引言

根据有关部门统计建筑能耗已成为一个国家总能耗的重要组成部分，发达国家的建筑能耗占其总能耗的30－40％，现有400多亿平方米的建筑，在使用过程中采暖、空调、通风、照明、动力等方面消耗的能量已占全国总能耗的30%左右，上海市建筑能耗为全市总能耗的25.4％。电能的利用是第二次工业革命的主要标志，从此人类社会进入电气时代，电能是表示电流做多少功的物理量 电能指电以各种形式做功的能力（所以有时也叫 电功 ）。分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。电能是能量的一种形式，电能的获得是由各种形式的能量转化而来的，而这些能量的转化过程是由各种各样的发电厂和各种各样的电池完成的。电源是提供电能的装置，其实质都是把其他形式的能转化为电能。发电类型有：风力发电、水力发电把机械能转化为电能；火力发电是把化学能转化为电能；太阳能发电是把太阳能转化为电能；原子能发电是把原子能转化为电能。电池类型有：干电池、铅蓄电池、手机电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；太阳能电池是把太阳能转化为电能。

一方面，我国大型公共建筑用电巨大其建筑总面积不足城镇建筑面积的4%，但能耗缺占总耗电的22%。另一方面，我们也缺乏直接数据为用电节能决策的制定提供参考。为此，上海市建设和交通委员会制定并印发沪建交[2008]828号《加强本市民用建筑设备专业节能设计技术管理的通知》，来加强公共建筑节能运行管理，将节能减排各项工作目标和任务逐级分解落实，建立节能监管体系和长效用能检查、考核机制，完善用能计量设计。

电力在日常生产生活中起到了越来越重要的作用，在能源消耗中占到了大部分。电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70 年代，电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来，世界发生的三次科技革命之一，从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一，是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电力，再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。

1 沪建交【2008】828号文解读

沪建交〔2008〕828号规定从2009年1月1日起，单体建筑面积大于2万平方米的大型公共建筑、市（区）两级国家机关办公建筑、申请国家和本市的建筑节能示范项目，应当符合下列要求：

建筑照明功率密度（LPD）应当达到现行《建筑照明设计准》（GB50034）的照明节能目标值要求。

采用的房间空调器，其能效比（EER）不应低于《空间空气调节器能效限定值及能源效率等级》在（GB12021.3-2004）中的2级标准要求。

按照《技术导则》要求设置建筑能耗监测系统。

对要求设置建筑能耗监测系统的项目，建设单位在组织工程项目竣工验收时应当纳入竣工验收的内容。市或者区（县）建设工程质量监督部门应当加强监督检查。

建筑物能耗数据采集子系统应当包括：监测建筑物中各计量装置、数据采集器和数据采集通道。

能耗数据采集方式分为自动和人工采集两种。对建筑物耗煤（液化石油、人工煤气、汽油、柴油、煤油）等能耗量，在无法实现自动采集情况下，应当通过人工采集方式输入能耗监测系统；对建筑物能耗监测系统的自动计量装置所采集的能耗数据，应当通过RS485接口，并采用TCP/IP通信协议自动和实时上传能耗数据。

2 电力仪表在建筑能耗分项计量中的选型方案

大型公共建筑电能计量宜采用智能电力仪表作为内部管理电表，电力仪表在用户安装供电部门收费电表的基础上，考虑内部电能计量与节能管理的需要安装，用于建筑内部电量的统计与管理。因此用户可自主选择采购，但应注意制造商是否有电力仪表（电能部分）的计量许可证。电力仪表可以完成对各回路、各楼层或各分项计量区的电能数据的采集，通过ACREL5000能耗分项计量系统完成对大型公共建筑的电力监控与电能计量管理。

电力仪表具有精确的电力参数测量、电能质量参数监视和分析、电能量统计、越限报警、最值记录和事件顺序记录等功能。通过I/O模块实现对现场设备状态的监视、远程控制和报警输出。电力仪表提供标准的通讯接口，并可选择双通讯网络冗余，同时还提供电能脉冲输出和4~20mA模拟量输出等功能。电力装置应用功能模块化设计，用户自定义的定值系统，可以驱动模拟量和逻辑量定值报警。大屏幕的液晶显示界面让用户轻松获取电力参数。强大的功能配置给用户构建电力监控、电能质量监视和分析解决方案提供灵活的选择。

根据沪建交[2008]828号文件，对大型公共建筑能耗数据实行分类计量，对电量按动力用电、照明与插座用电、空调用电和特殊用电进行分项计量管理；

DDS1352单相电表，又称为ADL10；单相电能计量表，DIN35mm导轨安装，宽度为1个模数（即宽为18mm），一次最大接入单相电流30A，精度1.0级。该仪表尺寸小，价格低，缺点是没有通讯功能，不能组网，但有脉冲输出可与ARTU-P32连接进行组网。

DDSF1352单相电表，又称为ADL100，同样为DIN35mm导轨安装，宽度为4个模数，一次最大接入单相电流为80A，精度1.0级，可测量电压、电流，具有峰、平、谷电能分时复费率计量功能，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645规约，可组网。主要应用于对单相电能的计量，常用在配电箱内。DDS1352及DDSF1352单相电表外形及应用如图1所示：

图1 DDS1352电表外形，DDSF1352电表外形及其应用

针对用电设施按照明与插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量，对学校教室、医疗病房、宾馆客房按楼层或功能分区计量时，可选用DTSF1352或ACR120EL电表。

采用DTSF1352三相四线电表（见图2），又称ADL300，用于三相电能计量，具有尖、峰、平、谷电能分时复费率计量功能，DIN35mm导轨安装，宽度为7个模数，可安装在照明箱或动力箱中，一次最大接入三相电流80A，80A以上可经电流互感器二次接入，精度0.5级，带RS485接口，Modbus通讯协议或DL/T645通讯规约，可组网[1]。

ADL系列导轨式安装电能表，可以很方便地安装在配电柜（箱）背面的导轨上，不需要对面板进行开孔，这种一对一式的计量，对于系统的检修维护是非常方便的。

图2 DTSF1352电表外形及其在动力箱中的应用

采用ACR120EL多功能电表，该表为嵌入式安装，可安装在动力箱或低压出线柜门板上，面板尺寸为80mm×80mm，开孔为76mm×76mm，规格为220/380V、5A，电流经互感器二次接入，精度0.5级。

对于一些重要回路需检测谐波含量的，可采用ACR230ELH多功能电表，沪建交[2008]828号文规定，在变压器低压侧（AC230／400V）总进线处，应当设置多功能电能表，至少具有监测和计量三相电流、电压、有功功率、功率因数、有功电能、最大需量、总谐波含量和2-21次各次谐波分量的功能。因此，采用ACR230ELH多功能电表，嵌入式安装在配电柜门板上，面框尺寸为96mm×96mm，除测量所有电参量外，还具有最大需量，2-31次电流、电压谐波分量、电压波峰系数、电流K系数、电话波形因子、电流电压不平衡度、正负零序分量分析等功能。ACR120EL，ACR230ELH多功能电表外形及其在低压配电柜中的实际应用如图3所示。

图3 ACR120EL、ACR230ELH多功能电表外形

及其在配电抽屉柜中的应用

3电力仪表的组网

电力仪表可作为内部管理电表单独使用，取代大量传统的模拟仪表，亦可作为电力监控与电能管理系统的前端设备，实现远程数据采集与控制。符合工业标准的RS485通讯接口，使得组网轻松便捷，是实现SCADA系统集成的理想选择。SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。

仪表之间采用屏蔽双绞线进行总线型连接，图4所示为ACR120EL仪表通讯电缆接线示意图。通过对配电系统的现场电力仪表进行组网，经由通讯网络到达监控主机，将分散的仪表连接为一个有机的整体。

图4 电力仪表通讯线缆接线示意图

4 系统结构及实现的功能

ACREL5000能耗分项计量系统可以根据现场情况，采用现场总线以光纤环网、以太网或无线等组网方式实现电能集抄与电能计量功能。系统以计算机、通讯设备、现场电力仪表计量装置为基本工具，为实时数据采集、远程管理与控制提供了基础平台。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构，分站控管理层、网络通讯层和现场设备层（如图5）。

电力仪表用屏蔽双绞线相互连接起来，与通讯服务器、交换机、工业级计算机等组成一个后台监控管理系统，实现对配电系统的监控以及电能计量的管理。系统实现的主要功能：

（1）实时采集与显示运行参数，如电压、电流、功率、功率因数，有功电能等，为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供依据。

（2）监视电气设备运行状态，如高、低压进线断路器等各种类型开关当前分、合状态，是否正常运行，如发现故障自动报警。

（3）对建筑物内所有设备的用电量进行记录与统计，包括动力用电、照明与插座用电、空调用电、特殊用电等，并可生成各种报表及分析曲线等供用户查询使用。

（4）事件记录与故障报警，系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，对开关变位、参量越限等信息还具有报警功能。