隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,，各行各業(yè)對電的需求越來越大,，電力資源緊缺和不同時間用電量不均衡的現(xiàn)象依然嚴(yán)重,。為緩解我國日趨尖銳的電力供需矛盾,，改善用電不均衡,、提倡節(jié)約用電量,、提高全國的用電效率,，合理利用電力資源已成為當(dāng)前構(gòu)建和諧社會的基本國策之一,。
電能的消耗大量集中在低壓配電終端，為了加強(qiáng)終端電能的計(jì)量考核和管理,，方便用戶的現(xiàn)場使用、改造和升級,，安科瑞1352系列電表，針對傳統(tǒng)壁掛式安裝電能表在現(xiàn)場使用安裝的不便而設(shè)計(jì)一種微型化導(dǎo)軌式安裝電能表,，具有測量精度高、過載能力強(qiáng),、性能穩(wěn)定可靠,、工作電壓范圍寬,、自身功耗低等優(yōu)點(diǎn),。并且其體積小,，重量輕,，結(jié)構(gòu)模數(shù)化,，可與微型斷路器配合使用安裝于配電箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)終端配電電能計(jì)量,。
2 導(dǎo)軌式電能表產(chǎn)品特點(diǎn)
DDSF1352/DTSF1352單,、三相電子式復(fù)費(fèi)率電表,，采用DIN35mm軌道安裝，結(jié)構(gòu)模數(shù)化設(shè)計(jì),，寬度與微型斷路器匹配，分別是4和7個模數(shù),，可方便安裝于照明箱內(nèi)（見圖1）,。一次接入最大電流20（80）A，80A以上需外接CT,，變比最大可擴(kuò)至6000/5A,。電表帶RS485通訊接口，支持MODBUS-RTU協(xié)議或DL/T645規(guī)約,。接線端子上的透明翻蓋與外殼可鉛封,，達(dá)到防竊電的目的。該表除用于企事業(yè)內(nèi)部電能計(jì)量考核管理外,，經(jīng)供電部門測試校驗(yàn)合格后,，還可作為貿(mào)易結(jié)算表使用。該產(chǎn)品符合GB/T 17215-2002《1級和2級靜止式交流有功電能表》,，GB/T 15284-2002《多費(fèi)率電能表特殊要求》等標(biāo)準(zhǔn)要求,。
圖1 電表外形及安裝方式
3 設(shè)計(jì)原理
3.1單相DDSF1352電表設(shè)計(jì)原理
DDSF1352單相復(fù)費(fèi)率電能表采用ADI公司最新技術(shù)ADE7169F16片上系統(tǒng)的單芯片設(shè)計(jì)完成,。ADE7169集成了高精度計(jì)量單元模塊和8052的MCU及其外圍模塊，計(jì)量模塊計(jì)量精度高,、能測量各相電流,、電壓有效值,、各相及總的有功功率,、無功功率,、電網(wǎng)頻率等運(yùn)行參數(shù)，過載倍數(shù)大,。片上8052的MCU帶有16K FLASH和512B RAM和多種外設(shè)模塊，支持低功耗溫度補(bǔ)償?shù)钠蟁TC模塊,、LCD驅(qū)動模塊、電源管理模塊,、SPI/I2C接口模塊和UART通訊模塊等,，用一片ADE7169就能實(shí)現(xiàn)單相復(fù)費(fèi)率多功能電能表設(shè)計(jì),。具體設(shè)計(jì)框圖如圖2,。
圖2 單相DDSF1352電表原理框圖
3.2 三相DTSF1352電表設(shè)計(jì)原理
DTSF1352 三相電子復(fù)費(fèi)率電能表采用計(jì)量芯片ATT7030A和飛思卡爾公司的8位單片 機(jī)M68HC908LJ12實(shí)現(xiàn)。其原理為：線路上實(shí)時電壓,、電流經(jīng)高精度互感器耦合,，采樣電路分別采樣后，送到電量計(jì)量專用芯片ATT7030A（A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,，通過片內(nèi)專用DSP運(yùn)算后輸出電能脈沖）,，通過脈沖送到MCU中，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時段完成分時有功,、無功電量計(jì)量和最大需量計(jì)算,，分別作出相應(yīng)處理，并存貯到EEPROM中,；同時實(shí)現(xiàn)顯示和輸出,、RS485串行數(shù)據(jù)傳輸。具體設(shè)計(jì)框圖如圖3,。
圖3 三相DTSF1352電表原理框圖
4 企業(yè)內(nèi)部電能管理宜采用智能電力監(jiān)控儀表
企業(yè)內(nèi)部電能管理宜采用電力儀表作為內(nèi)部管理電表,，不宜用收費(fèi)電表。兩者主要特點(diǎn)歸納如下（見表1）,。
供電部門一般給用戶實(shí)施一戶一表的收費(fèi)制度,，即收費(fèi)電表由供電部門統(tǒng)一安裝。因此,，收費(fèi)電表除了要有技監(jiān)局發(fā)放的計(jì)量器具許可證外,，還需要當(dāng)?shù)厥 ⑹须娏Σ块T的許可才可安裝使用,。在大型公共建筑電能管理中,，供電部門一般會在總進(jìn)線處安裝收費(fèi)電表。
電力儀表在用戶安裝收費(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,，用于內(nèi)部電能管理。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各回路,、各樓層或各功能區(qū)的分項(xiàng)電能數(shù)據(jù)的采集，通過后臺電能管理系統(tǒng)完成對大型公共建筑的電能分項(xiàng)計(jì)量,。
5 電力儀表在建筑能耗電能分項(xiàng)計(jì)量中的選型方案
電力儀表,，是針對電力系統(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,、型號繁多,，價格也各不相同，電能計(jì)量方案也多種多樣，因此，應(yīng)合理選配,，達(dá)到較佳的性價比,。
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部114號文件,，對大型公共建筑能耗數(shù)據(jù)實(shí)行分類、分項(xiàng)計(jì)量，對電能按動力用電、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,，針對宿舍,、商鋪、病房等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元的地方,，可采用DDS1352或DDSF1352電表,；
DDS1352單相電表，用于單相電能計(jì)量,，DIN35mm導(dǎo)軌安裝，寬度為1個模數(shù)（即寬為18mm）,，一次最大接入單相電流30A,，精度1.0級,。優(yōu)點(diǎn)是尺寸小，價格低,，缺點(diǎn)是沒有通訊功能,，不能組網(wǎng)。
DDSF1352單相電表（圖4）,，同樣為DIN35mm導(dǎo)軌安裝,，寬度為4個模數(shù)，一次最大接入單相電流為80A,，精度1.0級,，具有峰、平,、谷電能分時復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能,，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng),。主要應(yīng)用于對單相電能的計(jì)量，常用在配電箱內(nèi),。
圖4 DDS1352電表外形,，DDSF1352電表外形及其應(yīng)用
針對用電設(shè)施按照明與插座用電、動力用電,、空調(diào)用電,、特殊用電進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對學(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，可選用DTSF1352或ACR120EL電表,。
采用DTSF1352三相四線電表（圖5）,，用于三相電能計(jì)量，具有尖,、峰,、平、谷電能分時復(fù)費(fèi)率計(jì)量功能,，DIN35mm導(dǎo)軌安裝,，寬度為7個模數(shù)，可安裝在照明箱或動力箱中,，一次最大接入三相電流80A,，80A以上可經(jīng)電流互感器采集，精度0.5級,，帶RS485接口,，Modbus協(xié)議或DL/T645規(guī)約,，可組網(wǎng)。
圖5 DTSF1352電表外形及其在動力箱中的應(yīng)用
6 應(yīng)用案例
6.1一次方案
以某理工大學(xué)學(xué)生宿舍樓為例,。該樓有4層,，每層有24間宿舍，配有公共衛(wèi)生間,、洗衣房,、公共浴室，電氣一次方案見圖6,?？偱潆娤溥M(jìn)線回路安裝有屏裝式ACR230ELH多功能電力儀表，計(jì)量宿舍總電量,。包括三相有功電度,、無功電度、功率,、功率因數(shù),、電流、電壓,、頻率以及分相電量等共34項(xiàng)電參量,。電流、電壓2～31次分次諧波分量,，電流,、電壓不平衡度，電流,、電壓正,、負(fù)零序分量檢測和分析。每個樓層,、應(yīng)急照明,、風(fēng)機(jī)、預(yù)留電氣干線分別由7臺DTSF1352電表負(fù)責(zé)計(jì)量三相有功電度,，電表可與CM1斷路器對應(yīng)并列導(dǎo)軌式安裝,，也可集中安裝在箱內(nèi)上方。每一樓層的宿舍房間,、公共衛(wèi)生間,、洗衣房、走廊電能由27臺單相電表DDSF1352負(fù)責(zé)計(jì)量,，公共浴室由1臺三相DTSF1352計(jì)量,。
圖6 宿舍樓電氣一次方案
6.2系統(tǒng)組網(wǎng)
配電系統(tǒng)一次方案圖列出了總配電箱及宿舍一層照明箱配電箱的支路數(shù)及各支路電能表的型號。為滿足智能化監(jiān)測及遠(yuǎn)程自動抄表需要，該電能管理系統(tǒng)采用RS485總線,，將安裝于總配電箱AL1總進(jìn)線的1臺ACR230ELH多功能電力儀表,、安裝于WL1～WL7及各樓層公共浴室的11臺DTSF1352三相導(dǎo)軌式電度表及安裝于宿舍樓各樓層的108臺DDSF1352單相導(dǎo)軌式電度表（27×4層宿舍樓）進(jìn)行集中組網(wǎng)，監(jiān)控中心配置監(jiān)控計(jì)算機(jī),、打印機(jī)、通訊服務(wù)器及必要的輔助設(shè)備,，安裝電能管理系統(tǒng)EMS軟件完成對各臺電能表的遠(yuǎn)程采集和數(shù)據(jù)的集中處理,。電能管理系統(tǒng)圖見圖7。
圖7 系統(tǒng)組網(wǎng)方案
6.3電能管理系統(tǒng)功能
6.3.1遠(yuǎn)程電參量測量,。
完成了對總進(jìn)線ACR230ELH多功能電力儀表實(shí)時電參量采集,，包括三相電流、電壓,、功率,、功率因數(shù)、有功電度,、無功電度,、頻率等，顯示于電能管理主畫面,；實(shí)現(xiàn)了對11只DTSF1352三相電度表和108只DDSF1352單相電度表的遠(yuǎn)程自動抄表功能,；實(shí)現(xiàn)自動統(tǒng)計(jì)各宿舍日、月用電及分?jǐn)傠娔苡?jì)算功能,；通過該系統(tǒng)與現(xiàn)場儀表的結(jié)合使用體現(xiàn)出電能的總進(jìn)線,、支路及各最終用戶的分層、分類,、分戶計(jì)量管理,。見圖4。ACR230ELH對宿舍樓電流諧波,、不平衡度等電能質(zhì)量進(jìn)行診斷,，系統(tǒng)保存歷史記錄，對下一步電能質(zhì)量改善方案提供決策依據(jù),。
6.3.2 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測,。
管理員可設(shè)定系統(tǒng)的采集頻率，如每15分種采集一次,，并設(shè)定各回路的用電負(fù)荷值（如宿舍負(fù)荷設(shè)定為6～10A）,，系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定對采集值進(jìn)行處理，并對過負(fù)荷回路進(jìn)行聲光報警,，提示管理員該回路出現(xiàn)異常的狀態(tài)信息,。系統(tǒng)還可對各回路通訊異常進(jìn)行自檢測，以便維護(hù)人員能夠及時進(jìn)行排錯與維修。
6.3.3 趨勢分析,。
對采集的電參量進(jìn)行分類識別并將必要參量存儲至數(shù)據(jù)庫中,，對所有電參量的數(shù)據(jù)存儲可達(dá)兩年，對電能參量的數(shù)據(jù)存儲可達(dá)三年以上,，并可根據(jù)用戶需求及硬件配置更改存儲時間,。系統(tǒng)提供了實(shí)時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時曲線界面分析該回路當(dāng)前的運(yùn)行負(fù)荷狀況,。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢,，并通過調(diào)用顯示各種曲線畫面，方便工程人員對監(jiān)測的配電系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量分析,。如：總進(jìn)線的電流趨勢,、功率趨勢及諧波趨勢分析；分支回路的月用電趨勢,、棒圖/折線圖分析等,還可與去年/前年同期數(shù)據(jù)相比,，生成計(jì)量數(shù)據(jù)庫。
6.3.4 報表打印,。
系統(tǒng)可根據(jù)用戶需求設(shè)計(jì)出符合其需要的各種類型報表,。如：實(shí)時報表、歷史報表,、事件故障及告警記錄報表,、操作記錄報表等?？梢圆樵兒痛蛴∠到y(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值,，自動生成電能的日、月,、季,、年度報表。根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報表,，查詢打印的起點(diǎn),、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置，自動生成收費(fèi)報表以便內(nèi)部收費(fèi)管理,。
6.4工程造價
根據(jù)一次方案及系統(tǒng)結(jié)構(gòu),，該宿舍樓電能管理系統(tǒng)材料名稱、型號,、數(shù)量,、報價見表1。不含人力成本投資大約為11.45萬元,。
7 結(jié)論
隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,，電能管理已成為大型公共建筑的必然選擇,，本文介紹系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,，并生成各種電能報表,、分析曲線、圖形等,，便于電能的遠(yuǎn)程抄表以及分析,、研究。該系列電力儀表及系統(tǒng)運(yùn)行可靠,，穩(wěn)定,，為樓宇電能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，為節(jié)能提供決策依據(jù)取得了較好的社會效益,。
參考文獻(xiàn)
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[2]周中、李一力,、王曉明.基于DDSF1352/DTSF1352電表的低壓終端電能管理.《上海節(jié)能》2009年第4期,。