作界面, 直接了解到电力系统的运行状态,并能迅速传递出操作指令，由于监控设备对数据的传递都是通过网络传输来实现，因此，不同的电能管理系统可以设计不同的组网方式,确保数据信息能够迅速、精准的进行传输。另一方面，在建筑、企业配电系统设计中运用电能管理系统，应该根据实际情况选择监控设备。

     在商务楼、写字楼等场所设置电能管理系统，可以实现对建筑内电能计量分项、分支、分区域管理，不仅能够准确的表示出回路的用电状况，它还具备网络通讯等功能，能够与计算机、串口服务器等设备进行组合，及时的显示楼内各个配电回路的运作状态，当楼内电力系统的负载越标时，电能管理系统能够迅速报警，发出语音提示。另外，电能管理系统还能够生成报表、曲线图等统计信息，便于有关人员分析楼内各部分的用电状况，使楼内的用电活动更加安全，从而保证楼内人员的生命安全，提高办公人员的工作效率。

参考文献

[1]安科瑞《能效管理系统设计安装图册》

作者简介：

赵斌，男，本科，安科瑞电气股份有限公司工程师，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统.

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