寧波鄞州藍青小學工程能耗監(jiān)測系統(tǒng)的設計與應用

劉丹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801 

【摘要】：針對學校建筑能耗高且能源管理不合理的問題，利用計算機網絡技術、通訊技術、計量控制技術等信息化技術，實現(xiàn)能源資源分類分項計量和能源資源運行監(jiān)管功能，清晰描述建筑內總的用能現(xiàn)狀；實時監(jiān)測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，識別負荷與無效能耗，從而可通過技術或行為節(jié)能方式，實現(xiàn)建筑的節(jié)能。

1   項目概述

  寧波市鄞州藍青小學是寧波日報報業(yè)集團、寧波天工實業(yè)和鄞州中學一起創(chuàng)辦的全日制小學，是一所由鄞州區(qū)教育局直管的民辦學校。學校占地面積約90畝，東臨甬新河，西靠天工路，北至首南東路，總投資3億元左右。學校建筑面積約5.4萬㎡，毗鄰天宮莊園，環(huán)境美。

2  能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計

  整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的設計是以《辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)分項能耗數據傳輸技術導則》、《浙江省辦公建筑和大型公共建筑用電分項計量系統(tǒng)設計標準》等相關技術導則為基礎，建設符合用戶實際需求的能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)，整個系統(tǒng)完成了建筑內部能耗計量儀表和能耗數據采集裝置的安裝，實現(xiàn)從建筑采集能耗數據，遠程傳輸數據，數據統(tǒng)計與展示的功能。整個系統(tǒng)包括能耗數據的原始采集、能耗數據的在線傳輸、能耗數據的在線分析診斷等，通過能耗計量裝置的安裝，實現(xiàn)能耗數據的原始采集；通過通訊管理機的安裝，實現(xiàn)能耗數據的在線傳輸；通過能耗數據的采集存數，形成可視化趨勢，確定較高能耗范圍 診斷形成高耗原因；通過后期的配置節(jié)能節(jié)電產品 改進運營管理模式，進行節(jié)能降耗；通過節(jié)能降耗前后數據對比，查看節(jié)能降耗實施效果。

2.1 能耗數據的原始采集

  能耗數據的原始采集是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基礎，是整個能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本構成元素，指依據辦公建筑和大型公共建筑消耗的主要能源種類的劃分，建筑能耗應包括耗電量，耗水量，耗氣量，集中供熱耗熱量，集中供冷耗冷量和其他能源消耗量，分項能耗數據是指分類能耗數據中的一類或多類再細分為若干項。如電能又可以分為4類分項，插座照明用電，空調用電，特殊用電和動力用電，且每一個分項又可再分為若干子項。插座照明用電包括了建筑內部主要工作區(qū)域照明，普通設備用電等?？杉毞譃椴遄彰饔秒?，應急照明及走廊用電，室外照明用電三個子項。空調用電主要是指為建筑內部提供制冷和制熱所消耗的電能，其也包括兩個子項，冷熱站電能使用和空調末端電能使用。動力用電是為建筑內提供動力服務使用的電能，包括電梯用電、水泵用電、通風機用電三個子項。這些分類分項數據要在采集器內部進行計算和存儲，并定時與數據中心建立連接發(fā)送原始數據。本建筑中，涉及到的能耗信息主要包括耗電量，按照分類、分項計量系統(tǒng)的設計要求，本建筑中用電計量采用多功能電度表，在各樓層照明配電箱、空調配電箱、動力配電箱以及其他特殊用電配電箱安裝多功能電表，實現(xiàn)電能的分項采集。

  多功能電表采用交流采樣技術，能分別測量電網中的電流、電壓、功率、功率因數和電能等參數，可通過面板薄膜開關設置倍率。帶RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU通信協(xié)議，所有多功能電表有功電度計量精度達到0.5級，

2.2 數據傳輸

  數據傳輸是指原始分類分項數據經由數據采集器通過Internet或GPRS等遠程通訊方式將能耗原始數據從有離散分布的建筑群上傳到數據中心，并將數據進行處理，完成原始數據存儲的過程。在該過程中，數據采集器將定時采集到的數據進行累加，形成可擴展標示語言（XML）格式的數據包，數據包中不僅包含需要上傳的數據還包括對應的建筑信息和采集器信息等。采集器還要對要傳輸的數據包進行加密處理，一般采用128位aes加密處理以保證數據的可靠并進行上傳工作。整個系統(tǒng)的數據傳輸網絡包括現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間的485網絡以及采集器與數據中心之間以太網，現(xiàn)場計量采集裝置與采集器之間通過RS-485的總線方式，實現(xiàn)計量采集裝的手拉手式的連接，接入采集器，每路485總線連接計量采集裝置的數量在20只左右；采集器與數據中心之間通過建筑內部智能化網絡實現(xiàn)數據的遠傳傳輸，整個系統(tǒng)的網絡結構如下圖所示：

2.3 能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能設計

能耗綜合主界面

  通過綜合能耗主界面可以反映學校當年用能各分類能耗和折算為標準煤的綜合能耗，并計算單位面積能耗。

分項用電數據統(tǒng)計

  將電耗進行逐時、逐日、逐月、逐年統(tǒng)計。統(tǒng)計數據采用餅圖、柱狀圖、線圖、區(qū)域圖等各種圖形展示方式，直觀反映各項統(tǒng)計數據的數值、趨勢和分布情況。

用電支路趨勢分析

  統(tǒng)計各區(qū)域、各設備電能消耗，準確定位用電消耗回路，制定節(jié)能績效考核制度，推動節(jié)能降耗的執(zhí)行。為用能設備建立運行記錄檔案，長期跟蹤記錄設備運行過程中的能效分析評估結果，結合設備維護保養(yǎng)記錄，為設備的運行維護提供依據。

能耗數據同環(huán)比分析

  將各種類型和各主要耗能設備的能耗與去年同期值和上月值進行同比環(huán)比分析，檢驗節(jié)能效果，根據分析結果執(zhí)行節(jié)能績效考核，以及節(jié)能目標的修正。

能耗數據分時統(tǒng)計

  將能源類型、負載類型、區(qū)域能耗按照時間區(qū)分，按時、天、月、年、工作日、非工作日等對用能數據進行對比分析，掌握能源具體消耗情況?？蓪⒚刻煊媚馨磿r段設置峰、平、谷，統(tǒng)計各時段能耗，降低閑時能耗。

電能數據實時監(jiān)測和預警

  通過高精度智能儀表以技術手段實現(xiàn)自動化全實時、高密度的實時用能監(jiān)測，減少用能的“跑、冒、滴、漏”和計量誤差。實時監(jiān)視現(xiàn)場儀表的回傳數據，對電能進行合理的管控和預警，及時發(fā)現(xiàn)并改正運行中存在的用電異常，隨時處理。按需設置重要設備的超標預警值，超標時醒目提醒并主動記錄。

3、能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設的意義

  建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設的相關技術導則進行設計的一個多層次，多功能，跨區(qū)域，可雙向交換信息的復雜系統(tǒng)。通過搭建這樣的能耗監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測建筑的能耗使用情況，通過能耗數據的分類分項計算，數據的分時統(tǒng)計，公共展示平臺等，能促使辦公建筑和大型公共建筑提高節(jié)能運行管理水平，為制定切實的政策和決策提供參考和有力的支持，并過能源綜合管理系統(tǒng)軟件對各電能計量點的用電量實施在線計量、動態(tài)監(jiān)測、集中管理、科學考核，通過的末端監(jiān)控管理，綜合性地實現(xiàn)整體節(jié)能，為高能耗建筑的進一步節(jié)能改造提供依據。

作者簡介：

劉丹，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電