江阴恒天东方商业广场预付费水电能耗监控系统

作者：无锡汉德尔电气有限公司 王工

1. 前 言

1.1内部预付费计量必要性和可行性分析
1.1.1 必要性分析
    随着我国经济社会的发展，大型建筑规模越来越大，能源消耗也随之快速增长，大型建筑的能源消耗存在着不少问题。能源消耗数据不完整、不准确，使得高效的能源决策缺乏坚实基础。缺少用电管理的手段，没有形成科学合理的管理机制。管理的目的是决策，科学的决策既可产生经济效益，也可产生社会效益。因此，建立科学的用电管理体系，既可达到节约用电的目的，又可教育大家形成勤俭节约、反对铺张浪费的良好社会风尚。为此，国务院令第 531 号《公共机构节能条例》第 14 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。江苏、上海等地方分别推出苏建科[2007]217 号文《江苏省公共建筑用能计量设计规定》、沪建交[2008]828 号文《关于进一步加强本市民用建筑设备专业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。
随着计算机系统技术的发展及人工成本的上升，系统集成智能化是以后发展的方向，并且运用预付费电能表对于各用户来说也是清清楚楚花钱，明明白白消费，对于以后内部各用户收费可以事半功倍。
1.1.2 可行性分析
随着电子技术及电表智能化的进步，电表不仅仅是作为用户计 量电度作用的单一功能，现随着微型继电器的发展日益成熟，电表内置继电器已经从新天科技第一块预付费电表到第1000000万块电表出厂稳定运行，技术上已经非常成熟。
项目原有设计及采购流程无需更改
对于商业能耗内部各出租户用电计量在设计之初是按照理论户数设计内部计量，内部电能计量表计毋庸置疑是需要的，原有电表是由电气配电柜厂家采购，如果在设计之初没有考虑到是预付费电能收费，成套厂家只会追求最大利润，只会采购市场一般电能计量表计，给物业管理带来很多不变（1、需要物业管理人员到每家每户抄表统计2、统计完成后再发通知向每个用户收费，这样有些用户长期不在或没有留意到会造成电费滞交，3、人员抄表统计会造成人为因素的误差），到那时候再更改方案将会带来很大工程量和不必要的浪费。

1.2 项目概述

江阴恒天商务广场位于城东开发区，距离市中心步行街约5公里，规划为酒店式公寓、商务办公场所的城市综合体。
此次大型综合体（1号楼酒店、2号楼高档别墅、3号楼高档别墅、4号楼商务办公楼、5号楼商务办公、6号楼商铺终端计量）商业水、电远程抄表筹建智能网络能耗监控系统是十分必要。能耗监控系统实现：监控室内远程监测、控制、节能数据采集、实用的内部能耗预付费系统及联动物业管理欠费报表打印及报警功能。
项目效果图如下：
 

1.3 设计原则

根据江阴恒天东方广场能耗监控系统后期运行管理的可靠性和高效率科学性的要求，能耗系统的设计遵循下列原则： 
1.3.1 系统的实用性
能耗管理的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况：⑴B区一级电能单独计量，⑵B区二级多功能电力仪表单独采集电参数，⑶B区、C1区、C2区、F区终端水电能耗按照不同区域将计量采集器地址按照分区分类分户单独计量统计为预付费费系统提供科学的、可靠的、真实的数据。不能追求华而不实，结合江阴恒天东方广场国际商业三期实际运行主要是商业能耗数据科学的统计、分析、便于管理。因此在能够充分实现用户所需功能的情况下，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。同时，系统的前端产品和系统软件均有良好的可学习性和可操作性。特别是操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。
1.3.2系统的安全性
能耗管理的系统配置不同于其他的行业，任何一点的疏忽都可能带来巨大的安全隐患及不和谐的情况，这要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准，并可在非理想环境下有效工作。强大的实时监控功能和联动功能，充分保证使用者环境的安全性。
1.3.3 系统的实时性
能耗系统中的各参量时刻都处在变化中诸多因素将会对各个环节设备造成巨大的损害，然而这些因素的产生并不是预期的，所以对系统的实时性要求非常关键，系统不仅能够实现实时性监测，还应对一些必要的事件具有记录存储的功能。
1.3.4 系统的稳定性
由于能耗系统系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，所以系统的稳定性显得尤为重要。要求系统要有数年以上市场的成功应用经验，拥有相应的客户群和客户服务体系。
1.3.5 系统的可扩展性
系统的设计并不是一层不变的，如今后根据需要将工程扩建、改造、或者与其他系统的兼容、并入等，这要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，当追加变配电子站系统及与上级调度系统，如楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统(MIS)、消防控制系统等运行，可实现系统扩展。
1.3.6系统的易维护性
电能耗系统系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。从计算机的配置到系统的配置，前端设备的配置都充分仔细地考虑了系统可靠性，并实施了相应的认证。我们在做到系统故障率最低的同时，也考虑到即使因为意想不到的原因而发生问题时，保证数据的方便保存和快速恢复，并且保证紧急时能迅速打开通道。整个系统的分层管理保证了网络中一旦出现故障，不会因为某部分设备的维护，而停止所有设备的正常运作。

1.4 主要设计依据与规范

1.4.1系统功能设计依据
现场咨询江阴恒天东方广场国际置业工程部电气工程师黄峥技术沟通及系统后期结合物业实用性的要求。
1.4.2 设计规范依据
本技术方案以现行国家及电力行业的有效标准为依据，国标未列入部分应参考IEC最新标准和规范。如标准间有矛盾时，应以较高标准为准。
l JB5777-1991 电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件
l IEC870-1 《远动设备及系统总则一般原理和指导性规范》
l IEC870-2 《远动设备及系统工作条件、环境条件和电源》
l IEC870-3 《远动设备及系统接口（电气特性）》
l IEC870-4 《远动设备及系统性能要求》
l IEC870-5 《远动设备及系统传输规约》
l GB/T13729-2002    《远动终端通用技术条件》
l DL 448-91    《电能计量装置管理规程》
l DL/T5137-2001       《电测量及电能计量装置设计技术规程》
l SDJ9-87    《电测量仪表装置设计技术规程》
l GBJ232-82           《电测量仪表装置设计技术规程》
l GB50171-92    《电气装置安装工作盘、柜及二次回路结线施工验收规范》
l GB/50198-94    《监控系统工程技术规范》
l GB/T13729-92    《远动终端通用技术条件》
l GB/J63-90    《电力装置的电测量仪表装置设计规范》
l GB/T13729    《远动终端通用技术条件》
l DL5003-91    《电力系统调度自动化设计技术规程》
l SAMA PMS21.1    《仪表和控制系统功能表示法》
l JGJ/T 16-92        《民用建筑电气设计规范》
l GA/T74-94    《中华人民共和国安全防范行业标准》
l IEC-61131-3    《图形可编程标准》

1.5 产品适用环境

(1)海拔高度≤2000m
(2)工作环境温度范围：-10℃～+55℃。
(3)存储环境温度范围：-25℃～+70℃。
(4)相对湿度≤95%（25℃），不结露，无腐蚀性气体场所
(5)最大日温差：25℃
(6)抗震能力 水平加速度0.2g 垂直加速度0.1g

2 项目解决方案

2.1系统结构组成

新天远程抄表系统是依据新天科技强大的技术平台，运用了数十项先进技术和专利技术，完美地实现了对计量表用量信息、运行状况的远程监控，管理人员远程即可监测计量表运行状态、掌握能耗使用规律，为管理部门合理分配资源、节约能源、提供高效便捷的管理方式。
2.1.1系统组成
远程抄表系统由智能表、采集器、集中器和综合抄表管理系统软件组成。其中智能表包括M-BUS计量表（水表）、RS485电能表。
2.1.2系统网络结构
 
2.2 系统工作原理
管理软件采用网络化设计，既适用于本地一站式管理，也适用于多个管理部门的多重管理，如分公司和总公司之间、物业管理和行业管理等。
●管理中心完成对计量表、集中器、采集器的建档管理。
●管理中心按照实际需要，通过管理平台软件下达抄表任务，抄取计量表日冻结数据、月冻结数据。
●管理平台软件根据抄回的计量表数据，生成缴费单据或账户预存扣费。
●管理平台可实时对计量表的运行情况进行跟踪，可实现远程开关阀、拉合闸控制。
2.3 通信层结构
系统通信链路由上、中、下三个层次组成，相互独立运行。
（1）上层通信
采用TCP/IP总线制方式，便于网络后期实现局域网络及互联网组网及扩展
（2）中层通信
中层通信是指集中器与采集器之间的通信。该层通信采用无线射频通讯方式，无需通讯线缆。集中器和采集器之间的无线通讯距离在空旷环境可达200米以上，并且采集器具有10级无线中继功能，即在有中继路由采集器的情况下，集中器最远可以和相距2千米的采集器通讯。
（3）下层通信
下层通信是指采集器与计量表之间的通信。
(a)M-BUS总线通信方式
M-BUS总线是一种欧洲的2线制总线标准，是一种专门用于远程抄表的高可靠性、高速的家用电子系统总线，常用于无源直读水表、气表、热量表抄表。
M-BUS采集器与智能表通过M-BUS总线连接，可以任意拓扑结构连接、连接无极性、总线自供电、抗干扰能力强。
一台采集器所能连接的表数量最多可达64块。为方便管理，一般在每栋楼或每个楼道配置一台采集器，以连接整个单元内的计量表。
(b)RS485总线通信方式
RS485采集器与智能表通过RS485总线连接，通讯稳定可靠。一台采集器所能连接的表数量最多可达128块。
为方便管理，一般在每栋楼或每个楼道配置一台采集器，以连接整个单元各层的计量表，常用于电能表的远程抄表。

2.4系统软件功能介绍

依据以上设计原则及东方恒天东方广场对本系统技术要求，系统数据库及系统功能区主要分为以下部分：