摘要 介紹了電力儀表的功能特點(diǎn)以及電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的選型方案，電力儀表的通訊功能，可以與計算機等組成電能管理系統，其強大的電能報表、曲線(xiàn)分析、圖形顯示功能，使得電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用越來(lái)越廣泛。

關(guān)鍵詞 電力儀表 大型公共建筑 電能分項計量

0引言

目前，據國家有關(guān)部門(mén)統計，國家機關(guān)辦公建筑和大型公共建筑每平方米建筑面積年平均耗電量為85.4度（年平均85.4kWh／m2），約占全國城鎮總耗電量的22%，每平方米耗電量是普通居民的10~20倍，是歐洲、日本等發(fā)達國家同類(lèi)建筑的1.5~2倍。

一方面，我國大型公共建筑用電巨大，另一方面，我們也缺乏直接數據為用電節能決策的制定提供參考。為此，國務(wù)院令第531號《公共機構節能條例》第14條明確指出：公共機構應當實(shí)行能源消費計量制度，區分用能種類(lèi)，用能系統實(shí)行能源消費分戶(hù)、分類(lèi)、分項計量，并對能源消耗狀況實(shí)行監測，及時(shí)發(fā)現、糾正用能浪費現象。江蘇、上海等地方分別推出蘇建科[2007]217號文《江蘇省公共建筑用能計量設計規定》和滬建交[2008]828號文《關(guān)于進(jìn)一步加強本市民用建筑設備專(zhuān)業(yè)節能設計技術(shù)管理的通知》，進(jìn)一步明確提出對主要用電設施分項計量，對辦公樓、商場(chǎng)、宿舍等應計量到經(jīng)濟核算單元，對醫療病房、賓館客房、學(xué)校教室應按樓層或功能分區計量等等。

由此可見(jiàn)，大型公共建筑實(shí)行電能分項計量管理，可及時(shí)發(fā)現糾正用電浪費，并為建筑節能考核提供數據。

1 大型公建電能計量宜采用電力儀表

大型公共建筑電能計量宜采用電力儀表作為內部管理電表，不宜用收費電表。兩者主要特點(diǎn)歸納如下（見(jiàn)表1）。

表1 收費電表與電力儀表之比較

電表

內容
收費電表
電力儀表

外形圖

安裝方式
掛壁式安裝，應單獨設置電表箱，不易安裝在低壓柜、動(dòng)力箱、照明箱內
導軌式安裝，易安裝在動(dòng)力箱、照明箱內
嵌入式安裝，易安裝在低壓柜、動(dòng)力箱的門(mén)板上

通訊規約
DL/T645規約與配電系統不兼容
Modbus協(xié)議或DL/T645規約， Modbus協(xié)議可與配電系統兼容

供電部門(mén)一般給用戶(hù)實(shí)施一戶(hù)一表的收費制度，即收費電表由供電部門(mén)統一安裝。因此，收費電表除了要有技監局發(fā)放的計量器具許可證外，還需要當地省、市電力部

門(mén)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(mén)一般會(huì )在總進(jìn)線(xiàn)處安裝收費電表。

電力儀表在用戶(hù)安裝收費電表的基礎上，考慮內部電能計量與節能管理的需要安裝，用于內部電能管理。因此用戶(hù)可自主選擇采購，但應注意制造商是否有電力儀表（電能部分）的計量許可證。電力儀表可以完成對各回路、各樓層或各功能區的分項電能數據的采集，通過(guò)后臺電能管理系統完成對大型公共建筑的電能分項計量。

2 電力儀表在電能分項計量中的選型方案

電力儀表，是針對電力系統、工礦企業(yè)、公用設施、智能大型公共建筑的電力監控與電能管理需求而設計的。它能高精度的測量所有常用的電力參數，如三相電壓、三相電流、有功功率、無(wú)功功率、頻率、功率因數、四象限電能等，采用可視度高的LCD來(lái)顯示儀表測量參數和電網(wǎng)系統的運行信息。電力儀表功能、型號繁多，價(jià)格也各不相同，電能計量方案也多種多樣，因此，應合理選配，達到較佳的性?xún)r(jià)比。

根據住房和城鄉建設部114號文件，對大型公共建筑能耗數據實(shí)行分類(lèi)、分項計量，對電能按動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調用電和特殊用電進(jìn)行分項計量管理[1]。因此，針對宿舍、商鋪、病房等應計量到經(jīng)濟核算單元的地方，可采用或電表；

單相電表，又稱(chēng)為；單相電能計量表，DIN35mm導軌安裝，寬度為1個(gè)模數（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(jià)格低，缺點(diǎn)是沒(méi)有通訊功能，不能組網(wǎng)。

單相電表，又稱(chēng)為，同樣為DIN35mm導軌安裝，寬度為4個(gè)模數，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(shí)復費率計量功能，帶RS485接口，Modbus協(xié)議或DL/T645規約，可組網(wǎng)。主要應用于對單相電能的計量，常用在配電箱內。及單相電表外形及應用如圖1所示：

圖1 電表外形，電表外形及其應用

針對用電設施按照明與插座用電、動(dòng)力用電、空調用電、特殊用電進(jìn)行分項計量，對學(xué)校教室、醫療病房、賓館客房按樓層或功能分區計量時(shí)，可選用或電表。

采用三相四線(xiàn)電表（見(jiàn)圖2），又稱(chēng)，用于三相電能計量，具有尖、峰、平、谷電能分時(shí)復費率計量功能，DIN35mm導軌安裝，寬度為7個(gè)模數，可安裝在照明箱或動(dòng)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規約，可組網(wǎng)[2]。

圖2 電表外形及其在動(dòng)力箱中的應用

采用多功能電表，該表為嵌入式安裝，可安裝在動(dòng)力箱或低壓出線(xiàn)柜門(mén)板上，面板尺寸為80mm×80mm，規格為220/380V、5A，電流經(jīng)互感器接入，精度0.5級，可測量電流、電壓、功率、頻率、功率因數、四象限電能等電參量，帶Modbus通訊協(xié)議。

一些重要場(chǎng)合需檢測諧波的，可采用多功能電表，針對進(jìn)線(xiàn)回路或重要出線(xiàn)回路，采用多功能電表，嵌入式安裝在配電柜門(mén)板上，面框尺寸為96mm×96mm，除測量所有電參量外，還具有最大需量，2-31次電流、電壓諧波分量、電壓波峰系數、電流K系數、電話(huà)波形因子、電流電壓不平衡度、正負零序分量分析等功能。多功能電表外形及其在低壓配電柜中的實(shí)際應用如圖3所示。

圖3 多功能電表外形

及其在配電抽屜柜中的應用

3系統組網(wǎng)

電力儀表可作為內部管理電表單獨使用，取代大量傳統的模擬儀表，亦可作為電力監控系統的前端設備，實(shí)現遠程數據采集與控制。符合工業(yè)標準的RS485通訊接口，使得組網(wǎng)輕松便捷，是SCADA系統集成的理想選擇。大型公共建筑電能管理系統可以根據現場(chǎng)情況，采用現場(chǎng)總線(xiàn)以光纖環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)等組網(wǎng)方式實(shí)現電能集抄與電能分項計量功能。系統以計算機、通訊設備、現場(chǎng)電力儀表計量裝置為基本工具，為實(shí)時(shí)數據采集、遠程管理與控制提供了基礎平臺，它可以和檢測、控制設備構成復雜的電力監控與電能管理系統。該系統主要采用分層分布式計算機網(wǎng)絡(luò )結構，分站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層和現場(chǎng)設備層[3]（如圖4）。

圖4 電能管理系統

電力儀表用屏蔽雙絞線(xiàn)相互連接起來(lái)，與通訊服務(wù)器、交換機、工業(yè)級計算機等組成一個(gè)后臺監控管理系統，實(shí)現對配電系統的監控以及電能分項計量的管理。系統實(shí)現的主要功能：

（1）實(shí)時(shí)采集與顯示運行參數，如電壓、電流、功率、功率因數，有功電能等，為正常運行時(shí)的計量管理、事故發(fā)生時(shí)的故障原因分析提供依據。

（2）監視電氣設備運行狀態(tài)，如高、低壓進(jìn)線(xiàn)斷路器等各種類(lèi)型開(kāi)關(guān)當前分、合狀態(tài)，是否正常運行，如發(fā)現故障自動(dòng)報警。

（3）對建筑物內所有設備的用電量進(jìn)行記錄與統計，包括動(dòng)力用電、照明與插座用電、空調用電、特殊用電等電能分項計量以及分時(shí)復費率計量等，并可生產(chǎn)電能計量報表供用戶(hù)查詢(xún)使用。

4 應用案例

上海浦東某圖書(shū)館是一個(gè)高能耗大型公共建筑，總建筑面積60885平方米，圖書(shū)館變配電系統包括高壓配電室和低壓配電室，其中高壓配電室有高壓配電柜10面，低壓配電室有低壓配電柜31面。在高壓進(jìn)線(xiàn)柜、PT柜及配出柜上安裝中壓微機保護裝置，其它各個(gè)低壓回路上安裝電力儀表，對各個(gè)回路進(jìn)行電能分項計量，各樓層按用電類(lèi)型分別安裝導軌式三相四線(xiàn)電表，對用電進(jìn)行分項計量，所有的中壓微機保護裝置和電力儀表均通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)進(jìn)行組網(wǎng)，在中控室對現場(chǎng)各回路用電狀況實(shí)現集中監控，對用電狀況實(shí)行監測，并進(jìn)行數據庫存儲，自動(dòng)生成用電日報表、月報表、年報表以及電能分項計量統計報表等，為管理人員的分析、決策提供參考。

該項目電能分項計量管理系統采用三層網(wǎng)絡(luò )結構，站控管理層是人機交互的直接窗口，采用研祥工業(yè)計算機作為監控主機，并附帶液晶顯示器、打印機等設備，山特UPS電源在整個(gè)系統發(fā)生供電問(wèn)題時(shí)，可在一定時(shí)間內保證站控管理層設備的正常運行。通訊管理層主要由通訊服務(wù)器和交換機等組成，該層是數據信息交互的橋梁，負責對現場(chǎng)設備回送的數據信息進(jìn)行采集與傳輸的同時(shí)，轉達上位機對現場(chǎng)設備的各種命令?，F場(chǎng)設備層的電力儀表主要為系列多功能電表和系列導軌式電表，低壓進(jìn)線(xiàn)回路及重要饋線(xiàn)回路選用系列多功能電表，普通饋線(xiàn)回路及動(dòng)力箱、照明箱中選用系列導軌式電表，實(shí)現對現場(chǎng)各回路、各樓層的電能分項計量。

監控室電能管理系統通過(guò)現場(chǎng)設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各用電回路的數據采集，信息經(jīng)分析、處理，以報表、圖形等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握系統的運行及電能使用狀況，對電能分項計量，及時(shí)發(fā)現、糾正用電浪費現象，從而節約用電。在需要時(shí)，還可提供快捷的遠程控制手段，完成對設備運行狀態(tài)的改變以及事故情況的處理。圖5給出了圖書(shū)館電能分項計量查詢(xún)表，很清楚的顯示出各分項用電的使用情況。圖6為系統給出的圖書(shū)館照明、空調及插座等分項用電量的餅圖，很直觀(guān)地顯示出分項用電量的百分比。

圖5 圖書(shū)館電能分項計量查詢(xún)表

圖6 圖書(shū)館年分項用電量餅圖

5結束語(yǔ)

隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展及電力的廣泛應用，電能管理已成為大型公共建筑智能化建設的必然選擇，本文介紹的電力儀表，可以實(shí)現對電能的分項計量及分時(shí)復費率計量，不僅能實(shí)時(shí)顯示用電狀況，還具有網(wǎng)絡(luò )通訊功能，可以與計算機等組成電力監控與電能管理系統。實(shí)現對采集數據的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，為智能建筑的節能技術(shù)提供參考。該電力儀表運行可靠，穩定，采用高清晰液晶顯示極大地方便了用戶(hù)的使用。電力儀表必將在大型公共建筑電能管理與電能分項計量中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

參考文獻

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[3].王斌 杜運東等.基于A(yíng)crel-5000的大型公共建筑能耗監測系統設計與應用[J].智能建筑電氣技術(shù).2009.3(5)