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安科瑞多用户计量箱在高校用电计量改造方案 安科瑞鲍静君
摘要通过方案对比选取的用电计量方式，结合终端电子计量装置，实现在不改变既有建筑配电系统前提下将通讯数据在RS485信号与无线信号之间互转，完成普通RS485设备的无线通讯。在末端电子表计量配置ADF300多用户计量箱对单三相混合负载进行计量，对用电能耗数据分项收集，有效降低了建设成本和改造工程量。
关键词 无线通讯ADF300多用户计量箱 无线通讯
引言
在我国，大部分高等院校的建设和运行资金多由**提供，故院校应率先响应国家的政策和要求。完善校区内教学楼、办公楼、实验楼等公共建筑的能源计量体系，对现有系统进行节能改造，不仅可以减少资源浪费、实现用能的定额管理、分级配置以及进行能效公示评比，还可以通过挖掘能源数据来改进物业管理方式、直接联动控制用能设备节电。
高校能源计量体系的建立，可为国家管理部门了解大学的用能分布结构、宏观调整能源配置和能源政策调整提供数据支持。ADF300多用户计量箱在末端配电中可灵活配置单、三回路计量，有效降低了建设成本和改造工程量。本文以某高校改造项目为例，讲解多用户计量箱在高校用电计量改造中的应用。
1 项目概况
本项目是一幢建设于 80 年代的教学实验楼。通过对建筑的勘查和业主需求的了解，在项目前期对项目的各个方面进行了方案对比，确定整体改造方案，并在实施过程中结合ADF300多用户计量箱，较终实现整栋建筑的精细化分项用电计量。
通过查阅资料和现场勘查，该楼分为 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ四段，其中Ⅱ段、Ⅲ段六层、Ⅳ段五层、Ⅴ段地上地下各一层，使用功能包括: 办公、实验、教学等。Ⅱ段首层设一处总配电间，两路低压进线供全楼及部分地摇楼用电，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每层设有电气竖井服务于本区域，Ⅴ段电源由总配电间或首层Ⅱ段电井引来。各区域的使用功能为: Ⅱ段 1 层为集中实验区( 技术中心) ; 2 ～ 6 层为学院内教授、研究生的办公、实验室。Ⅲ段 1 层为学院行政办公室; 2 ～ 6 层为学院教学实验教室、教授办公室。Ⅳ段 2 层为集中实验区( 技术中心) ; 1、3 ～ 5 层为学院内教授、研究生的办公、实验室; Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段每个房间内均设有配电箱，但由于后期改造房间分拆及合并，导致配电系统混乱，且后期根据使用需要还会发生房间调整; 办公室、实验室内设备多数为插座设备，少数动力设备均由**回路供电。Ⅳ段五层东侧图书馆分馆，Ⅴ段一层包括计算机机房，文体活动中心，公共阶梯教室，地下一层为人防区域，五个区域均有独立的配电箱供电。
由于楼宇建设年代久远，从属关系复杂，该建筑仅在总配电间设置一块电能表总体计量学院用电能耗。随着学院管理分级、科研经费分摊的内部需求及高校对高校能源监管平台的建设要求，需要在楼内进行既满足学院计费需要，又符合《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求的用电计量改造工程。
2 项目各项方案对比
了解项目现状和业主需求后，再通过对国家规范、导则等文件的学习，本方案分别从计量方式、改造方式两个方面进行了优化对比。
2.1计量方式
按照《高等学校节约型校园建设管理与技术导则》要求，学校计量深度应达到院、系、部、处的目标要求，导则明确“建立校园建筑及用能设施分类能耗统计或分项能耗统计制度”，即分类和分项都符合导则规定的基本要求。表 1 为两种计量方案的比较。
表1分类计量和分项计量的比较
通过图表列出分类和分项的对比资料可见，两种方式都可以满足本次改造的目的，只是分项比分类得到的能耗数据更多，计量精细化程度更高，对后期改造适应性也更好，但改造工程量大，需求经费多。
2.2改造方式
采用分项计量的效果明显优于分类计量，但高昂的改造经费和巨大的工程量也使业主有所顾虑，寻找降低成本的改造方法成为影响改造效果的关键。经过对无线通讯技术和电子计量设备的了解，末端选用带计量功能且符合精度要求的ADF300多用户计量箱、AEW110无线计量模块等电子设备，通过无线网络将计量数据上传，最后经过软件编程实现各种管理计量的需要。这种创新型用电计量改造方式存在降低改造成本、减少工程量的可能性，表 2 为传统电能表技术与无线电子表技术的对比。
表 2传统电能表与多用户计量箱对比
ADF300多用户计量箱的改造方案不需要对现有配电线路进行更改，减少了大量的施工作业，为了减少面板的安装数量将各个房间面板数量标准化，减少计量插座设备，进一步降低造价。
经过方案对比并结合本项目实际需求确定了较终的设计方案: 在楼内办公室、教学实验教室，实验室采用无线电子表技术的分项计量法，并在户内配电箱设置导轨式电能表，作为末端电子表的二级计量装置; 单独功能区如图书馆分馆、计算机机房，文体活动中心，大型公共教室和大功率用电设备按分类计量法在配电箱和控制箱内设置导轨式电能表计量。
3 项目实施方案
这种创新的改造方案降低了项目的实施难度，由于避免了大量的拆改工作，减少线路重新敷设，使得设计、施工的工作量都得已降低。通过前期对建筑的勘查，在项目的实施过程中将计量点位设置分为配电箱电能表和末端电子表两部分。
安科瑞企业电能管理系统依据住建部《国家机关和大型公建能耗监测系统技术导则》、**《电力需求侧管理平台建设技术规范》和企业节能计量相关标准，帮助用户梳理用电去向，建立符合用户实际的用电计量体系，使其用电透明化，加强用电管理，为后续节能改造提供可靠的数据支撑。系统解决方案有Acrel-3000电能管理系统、Acrel-3100商铺电能管理系统、Acrel-5000建筑能耗监测系统、Acrel-PVMS预付费电能管理系统。相关产品有AEM系列电能计量表、DDSD/DTSD1352系列电能计量表、ADF300系列多用户计量装置、AEW110无线通讯转换器等。
变电所中所用的计量部分是供电公司的壁挂表，或者配合系统具有国网性能指标的壁挂表；楼层与总进线场合可以配壁挂表，也可以用AEM系列及ADL300；到了终端用户，根据其不同的个性化需求，可以选择不同仪表，导轨表，预付费，多用户等。
配电箱电能表计量设置: 整栋建筑总配电间两路进线每路设置一块AEM96电能表; 每层电气竖井内设置一块层电能总表; 每个房间的总配电箱内设置一块DTSD1352导轨式电表; 部分大型单相设备 ( 20A 以上) 及三相用电设备分别设置DDSD1352和DTSF1352导轨式电表; 独立功能区如计算机机房，文体活动中心，公共教室，人防区，图书馆分馆，大会议室的配电总箱分别设置AEW110无线通讯模块。
末端电子表计量设置: 办公室、实验室、教学实验教室，按房间数量设置ADF300多用户计量箱。ADF300系列多用户计量箱是一种电子式智能化多用户电能表，设计采用一户一计量方案，具有计量准确度高、户与户之间计量互不干扰、集中安装、集中管理优势。较大可以同时计量12户三相、36户单相、单/三相回路混合用电状况，其接线示意图如下图所示。
计量系统组网形式: 采用《安科瑞高校电能管理系统》，它是安科瑞公司较新研制的与预付费系列电能表配套的售电管理系统，以电能管理软件和集中抄表软件为主，包括计算机、通讯管理机、打印机等设备在内的集成系统，通过校园网传输至学校能源计量监管平台进行数据分析。该系统主要分为三层，其中底层为ADF300系列多用户计量箱，中间层为通讯管理机，上层为客户端PC、服务器及相关外设（如打印机、短信猫等），系统拓扑图如下图所示。
4 结束语
目前我国的大中城市中存在大量高耗能的既有建筑，它们的功能、年代、形式各有不同，节能改造方式也应根据使用需要、现场情况不同做出有针对性的技术方案并择优使用。本文简述的计量改造项目就是先选取较优的计量方案，再运用的技术产品，从而做出有针对性的实施方案，这种方式既满足了业主需要，又降低了改造成本。
参考文献
［1］*人民共和国住房和城乡建设部，教育部． 高等学校节约型校园建设管理与技术导则 ( 试行 ) ( 建科〔2008 〕89 号 )［Z］． 2008．
［2］*人民共和国建设部，财政部． 关于加强国家机关办公建筑和大型公共建筑节能管理工作的实施意见( 建科〔2007〕245)［Z］． 2007．
基于DDSF1352/DTSF1352电表的低压终端电能管理 安科瑞鲍静君
摘 要：鉴于公共建筑电能消耗主要集中在低压终端的现状，为了实现对终端用户用能的量化管理，在公共建筑低压配电系统中加装电能计量装置，实现电能计量管理十分必要。本文介绍一种采用现场总线的数字式复费率电能表，以及利用该表组成的电能管理系统，实现电能管理的实际案例。
关键词：DDSF1352/DTSF1352电表;电能管理系统;工程案例
0 引言
由***签署的*人民共和国**令531号《公共机构节能条例》已经2008年7月23日**18次常务会议通过，自2008年10月1日起施行。《条例》十四条明确指出：公共机构应当实行能源消费计量制度，区分用能种类、用能系统实行能源消费分户、分类、分项计量，并对能源消耗状况实行监测，及时发现、纠正用能浪费现象。建质〔2006〕277号文《全国民用建筑工程设计技术措施——节能专篇 电气分册》提出电气回路要加装电能计量装置，而江苏、上海也分别推出苏建科〔2007〕217号文《江苏省公共建筑用能计量设计规定》和沪建交〔2008〕828号文《关于进一步加强本市民用建筑设备节能设计技术管理的通知》，进一步明确提出对主要用电设施分项计量，对办公楼、商场、宿舍等应计量到经济核算单元;对医疗病房、宾馆客房、学校教室应按楼层或功能分区计量等等，并纳入审图和竣工验收标准之中。
目前终端电能计量表计的安装普遍采用传统壁挂式的安装方式，存在体积大，安装不方便等缺点。而DDSF1352/DTSF1352导轨式安装电表采用模数化设计，具有体积小、易安装、易组网等优点，易于实现终端配电电能计量。便于配电系统加装电度表的改造。
1 DDSF1352/DTSF1352电表简介
1.1产品特点
DDSF1352/DTSF1352单、三相电子式复费率电表，采用DIN35mm轨道安装，结构模数化设计，宽度与微型断路器匹配，分别是4和7个模数，可方便安装于照明箱内(见图1)。一次接入较大电流20(80)A，80A以上需外接CT，变比较大可扩至6000/5A。电表带RS485通讯接口，支持MODBUS-RTU协议或DL/T645规约。接线端子上的透明翻盖与外壳可铅封，达到防窃电的目的。该表除用于企事业内部电能计量考核管理外，经供电部门测试校验合格后，还可作为贸易结算表使用。该产品符合GB/T 17215-2002《1级和2级静止式交流有功电能表》，GB/T 15284-2002《多费率电能表特殊要求》等标准要求。
图1 电表外形及安装方式
1.2 设计原理
1.2.1 单相DDSF1352电表设计原理
DDSF1352单相复费率电能表采用ADI公司较新技术ADE7169F16片上系统的单芯片设计完成。ADE7169集成了高精度计量单元模块和8052的MCU及其外围模块，计量模块计量精度高、能测量各相电流、电压有效值、各相及总的有功功率、无功功率、电网频率等运行参数，过载倍数大。片上8052的MCU带有16K FLASH和512B RAM和多种外设模块，支持低功耗温度补偿的片上RTC模块、LCD驱动模块、电源管理模块、SPI/I2C接口模块和UART通讯模块等，用一片ADE7169就能实现单相复费率多功能电能表设计。具体设计框图如图2。
图2 单相DDSF1352电表原理框图
1.2.2 三相DTSF1352电表设计原理
DTSF1352 三相电子复费率电能表采用计量芯片ATT7030A和飞思卡尔公司的8位单片机M68HC908LJ12实现。其原理为：线路上实时电压、电流经高精度互感器耦合，采样电路分别采样后，送到电量计量**芯片ATT7030A(A/D转换器转化成数字信号，通过片内**DSP运算后输出电能脉冲)，通过脉冲送到MCU中，并根据预先设定的时段完成分时有功、无功电量计量和较大需量计算，分别作出相应处理，并存贮到EEPROM中;同时实现显示和输出、RS485串行数据传输。具体设计框图如图3。
图3 三相DTSF1352电表原理框图
2 应用案例
2.1 一次方案
以某理工大学学生宿舍楼为例。该楼有4层，每层有24间宿舍，配有公共卫生间、洗衣房、公共浴室，电气一次方案见图4。总配电箱进线回路安装有屏装式ACR230ELH多功能电力仪表，计量宿舍总电量。包括三相有功电度、无功电度、功率、功率因数、电流、电压、频率以及分相电量等共34项电参量。电流、电压2～31次分次谐波分量，电流、电压不平衡度，电流、电压正、负零序分量检测和分析。每个楼层、应急照明、风机、预留电气干线分别由7台DTSF1352电表负责计量三相有功电度，电表可与CM1断路器对应并列导轨式安装，也可集中安装在箱内上方。每一楼层的宿舍房间、公共卫生间、洗衣房、走廊电能由27台单相电表DDSF1352负责计量，公共浴室由1台三相DTSF1352计量。
图4 宿舍楼电气一次方案
2.2 系统组网
配电系统一次方案图列出了总配电箱及宿舍一层照明箱配电箱的支路数及各支路电能表的型号。为满足智能化监测及远程自动抄表需要，该电能管理系统采用RS485总线，将安装于总配电箱AL1总进线的1台ACR230ELH多功能电力仪表、安装于WL1～WL7及各楼层公共浴室的11台DTSF1352三相导轨式电度表及安装于宿舍楼各楼层的108台DDSF1352单相导轨式电度表(27×4层宿舍楼)进行集中组网，监控中心配置监控计算机、打印机、通讯服务器及必要的辅助设备，安装电能管理系统EMS软件完成对各台电能表的远程采集和数据的集中处理。电 能管理系统图见图5。
图5 系统组网方案
2.3 电能管理系统功能
2.3.1 远程电参量测量。
完成了对总进线ACR230ELH多功能电力仪表实时电参量采集，包括三相电流、电压、功率、功率因数、有功电度、无功电度、频率等，显示于电能管理主画面;实现了对11只DTSF1352三相电度表和108只DDSF1352单相电度表的远程自动抄表功能;实现自动统计各宿舍日、月用电及分摊电能计算功能;通过该系统与现场仪表的结合使用体现出电能的总进线、支路及各较终用户的分层、分类、分户计量管理。见图4。ACR230ELH对宿舍楼电流谐波、不平衡度等电能质量进行诊断，系统保存历史记录，对下一步电能质量改善方案提供决策依据。
2.3.2 运行状态监测。
管理员可设定系统的采集频率，如每15分种采集一次，并设定各回路的用电负荷值(如宿舍负荷设定为6～10A)，系统可根据设定对采集值进行处理，并对过负荷回路进行声光报警，提示管理员该回路出现异常的状态信息。系统还可对各回路通讯异常进行自检测，以便维护人员能够及时进行排错与维修。
2.3.3 趋势分析。
对采集的电参量进行分类识别并将必要参量存储至数据库中，对所有电参量的数据存储可达两年，对电能参量的数据存储可达三年以上，并可根据用户需求及硬件配置更改存储时间。系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的运行负荷状况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，并通过调用显示各种曲线画面，方便工程人员对监测的配电系统进行质量分析。如：总进线的电流趋势、功率趋势及谐波趋势分析;分支回路的月用电趋势、棒图/折线图分析等,还可与去年/前年同期数据相比，生成计量数据库。
2.3.4 报表打印。
系统可根据用户需求设计出符合其需要的各种类型报表。如：实时报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等。可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表。根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置，自动生成收费报表以便内部收费管理。
2.4 工程造价
根据一次方案及系统结构，该宿舍楼电能管理系统材料名称、型号、数量、报价见表1。不含人力成本投资大约为11.45万元。
表1
3 结束语
2009年1月，DDSF1352/DTSF1352单、三相电表通过国家电能表质量监督检验中心(江苏)委托检验，各项指标均合格。除某理工大学外，产品还在长沙某卷烟厂、运城某中心医院、上海某警务区9156工程等项目中得到应用，取得了较好的社会效益。
文章来源于:《上海节能》2009年4期。
【参考文献】
[1] *人民共和国**令531号《公共机构节能条例》
[2] 任致程，周中.电力电测数字仪表原理与应用指南[M].北京：中国电力出版社，2007.
[3] 沪建交〔2008〕828号 上海市建设和交通**关于进一步加强本市民用建筑设备节能设计技术管理的通知.
[4] 苏建科〔2007〕217号 江苏省公共建筑用能计量设计规定(暂行).
