解讀滬建交【2008】828號(hào)文
－談電力儀表在建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用
劉輝1 王曉明2 陸明2
1. 華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 201801；
2. 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801;
Read HuJianJiao 【2008】828 file
—analyses on application of power meter in building energy- subentry measure
Liu Hui，, Lu Ming
摘要: 以滬建交【2008】828號(hào)文件指導(dǎo)方針為依據(jù)，介紹了電力儀表的特點(diǎn)及選型方案，電力儀表的通訊功能，并介紹了電力儀表的組網(wǎng)及ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)，并以實(shí)例驗(yàn)證了電力儀表及系統(tǒng)在建筑節(jié)能計(jì)量中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: 電力儀表 ACREL5000 建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量
Abstract: According to guidelines of HuJianJiao 【2008】828 file, characters and select scheme of power meter are introduced. Power meter could make up of background power ACREL5000, and validate the application of power meter in building energy-saving measure by practical example.
Key words: power meter, ACREL5000, building energy- subentry measure
0引言
根據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)建筑能耗已成為一個(gè)國家總能耗的重要組成部分，發(fā)達(dá)國家的建筑能耗占其總能耗的30－40％，現(xiàn)有400多億平方米的建筑，在使用過程中采暖、空調(diào)、通風(fēng)、照明、動(dòng)力等方面消耗的能量已占全國總能耗的30%左右，上海市建筑能耗為全市總能耗的25.4％。電能作為二次能源，具有很高的終端利用效率，也更清潔和便于使用。因此對(duì)建筑運(yùn)行能耗而言，電力消耗已成為建筑物的主要能耗，根據(jù)對(duì)上海市公共建筑的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)表明，高級(jí)商場(chǎng)、辦公樓和賓館，單位建筑面積的年耗電量為70~300kWh/平方米，相當(dāng)于普通居民住宅的10~20倍，是建筑能源消耗的高密度領(lǐng)域。而從各種公共建筑能耗比例分析來看，上海屬于夏熱冬冷地區(qū)，公共建筑的運(yùn)行能耗以空調(diào)能耗為主，但電氣照明與動(dòng)力能耗也相當(dāng)高，尤其是高級(jí)商場(chǎng)與辦公樓二者占總能耗的50％以上，因此，應(yīng)該重視大型公建的節(jié)能工作。
一方面，我國大型公共建筑用電巨大其建筑總面積不足城鎮(zhèn)建筑面積的4%，但能耗缺占總耗電的22%。另一方面，我們也缺乏直接數(shù)據(jù)為用電節(jié)能決策的制定提供參考。為此，上海市建設(shè)和交通委員會(huì)制定并印發(fā)滬建交[2008]828號(hào)《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》，來加強(qiáng)公共建筑節(jié)能運(yùn)行管理，將節(jié)能減排各項(xiàng)工作目標(biāo)和任務(wù)逐級(jí)分解落實(shí)，建立節(jié)能監(jiān)管體系和長效用能檢查、考核機(jī)制，完善用能計(jì)量設(shè)計(jì)。
電力在日常生產(chǎn)生活中起到了越來越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。因此，大型公共建筑實(shí)行電能計(jì)量管理，可準(zhǔn)確、及時(shí)了解各機(jī)電設(shè)備的能耗狀況，從而發(fā)現(xiàn)可能存在的能耗漏洞，使節(jié)能改造對(duì)癥展開，并使各種節(jié)能措施的實(shí)施效果得以客觀的反映和評(píng)價(jià)及時(shí)發(fā)現(xiàn)糾正用電浪費(fèi)現(xiàn)象，為建筑節(jié)能考核提供數(shù)據(jù)。
1 滬建交【2008】828號(hào)文解讀
滬建交〔2008〕828號(hào)規(guī)定從2009年1月1日起，單體建筑面積大于2萬平方米的大型公共建筑、市（區(qū)）兩級(jí)國家機(jī)關(guān)辦公建筑、申請(qǐng)國家和本市的建筑節(jié)能示范項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：
l 建筑照明功率密度（LPD）應(yīng)當(dāng)達(dá)到現(xiàn)行《建筑照明設(shè)計(jì)準(zhǔn)》（GB50034）的照明節(jié)能目標(biāo)值要求。
l 采用的房間空調(diào)器，其能效比（EER）不應(yīng)低于《空間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能源效率等級(jí)》在（GB12021.3-2004）中的2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。
l 按照《技術(shù)導(dǎo)則》要求設(shè)置建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
l 對(duì)要求設(shè)置建筑能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的項(xiàng)目，建設(shè)單位在組織工程項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時(shí)應(yīng)當(dāng)納入竣工驗(yàn)收的內(nèi)容。市或者區(qū)（縣）建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)督檢查。
l 建筑物能耗數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括：監(jiān)測(cè)建筑物中各計(jì)量裝置、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)采集通道。
l 能耗數(shù)據(jù)采集方式分為自動(dòng)和人工采集兩種。對(duì)建筑物耗煤（液化石油、人工煤氣、汽油、柴油、煤油）等能耗量，在無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集情況下，應(yīng)當(dāng)通過人工采集方式輸入能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；對(duì)建筑物能耗監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)計(jì)量裝置所采集的能耗數(shù)據(jù)，應(yīng)當(dāng)通過RS485接口，并采用TCP/IP通信協(xié)議自動(dòng)和實(shí)時(shí)上傳能耗數(shù)據(jù)。
2 電力儀表在建筑能耗分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案
大型公共建筑電能計(jì)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(fèi)電表的基礎(chǔ)上，考慮內(nèi)部電能計(jì)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(jì)與管理。因此用戶可自主選擇采購，但應(yīng)注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計(jì)量許可證。電力儀表可以完成對(duì)各回路、各樓層或各分項(xiàng)計(jì)量區(qū)的電能數(shù)據(jù)的采集，通過ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)完成對(duì)大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能計(jì)量管理。
電力儀表是針對(duì)電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大型公共建筑的電力監(jiān)控與電能管理需求而設(shè)計(jì)的。它能高精度的測(cè)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(cè)量參數(shù)和電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行信息。電力儀表功能、型號(hào)繁多，價(jià)格也各不相同，電能計(jì)量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配，達(dá)到較佳的性價(jià)比。
根據(jù)滬建交[2008]828號(hào)文件，對(duì)大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實(shí)行分類計(jì)量，對(duì)電量按動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電和特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量管理。因此，針對(duì)宿舍、商鋪、賓館客房等需單獨(dú)計(jì)量的地方，可采用DDS1352或DDSF1352電表；
DDS1352單相電表，又稱為ADL10；單相電能計(jì)量表，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個(gè)模數(shù)（即寬為18mm），一次最大接入單相電流30A，精度1.0級(jí)。該儀表尺寸小，價(jià)格低，缺點(diǎn)是沒有通訊功能，不能組網(wǎng)，但有脈沖輸出可與ARTU-P32連接進(jìn)行組網(wǎng)。
DDSF1352單相電表，又稱為ADL100，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為4個(gè)模數(shù)，一次最大接入單相電流為80A，精度1.0級(jí)，可測(cè)量電壓、電流，具有峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議或DL/T645規(guī)約，可組網(wǎng)。主要應(yīng)用于對(duì)單相電能的計(jì)量，常用在配電箱內(nèi)。DDS1352及DDSF1352單相電表外形及應(yīng)用如圖1所示：
圖1 DDS1352電表外形，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用
針對(duì)用電設(shè)施按照明與插座用電、動(dòng)力用電、空調(diào)用電、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)學(xué)校教室、醫(yī)療病房、賓館客房按樓層或功能分區(qū)計(jì)量時(shí)，可選用DTSF1352或ACR120EL電表。
采用DTSF1352三相四線電表（見圖2），又稱ADL300，用于三相電能計(jì)量，具有尖、峰、平、谷電能分時(shí)復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為7個(gè)模數(shù)，可安裝在照明箱或動(dòng)力箱中，一次最大接入三相電流80A，80A以上可經(jīng)電流互感器二次接入，精度0.5級(jí)，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議或DL/T645通訊規(guī)約，可組網(wǎng)[1]。
ADL系列導(dǎo)軌式安裝電能表，可以很方便地安裝在配電柜（箱）背面的導(dǎo)軌上，不需要對(duì)面板進(jìn)行開孔，這種一對(duì)一式的計(jì)量，對(duì)于系統(tǒng)的檢修維護(hù)是非常方便的。
圖2 DTSF1352電表外形及其在動(dòng)力箱中的應(yīng)用
采用ACR120EL多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線柜門板上，面板尺寸為80mm×80mm，開孔為76mm×76mm，規(guī)格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器二次接入，精度0.5級(jí)，可測(cè)量電流、電壓、功率、頻率、功率因數(shù)、四象限電能等電參量，帶RS485接口，Modbus通訊協(xié)議。
對(duì)于一些重要回路需檢測(cè)諧波含量的，可采用ACR230ELH多功能電表，滬建交[2008]828號(hào)文規(guī)定，在變壓器低壓側(cè)（AC230／400V）總進(jìn)線處，應(yīng)當(dāng)設(shè)置多功能電能表，至少具有監(jiān)測(cè)和計(jì)量三相電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)、有功電能、最大需量、總諧波含量和2-21次各次諧波分量的功能。因此，采用ACR230ELH多功能電表，嵌入式安裝在配電柜門板上，面框尺寸為96mm×96mm，除測(cè)量所有電參量外，還具有最大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數(shù)、電流K系數(shù)、電話波形因子、電流電壓不平衡度、正負(fù)零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實(shí)際應(yīng)用如圖3所示。
圖3 ACR120EL、ACR230ELH多功能電表外形
及其在配電抽屜柜中的應(yīng)用
3電力儀表的組網(wǎng)
電力儀表可作為內(nèi)部管理電表單獨(dú)使用，取代大量傳統(tǒng)的模擬儀表，亦可作為電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng)的前端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制。符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊接口，使得組網(wǎng)輕松便捷，是實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)集成的理想選擇。
儀表之間采用屏蔽雙絞線進(jìn)行總線型連接，圖4所示為ACR120EL儀表通訊電纜接線示意圖。通過對(duì)配電系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)電力儀表進(jìn)行組網(wǎng)，經(jīng)由通訊網(wǎng)絡(luò)到達(dá)監(jiān)控主機(jī)，將分散的儀表連接為一個(gè)有機(jī)的整體。
圖4 電力儀表通訊線纜接線示意圖
4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)的功能
ACREL5000能耗分項(xiàng)計(jì)量系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用現(xiàn)場(chǎng)總線以光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)或無線等組網(wǎng)方式實(shí)現(xiàn)電能集抄與電能計(jì)量功能。系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)電力儀表計(jì)量裝置為基本工具，為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理與控制提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。該系統(tǒng)主要采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層（如圖5）。
電力儀表用屏蔽雙絞線相互連接起來，與通訊服務(wù)器、交換機(jī)、工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)等組成一個(gè)后臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電系統(tǒng)的監(jiān)控以及電能計(jì)量的管理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能：
（1）實(shí)時(shí)采集與顯示運(yùn)行參數(shù)，如電壓、電流、功率、功率因數(shù)，有功電能等，為正常運(yùn)行時(shí)的計(jì)量管理、事故發(fā)生時(shí)的故障原因分析提供依據(jù)。
（2）監(jiān)視電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如高、低壓進(jìn)線斷路器等各種類型開關(guān)當(dāng)前分、合狀態(tài)，是否正常運(yùn)行，如發(fā)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警。
（3）對(duì)建筑物內(nèi)所有設(shè)備的用電量進(jìn)行記錄與統(tǒng)計(jì)，包括動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調(diào)用電、特殊用電等，并可生成各種報(bào)表及分析曲線等供用戶查詢使用。
（4）事件記錄與故障報(bào)警，系統(tǒng)對(duì)所有用戶操作、開關(guān)變位、參量越限及其它用戶實(shí)際需求的事件均具有詳細(xì)的記錄功能，對(duì)開關(guān)變位、參量越限等信息還具有報(bào)警功能。