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能源管理系统及电力监控系统在南宁凤岭客运站交通枢纽工程的设计与应用
2021-06-04 08:36
摘要：大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户，做好公共建筑节能工作，对促进和带动全社会节能工作，实现节能减排目标，落实“转方式、调结构”重大战略具有重要意义。本文介绍南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目，采用智能电力仪表采集配电现场的各种电参量信号。系统采用现场就地组网的方式，组网后通过现场总线通讯并远传至后台，通过Acrel-2000电力监控系统及Acrel-5000能源管理系统实现配电回路用电监测、管理。
关键词：南宁凤岭客运站交通枢纽工程；智能电力仪表；Acrel-2000；Acrel-5000；电力监控系统;能源管理系统。
1 引言
相关地方规范要求“建筑能耗监测系统应作为新建建筑设备设施系统的组成部分，列入建设规划；南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目属于大型公共建筑，上海能耗监测设计依据主要是《DGJ68-2068-2012》公共建筑用能监测工程技术规范。
为保证生产管理用电负荷的统计与分析及对危险源实时监控。需要对项目现场的配电室中进线及出线回路进行电压、电流、功率等参数进行实时在线监控。一旦监控点被监视参数异常，能够及时检测报警，有关人员采取必要的措施，避免安全事故的发生。自动抄表功能节省了人力物力，功率趋势曲线功能能够直观的显示各回路的工作状态与时间，方便用户找出非正常用电回路并且及时进行整改。
本技术条件适用于南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目。供方产品应具有高安全性与可靠性、易于扩展、便于维修与维护。供方提供的产品应至少满足本技术条件，但不仅于此，其技术性能应满足对配电室数据监控的要求。
2 设计依据
DGJ08-2068-2012 《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》
《评价企业合理用电技术导则GB》
《企业节能规划编制通则》
《企业能源审计技术通则-GB》
GBT23331-2009《能源管理体系要求》
GB-50052-2009 《供配电系统设计规范》
能耗计量装参照标准
DL/T 645-1997 多功能电能表通信规约
DL/T 645-2007 多功能电能表通信规约
GB/T 19582-2008 基于Modbus协议的工业自动化网络规范
3 项目概况
南宁凤岭综合客运枢纽站位于凤岭北路北侧，南宁铁路东站南广场东侧，总占地面积为8.778万平方米，总投资约9.72亿元。本项目要解决基础能耗数据的智能化、自动化、可视化、可量化的收集与存储，从而降低能源使用费用，为建立节约型社会发挥作用。
4 系统架构
Acrel-2000电力监控系统及Acrel-5000能源管理系统根据南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目现场实际情况组网，整体网络结构采用屏蔽双绞线直接接至通讯管理机上，进而通过局域网将数据上传至服务器上。
该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，如系统结构图所示：站控管理层、网络通讯层和现场设备层。其中南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目现场设备分布如下：配电室多功能仪表为安科瑞品牌AMC72L-E4，共428台；楼层仪表为安科瑞品牌DTSD1352-FC，共379台。
系统结构图
5 能耗管理系统软件模块
5.1 综合能耗主界面
反映建筑物当年用能各分类能耗和折算为标准煤的综合能耗，并计算得到单位面积能耗；
建筑物中的能耗分类虽然较多，本次工程采集电能，以下是当日逐时用能曲线；单击每个分类能耗的上部区域，可跳转到该分类能耗的用能分析主界面；
可通过下拉框切换建筑物，建筑物图片可根据项目要求替换；
5.2 分类能耗支路用能统计报表
可灵活选择支路，并统计某段时间内支路用能的日、月、周、季、年用能；
通过透视表功能强大，用户可进行多种数据统计，并对数据进行组合排序；
统计数据可通过柱状图、点线图、堆积图、饼图等多种图表展示；
统计数据可导出至Excel；
5.3 分类能耗支路非工作日用能
统计对各支路工作日和非工作日用能，非工作日可通过系统灵活设置
统计数据可导出至Excel；
分类能耗支路同比分析统计各支路当年每月用能及去年同期用能；
分类能耗支路用能集抄查询各支路任意两个时间的表计读数，并计算出差值；时间精度到分钟；
5.4 分类能耗支路分时段用能趋势分析
可查询任一支路某段时间内的用能参数（例如电压、电流、功率、功率因素等），具体可查询的参数与安装的仪表和系统配置有关，查询时不可跨月；
数据以图表或表格的形式显示，图表可通过鼠标操作放大、缩小、移动；可对数据进行排序（大值、小值）；数据可导出至Excel;
5.5 配置选项
依照相关技术规范配置建筑物的基本信息，例如：建筑功能、建筑面积、空调面积、建筑地址等，其中建筑面积等信息将用能单位面积能耗分析；
配置项目中使用的仪表的类型、型号、生产厂家等基本信息，并添加该型仪表所能提供的监测参数信息，此处配置情况影响能耗统计、分时段用能统计、参数查询功能；
配置项目中使用到的所有计量仪表，保存计量仪表的地址、变比、对应的采集器、代码、监测回路的名称等信息；
配置分项能耗统计时涉及到的计量表计、所占比例、运算方式等信息，可根据项目情况灵活配置，此处配置信息将影响各分类能耗分项用能分析小模块中的功能；
配置各部门用能对应的计量仪表、运算方式、所占比例以及部门用能计划，完成此项配置后将启用部门能耗分析功能模块；
配置建筑物中某用能区域对应的计量仪表、运算方式、所占比例，完成此项配置后将启用区域能耗分析功能模块
6 电力监控系统软件模块
变电所实时监控系统图为主监控画面，主要实时监测变电所所有回路的运行状态，红色代表合闸，绿色代表分闸。在系统图中可以直观的看到每路进线和出线的运行参数和状态，可以看到变压器出线侧的所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度等。如下图所：
一次系统图
遥信和遥测报警功能，主要完成对低压各出线回路的开关运行状态和负载进线监控，对开关变位和负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。负载越限值在相应权限下可自由设置。
事件告警记录功能，主要完成对查询时间段内出现的报警信息事件记录以及发生时间，为值班人员提供依据并且分析事故发生的原因，如下图所示：
报警功能实时查询
参数抄表功能，主要对低压各出线回路的电参数进线查询。支持任意时刻电参数查询，具备数据导出和报表打印等功能。该报表查询南宁凤岭客运站交通枢纽工程配电室进出线各低压回路的电参数，主要包括：三相电流、有功功率和有功电度。该报表各回路名称和数据库关联，方便用户修改回路名称。如下图所示：
电参数抄表
系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯故障。下图为变电所通讯状态示意图。
通讯结构示意图
7 前景展望
根据南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目能耗运行效果分析，建立典型能耗分析模型，统一分析。在当今配电设施的应用中，项目的配电安全性至关重要，本文介绍的Acrel-2000电力监控系统在南宁凤岭客运站交通枢纽工程的应用，可以实现对配电室供配电回路用电的实时监控，不仅能显示回路用电状况，还具有网络通讯功能，可以与串口服务器、计算机等组成电力监控系统。系统实现对采集数据的分析、处理，实时显示配电室内各配电回路的运行状态，对负载越限具有弹出报警对话框、语音提示，并生成各种电能报表、分析曲线、图形等，便于电能的远程抄表以及分析、研究，该系统运行安全、可靠、稳定，为项目解决用电问题提供了真实可靠的依据，取得了较好的企业效益。
7.1 建立建筑能耗计量体系，把握建筑能耗，发现能耗黑幕，节能改造更有针对性，同时通过计量收费、绩效考核等管理措施巩固节能改造成果。
7.2 选择节能设备（变频器、热量回收装置）。
7.3 再好的节能设备，管不住浪费也无法发挥节能效果，通过增加自动化节能设备，制定设备运行策略，减少人为干预，集中管控，使节能设备正在实现节能。
7.4 通过能耗监测系统提供的同环比分析数据量化节能改造成果，很大程度的展现节能效果。
8 结束语
大型公共建筑总面积不足城镇建筑总面积的4%，但总能耗却占全国城镇总耗电量的22%，大型公共建筑单位面积年耗电量达到70～300KWh，为普通居民住宅的10～20倍。公共建筑是节能大户，做好南宁凤岭客运站交通枢纽工程项目的节能工作，对促进和带动节能工作，实现节能减排目标具有重要意义。