基于智能電力儀表的電能管理系統設計與選型方案
作者： 2013年07月18日 來源： 瀏覽量：
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1概述 隨著經濟的飛速發展，能源緊張、環境惡化已受到全球的密切關注，能源是發展國民經濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續發展的道路，節能降耗是首要任務。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統
1 概述
隨著經濟的飛速發展，能源緊張、環境惡化已受到全球的密切關注，能源是發展國民經濟的重要基礎，為了響應國家號召，走可持續發展的道路，節能降耗是首要任務。其中，電能在所有能源中消耗量比較大，對電能的統一管理顯得尤為重要。只有對電能進行準確可靠的計量，才能從真正意義上節約電能。
安科瑞Acrel-3000系列電能管理系統是緊密把握電力系統用戶的需求，遵循電力系統的標準規范而二次開發的一套具有專業性強、自動化程度高、易使用、高性能、高可靠等特點的適用于低壓配電系統的電能管理系統。通過遙測和遙控可以合理調配負荷，實現優化運行，有效節約電能，并有高峰與低谷用電記錄，從而為能源管理提供了必要條件。同時結合建科[2008]114號《國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗監測系統樓宇分項計量設計安裝技術導則》，對電能按照明插座用電、動力用電、空調用電、特殊用電進行分項計量，為企、事業單位電能節能審計提供依據。
2 電能管理系統宜選智能電力儀表
大型公共建筑電能計量宜采用智能電力儀表作為內部管理電表，電力儀表在用戶安裝供電部門收費電表的基礎上，考慮內部電能計量與節能管理的需要安裝，用于建筑內部電量的統計與管理。因此用戶可自主選擇采購，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、各樓層或各分項計量區的電能數據的采集，通過ACREL3000電能管理系統完成對大型公共建筑的電能計量管理。
電力儀表是針對電力系統、工礦企業、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、無功功率、頻率、功率因數、四象限電能等，采用可視度高的LCD來顯示儀表測量參數和電網系統的運行信息。電力儀表功能、型號繁多，價格也各不相同，電能計量方案也多種多樣，因此，應合理選配，達到較佳的性價比。
3 電能管理表計的選型方案
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應用場合
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型號
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主要功能
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高壓重要回路或低壓進線柜
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ACR330ELH
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LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數、電話波形因子、電流K系數、電壓與電流不平衡度計算；電網電壓電流正、負、零序分量（含負序電流）測量；4DI+3DO（DO3做過壓、欠壓、過流、不平衡報警）；RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T645規約
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低壓聯絡柜、出線柜
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ACR220EL
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LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；4DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議
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動力柜
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ACR120EL
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LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；2DI+2DO；RS485通訊接口、Modbus協議
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DTSD1352
(ADL3000)
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LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復費率電能統計、最大需量統計；電流規格1.5(6)A、5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選
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照明箱
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DTSF1352
(ADL300)
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電流規格1.5(6)A、
5(20)A、10(40)A、20(80)A可選、復費率電能統計、電能脈沖輸出、RS485通訊接口、Modbus協議或DL/T 645規約可選
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三相電能計量
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DDSF1352
(ADL100)
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電流、電壓測量；單相電能計量
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DDS1352
(ADL10)
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電流規格5(30)A、電能脈沖輸出、LED同步指示
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單相電能計量
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4 電能管理系統
該電能管理系統采用分層分布式計算機網絡結構，即站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成，見圖1。
站控管理層針對能耗監測系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業級計算機、打印機、UPS電源等組成。監測系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況。
網絡通訊層主要是由通訊管理機、以太網設備及總線網絡組成。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場設備回送的數據信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
現場設備層是數據采集終端，主要由智能儀表組成，采用具有高可靠性、帶有現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳存儲的能耗數據。測量儀表擔負著最基層的數據采集任務，其監測的能耗數據必須完整、準確并實時傳送至數據中心。
圖1 系統拓撲圖
5 電能管理系統功能
5.1 Acrel-3000前臺人機交互界面
設計適合客戶要求的交互界面；標準圖元庫，方便調用組合；實時數據采集和顯示；數據信息的自動邏輯計算和處理；設備參數遠程更改設定；合、分閘狀態顯示和強制操作。
5.2 Acrel-3000曲線及報表管理設置
客戶要求的電參量的趨勢曲線；正/反向有/無功電度的歷史趨勢；設計滿足客戶需求的各種報表；自動生成電能計量的日、月、年報表；可根據常用的MS Excel設置模板并生成相應報表，使用戶輕松使用；查詢任意時刻報表、顯示并打印。
5.3 Acrel-3000后臺數據庫管理
應用廣泛的數據庫軟件如Access、MSSQL；建立開放式、網絡化數據庫；存儲指定年限或所有的數據信息；軟件系統實現的動態鏈接庫；實時數據信息更新安全可靠；支持C/S、B/S方式，實現數據遠傳。
5.4 Acrel-3000多級權限用戶管理
密碼登錄后臺，保證設置安全；高權限對低權限管理，分級操作，各權限均具修改密碼功能。
5.5 Acrel-3000通訊管理設置
各串口自主配置，操作方便；不同設備的通訊協議選擇；通訊波特率自主選擇；系統根據選擇結果自動對該前置機某端口所連各設備進行統一的遙控配置。
5.6 Acrel-3000數據采集
可采集和處理電力系統常用的各種遙測量、遙信量、脈沖量等。如：遙測量：電壓、電流、有功、無功等；遙信量：開關狀態、刀閘位置、保護動作信號、事故跳閘總信號、預告信號等；脈沖量：電度量、周波、時間量、設備參數、保護定值等；非電量：溫度、壓力、濕度、火災報警、防盜報警等。
5.7 Acrel-3000性能指標
平均無故障工作時間>30000h；
遙測傳送時間<3s；
遙信量：遙信變位時間<3s，遙信正確率100%；
遙控、遙調：遙控、遙調傳送時間<3s，遙控正確率100%；
屏幕畫面調用響應時間<3s；
告警響應時間<2s；
畫面實時數據更新時間<3s；
開關量在數據庫中更新時間<2s；
模擬量在數據庫中更新時間<2s；
系統容量根據硬件配置的擴充無限擴容。
5.8 Acrel-3000網絡功能
雙機熱備功能，支持雙機、雙網、雙設備等冗余，并采用熱備份的形式確保系統穩定可靠的運行，配置簡單、方便。網絡上任意一臺機器可指定為I/O服務器（即前置機），網絡上的其他機器可方便地從該機器上獲取數據見圖2、圖3、圖4、圖5。
6 系統報價
單位：元（RMB）
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名稱
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型號
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單位
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面價
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備注
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監控主機
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IPC610H/PIV2.8G/1G/120G/166x DVD/KB+MS/D-Link530+外設
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臺
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8500
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均可用戶自備，以當時市場價格為準，該報價僅供參考
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顯示器
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三星19寸液晶顯示器
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臺
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3000
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三星22寸液晶顯示器
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臺
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3800
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打印機
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HP LaserJet 1020 A4
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臺
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2500
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EPSON-LQ1600KIIIH A3
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臺
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4000
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UPS電源
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山特C1KS
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臺
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5000
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山特C2KS
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臺
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6500
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通訊線纜
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五類線
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米
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4.6
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屏蔽雙絞線RVVP 2×1.0
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米
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5.6
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光纖（多模）
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米
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6.6
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通訊機柜
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1200×600×600
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面
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3000
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2200×600×600
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面
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5000
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光電轉換
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HTB-1000
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只
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750
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遠距離傳輸
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終端盒
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只
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60
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尾纖
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面
|
50
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耦合器
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面
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50
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熔接點
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個
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50
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通訊轉換
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擴展卡ACRNET-PCI/4
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塊
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3000
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擴展卡
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串口服務器ACRNET-PORT(2口)
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只
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3000
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串口服務器
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串口服務器ACRNET-PORT(4口)
|
只
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5500
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通訊前置機ACRNET-UC02(2口)
|
只
|
4000
|
通訊前置機
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通訊前置機ACRNET-UC04(4口)
|
只
|
6000
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通訊前置機ACRNET-UC08(8口)
|
只
|
11500
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通訊管理機ACRHMI
|
臺
|
30000
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人機界面
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組網設備
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網絡交換機EDS-208
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臺
|
3000
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局域組網
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網絡交換機EDS-408
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臺
|
8500
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|||
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監控軟件
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Acrel監控組態軟件V6.0
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系統組態軟件
圖形組態軟件
電能管理軟件
數據庫軟件
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套
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3萬
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設備數量1～10
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4萬
|
設備數量11～20
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6萬
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設備數量21～40
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8萬
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設備數量41～80
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|
10萬元以上
|
設備數量80以上
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雙機版
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套
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單機價格×1.5
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數據轉發
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每+1用戶
|
套
|
3000
|
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|
|
Web發布
|
每+1用戶（總用戶數≤5）
|
套
|
5000
|
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電力儀表
|
ACR330ELH
|
臺
|
4860
|
|
|
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ACR220EL
|
臺
|
3880
|
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|
ACR120EL
|
臺
|
3580
|
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|
導軌式安裝電表
|
DTSD1352
|
臺
|
2050
|
|
|
|
DTSF1352
|
臺
|
1200
|
|
||
|
DDSF1352
|
臺
|
600
|
|
||
|
DDS1352
|
臺
|
240
|
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注：電力儀表和導軌式安裝電表可按上述報價的70%優惠供應。
7 結束語
隨著社會的發展及電力的廣泛應用，電能管理已成為建筑智能化建設的必然選擇，本文介紹的智能電力儀表，可以實現對電能的分項計量及分時復費率計量，不僅能實時顯示用電狀況，還具有網絡通訊功能，可以與計算機等組成電力監控與電能管理系統。實現對采集數據的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，為智能建筑的節能技術提供參考。該系統方便的電能數據庫報表極大地減少了用戶進行電能抄表人力的投入，為管理者進行內部計量考核提供了直觀的依據，為進一步的節能管理及節能措施的實施打下了基礎。系統在浦東圖書館、大慶機場、羅涇礦碼頭等項目中運行，取得了較好的社會效益和經濟效益。
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