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浅谈能源计量系统的分析与实现
赵斌
上海安科瑞电气股份有限公司 嘉定 201801
摘 要：文章介绍了Acrel-3000能源计量软件系统结构和功能，不仅可以实时显示电力运行状态及用电状况，还能对数据进行分析处理，以用户适用的方式展现出来，满足用户的需求，实现对采集数据的分析、处理，其生成各种电能报表、分析曲线、图形等，极大的方便了用户的使用，便于配电系统的实时监控与电能的远程抄表与分析研究，为智能建筑的节能技术提供参考。
关键词：Acrel-3000 能源计量 权限 功能模块 数据库
1 概述
能源计量是节能减排量化数据的体现，起着举足轻重的作用。同时作为一种管理工具和手段，利用能源计量数据的采集，诊断，分析，实施有效管理，科学准确的计量数据能够指导建筑能源的利用，由此达到节能降耗的目的。此外能源计量还是一种工艺手段，一种测量技术，帮助建筑节能建立科学合理的节能流程，为今后的建筑节能提供科学准确的基础条件。
为了更好地完成这一任务，及时准确反映各用户的能源消耗数据，按时足额收缴能源消耗费用，进行成本核算的要求；同时协助厂生产部门调整生产设备运行状态，达到以最低消耗保障能源供给的目的，根据能源计量统计部门的要求，Acrel(安科瑞)公司开发了Acrel-3000能源计量管理系统，实现了计量数据的自动统计、报表，用户自动变更等功能，提高了能源计量统计工作的效率，使统计数据的实时性和准确性上了一个台阶。
2 需求分析
根据能源计量管理的运作模式，能源计量统计管理人员对计量管理软件提出了一系列要求，主要有：
使原有的计量数据库动态化，能够增减和更改能源用户、能源名称和计量单位等；能自动生成能源计量统计的日、月报表；能够实时记录和长期保存生仪化公司各单位的能耗信息；数据修改方便；软件加密，防止统计数据被越权改动。
对用户提出的上述各项要求进行具体分析，可见软件的总体设计方案须做到以下各点方能满足用户需求：
为能源计量管理人员提供一个良好的界面，使其可根据各种菜单提示，方便地完成各项操作，为用户提供两级权限保护；数据录入简单、便捷；要实现能源用户名称、计量单位、数据宽度等项目可更改，在保留原有计量数据的基础上须增添计量单位、计量用户名称、日用量、月用量等数据库；根据用户提供的时间范围，能够实现在任何时候以任何时间段自动生成能源计量统计报表。
3 设计思想
目前市面上的开发软件很多，使用什么软件开发应用程序应根据具体情况灵活选择。经过多年的实践与开发，安科瑞电气为企业在变配电监控、数据联网，电力调度等多个方面提供了系列软件产品，安科瑞电能管理组态系列软件可以为企业提供“监控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心历史数据“引擎”，安科瑞电能管理组态系列软件包括企业级实时历史数据库AcrSpace、工业自动化组态软件AcrControl、电力自动化软件AcrNetPower、“软”控制策略软件AcrStrategy、通信网关服务器AcrFieldComm、OPC产品、Web门户工具等，同时具有英文版、繁体、简体版等版本，安科瑞这些产品不是孤立的，它是一个应用规模可以自由伸缩的体系结构，整个软件系统都是按照软件标准而严格设计的，其中实时历史数据库是全部产品数据的核心，分布式的网络应用是安科瑞电能管理组态软件的最大特点，该系列产品可以广泛的应用于企业信息化、DCS系统、PLC系统、SCADA系统、楼宇IBMS等监控系统中。
4 Acrel-3000能源管理系统
4.1结构
Acrel-3000型电能管理系统可对低压设备消耗的电能进行分项计量。其软件运行于windows操作系统，包括windows2000、windows NT、windowsXP等windows系列操作系统。系统除了与本公司自主研发的仪表良好兼容外，还支持数百种硬件设备，包括目前流行的各种板卡、仪表、PLC等。支持各种常用电力通信规约，如部颁CDT规约、POLLING、1801、101、DNP等电力规约。
按照国家对电能计量的相关要求，本系统对耗电量进行分项计量，包括：
1）照明插座用电：为建筑物主要功能区域的照明、插座等室内设备用电。主要包括建筑物内的照明和插座用电、应急照明用电、室外景观照明用电等。
2）空调用电：主要包括冷热站用电、空调末端用电。
3）动力用电：主要包括电梯用电、水泵用电、通风机用电等。
4）特殊用电：主要包括信息中心、洗衣房、厨房餐厅、游泳池、健身房或者其他特殊用电。
4.2功能
前台人机交互界面
设计适合客户要求的交互界面；标准图元库，方便调用组合；实时数据采集和显示；数据信息的自动逻辑计算和处理；设备参数远程更改设定；合、分闸状态显示和强制操作。
曲线及报表管理设置
客户要求的电参量的趋势曲线；正/反向有/无功电度的历史趋势；设计满足客户需求的各种报表；自动生成电能计量的日、月、年报表；可根据常用的MS Excel设置模板并生成相应报表，使用户轻松使用；查询任意时刻报表、显示并打印。
后台数据库管理
应用广泛的数据库软件如Access、MSSQL；建立开放式、网络化数据库；存储指定年限或所有的数据信息；软件系统实现的动态链接库；实时数据信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，实现数据远传。
多级权限用户管理
密码登录后台，保证设置安全；高权限对低权限管理，分级操作，各权限均具修改密码功能。
通讯管理设置
各串口自主配置，操作方便；不同设备的通讯协议选择；通讯波特率自主选择；系统根据选择结果自动对该前置机某端口所连各设备进行统一的遥控配置。
网络功能
双机热备功能，支持双机、双网、双设备等冗余，并采用热备份的形式确保系统稳定可靠的运行，配置简单、方便。网络上任意一台机器可指定为I/O服务器（即前置机），网络上的其他机器可方便地从该机器上获取数据。
4.3软件界面
数据采集
可采集和处理电力系统常用的各种遥测量、遥信量、脉冲量等。如：遥测量：电压、电流、有功、无功等；遥信量：开关状态、刀闸位置、保护动作信号、事故跳闸总信号、预告信号等；脉冲量：电度量、周波、时间量、设备参数、保护定值等；非电量：温度、压力、湿度、火灾报警、防盗报警等。
主界面显示
可根据现场的设备安装情况及布局将其用图形界面形象的表示出来，图为低压系统的配电图。
月抄表数据的查询
显示某个月的电表数据，可进行自定义查询，打印输出。
5 能源管理表计的选型方案
5.1 高压回路或低压进线回路选ACR330ELH仪表
该表为电能质量分析仪表，主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T645规约。外形尺寸：120×120mm，开孔尺寸：108×108mm。适用于高压重要回路或低压进线柜，见图1。
5.2 低压联络或出线回路选ACR220EL电力仪表
该表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；4DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：96×96mm，开孔尺寸：88×88mm。适用于低压联络柜、出线柜，见图2。
5.3 动力柜、照明箱选ACR120EL电力仪表或导轨式电表
ACR120EL电力仪表主要功能有：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；2DI+2DO；RS485通讯接口、Modbus协议。外形尺寸：开孔尺寸80×80mm，开孔尺寸72×72mm。适用于动力柜，见图3。
DTSD1352导轨式电表主要功能：LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计、最大需量统计；电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于动力柜，见图4。
DTSF1352导轨式电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：126×89×74mm，7模数。适用于照明箱的三相电能计量，见图5。
照明箱DDSF1352电表主要功能：电流规格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可选、复费率电能统计、电能脉冲输出、RS485通讯接口、Modbus协议或DL/T 645规约可选。外形尺寸：76×89×74mm，4模数。适用于照明箱的电流、电压测量；单相电能计量，见图6。
6 系统报价
单位：元（RMB）
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名称 |
型号 |
单位 |
面价 |
备注 |
|
监控主机 |
IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外设 |
台 |
8500 |
均可用户自备，以当时市场价格为准，该报价仅供参考 |
|
显示器 |
三星19寸液晶显示器 |
台 |
3000 |
|
三星22寸液晶显示器 |
台 |
3800 |
|
打印机 |
HP LaserJet 1020 A4 |
台 |
2500 |
|
EPSON-LQ1600KIIIH A3 |
台 |
4000 |
|
UPS电源 |
山特C1KS |
台 |
5000 |
|
山特C2KS |
台 |
6500 |
|
通讯线缆 |
五类线 |
米 |
4.6 |
|
屏蔽双绞线RVVP 2×1.0 |
米 |
5.6 |
|
光纤（多模） |
米 |
6.6 |
|
通讯机柜 |
1200×600×600 |
面 |
3000 |
|
2200×600×600 |
面 |
5000 |
|
光电转换 |
HTB-1000 |
只 |
750 |
远距离传输 |
|
终端盒 |
只 |
60 |
|
尾纤 |
面 |
50 |
|
耦合器 |
面 |
50 |
|
熔接点 |
个 |
50 |
|
通讯转换 |
扩展卡ACRNET-PCI/4 |
块 |
3000 |
扩展卡 |
|
串口服务器ACRNET-PORT(2口) |
只 |
3000 |
串口服务器 |
|
串口服务器ACRNET-PORT(4口) |
只 |
5500 |
|
通讯前置机ACRNET-UC02(2口) |
只 |
4000 |
通讯前置机 |
|
通讯前置机ACRNET-UC04(4口) |
只 |
6000 |
|
通讯前置机ACRNET-UC08(8口) |
只 |
11500 |
|
通讯管理机ACRHMI |
台 |
30000 |
人机界面 |
|
组网设备 |
网络交换机EDS-208 |
台 |
3000 |
局域组网 |
|
网络交换机EDS-408 |
台 |
8500 |
|
监控软件 |
Acrel监控组态软件V6.0 |
系统组态软件
图形组态软件
电能管理软件
数据库软件 |
套 |
3万 |
设备数量1～10 |
|
4万 |
设备数量11～20 |
|
6万 |
设备数量21～40 |
|
8万 |
设备数量41～80 |
|
10万元以上 |
设备数量80以上 |
|
双机版 |
|
套 |
|
单机价格×1.5 |
|
数据转发 |
每+1用户 |
套 |
3000 |
|
|
Web发布 |
每+1用户（总用户数≤5） |
套 |
5000 |
|
|
电力仪表 |
ACR330ELH |
台 |
4860 |
|
|
ACR220ELH |
台 |
4280 |
|
|
ACR120EL |
台 |
3580 |
|
|
导轨式电表 |
DTSD1352 |
台 |
2050 |
|
|
DTSF1352 |
台 |
1200 |
|
|
DDSF1352 |
台 |
600 |
|
注：电力仪表和导轨式安装电表可按上述报价的70%优惠供应。
7 结束语
在电力监控系统中，配置网络电力仪表具有实施简明，投资少等显著优点，可以方便和实时地监控配电系统的运行状态，对现场的用电设备进行统一管理，免去工作人员到现场记录的繁琐工作，系统对各种用电设备的历史运行数据和状态进行管理分析，便于维护人员明确设备状况，制定详细的设备维护计划，减少工作人员，提高效率。同时，根据建立的电能计量体系，可以了解、分析建筑总体能耗，提出降耗计划，采取节能降耗措施，逐步提高用电效率。
参考文献：
[1]上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2010.08版.
[2]中国石化仪征化纤股份有限公司产品手册.
作者简介：赵斌，男，本科，上海安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为智能电力监控与电能管理系统，Email: acrelsh@126.com 手机：13917437076
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