西安高新第二十一小學(xué)能耗監(jiān)測及電力監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王璐月安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801; 

摘要:大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%,但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%,大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh,為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點(diǎn),做好公共建筑節(jié)能工作,對促進(jìn)和帶動(dòng)全社會(huì)節(jié)能工作,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),落實(shí)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)"重大戰(zhàn)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(jiān)測及電力監(jiān)控系統(tǒng),采集現(xiàn)場配電室的高壓綜保以及低壓電力儀表,儀表就地組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠(yuǎn)傳至后臺(tái),通過Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配電運(yùn)行狀況的監(jiān)測,保證配電的可靠性;通過Acrel-5000型建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)學(xué)校用電的監(jiān)測分析。

關(guān)鍵詞:學(xué)校建筑;能耗監(jiān)測系統(tǒng);ACREL-5000; 電力監(jiān)控系統(tǒng);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(fèi)國,統(tǒng)計(jì)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(jié)能措施。大型公共建筑不但能耗密度高,而且能源浪費(fèi)非常嚴(yán)重,具有巨大的節(jié)能空間,建筑節(jié)能的推廣已經(jīng)勢在必行,節(jié)能降耗,計(jì)量先行。

大力開展綠色建筑行動(dòng),以綠色、循環(huán)、低碳理念指導(dǎo)城鄉(xiāng)建設(shè),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(jié)能減排任務(wù);有利于促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí),培育節(jié)能環(huán)保、新能源等戰(zhàn)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(jí)、各部門要把開展綠色建筑行動(dòng)作為大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容,進(jìn)一步增強(qiáng)責(zé)任感和緊迫感,統(tǒng)籌規(guī)劃,狠抓落實(shí),推動(dòng)城鄉(xiāng)建設(shè)走上綠色、循環(huán)、低碳的科學(xué)發(fā)展軌道,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)

GB-T 15587-2008 《工業(yè)企業(yè)能源管理導(dǎo)則》

《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則GB》

《企業(yè)節(jié)能規(guī)劃編制通則》

《企業(yè)能源審計(jì)技術(shù)通則-GB》

GBT23331-2009《能源管理體系要求》

GB-50052-2009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

u 能耗計(jì)量裝置國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

DL/T 645-1997       多功能電能表通信規(guī)約

DL/T 645-2007       多功能電能表通信規(guī)約

CJ/T 188-2004       戶用計(jì)量儀表數(shù)據(jù)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(guī)范

3 項(xiàng)目概況

西安高新第二十一小學(xué)位于西安市長安區(qū)楓丹白露苑西面,現(xiàn)場共1間配電室,10KV微機(jī)保護(hù)6臺(tái),低壓電表114塊,水表1塊,熱量表1塊。

本項(xiàng)目重點(diǎn)要解決基礎(chǔ)能耗數(shù)據(jù)的智能化、自動(dòng)化、可視化、可量化的收集與存儲(chǔ);建立能源管理平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)能源的集中化管理;深入分析能源消耗過程與趨勢;建立能耗監(jiān)測與公示平臺(tái)。通過對此項(xiàng)目的用電統(tǒng)一綜合管理,可以對各區(qū)域設(shè)備能源使用情況進(jìn)行查詢分析,幫助管理人員發(fā)現(xiàn)潛在的節(jié)能機(jī)會(huì),最大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(fèi)用,為建立節(jié)約型社會(huì)發(fā)揮作用。

同時(shí)為保證生產(chǎn)管理用電負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)及對危險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)控。還需要對現(xiàn)場的10KV高壓配電柜及0.4KV低壓配電柜進(jìn)行電壓、電流、功率以及各開關(guān)量信號(hào)等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點(diǎn)被監(jiān)視參數(shù)異常,能夠及時(shí)檢測報(bào)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(jié)省了人力物力,電流趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間。

4 系統(tǒng)架構(gòu)

安科瑞Acrel-5000建筑能耗分析管理系統(tǒng)以工作站主機(jī)、通訊設(shè)備、測控單元為基本工具,為大型公共建筑的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程管理提供了基礎(chǔ)平臺(tái),它可以和其他樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)構(gòu)成復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。該能耗系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖所示:

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

5 系統(tǒng)軟件模塊

u 綜合能耗主界面

反映建筑物當(dāng)年用能各分類能耗和折算為標(biāo)準(zhǔn)煤的綜合能耗,并計(jì)算得到單位面積能耗;

通過表計(jì)計(jì)量的主要為電能消耗,界面下方顯示電能的當(dāng)日逐時(shí)用能曲線;單擊每個(gè)分類能耗的上部區(qū)域,可跳轉(zhuǎn)到該分類能耗的用能分析主界面;

可通過下拉框切換建筑物,建筑物圖片可根據(jù)項(xiàng)目要求替換;

u 分類能耗主界面

反映某分類能耗(例如電)當(dāng)日及昨日同期、當(dāng)月及上月同期、當(dāng)年及上年同期的用能及對比,增長百分比及增加值;

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

反映某分項(xiàng)能耗的當(dāng)月用能餅圖;

反映某分類能耗當(dāng)年各月用能同比分析圖;

u 分類能耗支路用能統(tǒng)計(jì)報(bào)表

可靈活選擇支路,并統(tǒng)計(jì)某段時(shí)間內(nèi)支路用能的日、月、周、季、年用能;

通過透視表功能強(qiáng)大,用戶可進(jìn)行多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行組合排序;

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可通過柱狀圖、點(diǎn)線圖、堆積圖、餅圖等多種圖表展示;

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

u 分類能耗支路非工作日用能

統(tǒng)計(jì)對各支路工作日和非工作日用能,非工作日可通過系統(tǒng)靈活設(shè)置

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

u 分類能耗支路同比分析

統(tǒng)計(jì)各支路當(dāng)年每月用能及去年同期用能;

u 分類能耗支路用能集抄

查詢各支路任意兩個(gè)時(shí)間的表計(jì)讀數(shù),并計(jì)算出差值;

時(shí)間精度到分鐘;

u 分類能耗支路分時(shí)段用能趨勢分析

可查詢?nèi)我恢纺扯螘r(shí)間內(nèi)的用能參數(shù)(例如電壓、電流、功率、功率因數(shù)等),具體可查詢的參數(shù)與安裝的儀表和系統(tǒng)配置有關(guān),查詢時(shí)不可跨月;

數(shù)據(jù)以圖表或表格的形式顯示,圖表可通過鼠標(biāo)操作放大、縮小、移動(dòng);可對數(shù)據(jù)進(jìn)行排序(最大值、最小值);

數(shù)據(jù)可導(dǎo)出至Excel;

u 配置選項(xiàng)

   依照相關(guān)技術(shù)規(guī)范配置建筑物的基本信息,例如:建筑功能、建筑面積、空調(diào)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(xiàng)目中使用的儀表的類型、型號(hào)、生產(chǎn)廠家等基本信息,并添加該型儀表所能提供的監(jiān)測參數(shù)信息,此處配置情況影響能耗統(tǒng)計(jì)、分時(shí)段用能統(tǒng)計(jì)、參數(shù)查詢功能;

    配置項(xiàng)目中使用到的所有計(jì)量儀表,保存計(jì)量儀表的地址、變比、對應(yīng)的采集器、代碼、監(jiān)測回路的名稱等信息;

   配置分項(xiàng)能耗統(tǒng)計(jì)時(shí)涉及到的計(jì)量表計(jì)、所占比例、運(yùn)算方式等信息,可根據(jù)項(xiàng)目情況靈活配置,此處配置信息將影響各分類能耗分項(xiàng)用能分析小模塊中的功能;

配置各部門用能對應(yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例以及部門用能計(jì)劃,完成此項(xiàng)配置后將啟用部門能耗分析功能模塊;

配置建筑物中某用能區(qū)域?qū)?yīng)的計(jì)量儀表、運(yùn)算方式、所占比例,完成此項(xiàng)配置后將啟用區(qū)域能耗分析功能模塊

u 配電系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控

在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路10KV配電柜及低壓進(jìn)出線回路的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài),如:三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等。

u 通訊狀態(tài)

系統(tǒng)通訊結(jié)構(gòu)示意圖,主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),同時(shí)監(jiān)測間隔層設(shè)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:

u 事件告警記錄

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

u 電參量報(bào)表

參數(shù)抄表功能,主要對10KV配電柜及低壓配電各回路的電參數(shù)進(jìn)行查詢。支持任意時(shí)刻電參數(shù)查詢,具備數(shù)據(jù)導(dǎo)出和報(bào)表打印等功能。該報(bào)表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián),方便用戶修改回路名稱。

6 前景展望

根據(jù)西安高新第二十一小學(xué)項(xiàng)目能耗運(yùn)行效果分析,建立典型能耗分析模型,統(tǒng)一分析。

u 建立建筑能耗計(jì)量體系,把脈建筑能耗,發(fā)現(xiàn)能耗黑幕,節(jié)能改造更有針對性,同時(shí)通過計(jì)量收費(fèi)、績效考核等管理措施鞏固節(jié)能改造成果。

u 選擇節(jié)能設(shè)備。

u 再好的節(jié)能設(shè)備,管不住浪費(fèi)也無法發(fā)揮節(jié)能效果,通過增加自動(dòng)化節(jié)能設(shè)備,制定設(shè)備運(yùn)行策略,減少人為干預(yù),集中管控,使節(jié)能設(shè)備正在實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

u 通過能耗監(jiān)測系統(tǒng)提供的同環(huán)比分析數(shù)據(jù)量化節(jié)能改造成果,的展現(xiàn)節(jié)能效果。

7 結(jié)束語

大型公共建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑總面積的4%,但總能耗卻占全國城鎮(zhèn)總耗電量的22%,大型公共建筑單位面積年耗電量達(dá)到70～300KWh,為普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是節(jié)能大戶和節(jié)能重點(diǎn),做好西安高新第二十一小學(xué)項(xiàng)目的節(jié)能工作,對促進(jìn)和帶動(dòng)節(jié)能工作,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重要意義;同時(shí)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,實(shí)時(shí)顯示中心配電室內(nèi)各10KV配電柜回路以及0.4KV低壓配電進(jìn)出線回路的運(yùn)行狀態(tài),對分合閘、負(fù)載越限具有彈出報(bào)警對話框、報(bào)警聲音提示,該系統(tǒng)運(yùn)行安全、可靠、穩(wěn)定,保證了大型公共建筑的用電可靠度。