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柳州丽笙酒店能源管理系统能耗监测和节能分析 安科瑞鲍静君
一、酒店概况
柳州丽笙酒店是柳州市首家品牌五星标准酒店，位于风景迤逦的柳州河畔东岸中心商务区，与市政广场隔街相望，邻近柳州火车站，总建筑面积4.5万平方米。酒店拥有设计师精心设计的客房和套房260间（含总统套房），江景客房270度视角将柳江及柳州美景尽收眼底。酒店设计新颖，现代风格与当地壮族等少数民族风情结合，加上高雅舒适的客房、完善的会务、餐饮娱乐设施以及秉承着卡尔森集团“Yes, I Can！”的核心服务理念为宾客提供的服务，柳州丽笙酒店致力于打造民族风情的品牌五星标准酒店，成为商务活动和度假休闲的首选之地。
作为星级酒店，原丽笙酒店配电系统采用指针式电流电压表，仅可通过手抄器至现场操作。相关设备无法实现自控，且相关数据无法实现监测，造成酒店的能源大量浪费，同时酒店的节能减排工作也无法正常开展。如今，在政府号召节能减排的大环境下，其物业管理在节能、降耗方面格外重视，节能已被列为酒店的工作之一。
现场共有两个配电室、共有PZ48-AI3/C 仪表67只。经过节能改造后进线采用多功能表，各支路采用电流表。
二、 节能改造
在柳州丽笙酒店节能改造的“手术”中，使用方考虑更多的是系统稳定性、控制精度、技术服务以及设备的后期维护等因素。所以2011年底，酒店综合考虑投资效费比、长期使用及维护成本、实际使用效果等因素*终选用安科瑞电气股份有限公司自主研发的Acrel-5000能耗分析管理系统和现场信号采集装置，对原大楼的楼宇自动化控制系统进行节能改造，进而实现对大楼内机电设备的监控管理。新的自控系统一方面为酒店提供健康、舒适、洁净的空气环境，另一方面监控和**各种设备的正常运行，*终实现整个酒店节能减排的工作指标。
Acrel-5000能耗分析管理系统对建筑物内的所有空调机组设备、通风排风设备、冷热源设备、给排水系统设备、照明设备实行自动监测和控制，同时收集、记录、保存及管理有关系统的重要信息和数据，提高运行效率，保证工作环境的特殊需求，达到节省能源，节省人力，*大限度延长设备寿命的目的。
三、酒店管理系统改造过程中的难点问题
1、老化的电气设备造成控制时有些点位接触不稳定；
2、电气控制柜难以提供部分控制点位，造成控制效果不明显；
3、施工中酒店内部平行走线难度较大，再加上酒店内部正常营业不宜施工。所以我们根据产品现场总线距离长，模块扩展能力大的特点，尽量垂直走线，水平线利用一根现场联网线，从而化解了这个难题；
4、在改造施工前对原系统的网络结构、走线情况及功能要排查清楚，这样有利于新系统的施工。以前的楼控系统产品本身的性质导致网络设计不是很合理，造成布线浪费较大，整个酒店楼控系统网络结构布置较乱。在今年改造设计中，我们充分考虑了原设计的走线缺陷，结合新产品灵活特点将整个酒店的系统进行了网络整合，使得现在整个酒店内网络更趋于合理；
5、这次改造大部分配套传感器、互感器等设备延用原先系统的，但是部分设备控制精度不是很精确而且灵敏度降低，酒店又添加了一些新的传感器、互感器和接口机电设备。Acrel-5000能耗分析管理系统兼容来自不同品牌的老化的电气柜、传感器等设备和新加的所有设备，使得控制难度加大，经过对设备的反复检测，系统的多次调试，*终达到控制效果;
四、酒店节能方案
节能规划：
（1）能耗计量，个目的是计算和考核，有一个完整的管理数据；二个目的是通过对计量的数据分析和比较对浪费能源的部门和设备进行有效的控制。能量计量中配备了水表，电表，蒸汽表等计量仪表能准确按时保存报表供查看分析。
（2）能耗分析，通过各种信息和数据，进行历史和趋势分析，建立科学有效的节能运行模式与方案，以达到良好的节能效果。
节能控制：
（1）冷冻机房的节能控制，有数据采集，冷水机组的台数选择，冷冻水泵，冷却水泵的变频控制，冷却塔风机的数量控制。
（2）换热器的节能控制，数据采集，换热器台数的选择，温度控制与超温报警。
（3）空调、新风、排风机的节能控制，温度控制，新风阀的调节，部分变频控制，空气质量的检测与自动控制。
（4）风机盘管节能控制，实现远程调节和监控管理。
（5）照明节能控制与管理。
（6）锅炉能耗计量，蒸汽流量累计。
（7）变配电能量计量。
（8）冷热水供回水能量计量。
节能管理：
（1）空调系统运行节能管理。事先按时间表来开启空调新风机组，并配合温湿度的焓值调节风阀开度和水阀开度。通过风机的累计运行时间来定时维护机组以延长机电设备的寿命。
（2）冷热水系统运行节能管理。通过压差控制变频器的频率，在闭环情况下实现冷冻水泵自动控制。通过冷却水回水温度，在闭环情况下自动选择冷却塔风机台数。通过所有设备的累计运行时间来定时维护冷水机组和水泵以延长机电设备的寿命。
（3）照明系统运行节能管理。通过时间表开启公共照明，夜晚开启部分公共灯，有人进入时开启相应的照明路数。
五、酒店能耗分析管理系统介绍
1、系统网络拓扑结构
智能电力监控系统是由智能测控装置、网络设备及计算机设备等互联布局而成。系统因项目规模不同、功能性能不同、重要程度不同、用户投资水平不同，可采取不同的拓扑结构。但是无论采取何种拓扑结构都是采用了“站控管理层——网络通讯层——现场设备层”的分层分布式设计思想。这种分层设计，符合当前通讯体系设计实现的标准，在每层都能相对地完成监视控制功能，即可以实现远方的监视控制，也能够在上层故障时不影响本层和下一层的功能。柳州丽笙酒店能源管理系统网络拓扑结构如图1所示。
图1 系统网络拓扑图
各个结构层的具体形式如下：
（1）主站层（站控管理层）
位于监控室内，具体包括：安装有智能电力监控系统的后台主机等相关外设。负责将通讯间隔层上传的数据解包，进行集中管理和分析，执行相关操作，负责整个变配电系统的整体监控。智能电力监控系统提供专用的通讯功能模块，通过专用的以太网硬件通讯接口，以OPC方式或其它通讯协议向上一级系统（如：BAS 、DCS 或调度系统）发送相关的数据和信息，实现系统的集成。
（2）通讯间隔层（网络通讯层）
采用通讯管理机，负责与现场设备层的各类装置进行通讯，采集各类装置的数据、参数，进行处理后集中打包传输到主站层，同时作为中转单元，接受主站层下发的指令，转发给现场设备层各类装置。
（3）现场设备层
位于中低压变配电现场，具体包括：ACR多功能电力仪表、PZ电流表、负责采集电力现场的各类数据和信息状态，发送给通讯间隔层，同时也作为执行单元，执行通讯间隔层下发的各类指令。
2、软件设计参照的标准和依据
GB/50198-94 《监控系统工程技术规范》
GB/T13730 《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》
DL/T630 《交流采样远动终端通用技术条件》
GB/T13729 《远动终端通用技术条件》
GB2887 《计算站场地技术要求》
3、设备参数列表
4、系统功能
智能电力监控系统应具有完善的网络管理功能，网络的拓扑结构自上而下呈金字塔结构，越向下网络结构越复杂，设备种类越多，设备数量越大，越难于管理与维护。安科瑞（Acrel）公司开发的Acrel-5000能源管理系统具有强大、的网络管理子系统，把供配电系统的运行设备和运行状态置于毫秒级、周波级的连续精确的监视控制中。
a、友好的人机交互界面（HMI）
标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
b、用户管理
本软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。
c、数据采集处理
系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷*大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。
d、趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
e、报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动统计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
f、事件记录和故障报警
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，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。
六、结束语
客人的体感舒适度要求对于五星标准的豪华大酒店来说是相当严格的，按照五星级标准，酒店有些部位机电设备可能要长期运行，所以满足客人是位的。这样我们如何做到节能管理成了一个大的问题。
能源管理系统的目标是帮业主统计数据，通过数据分析，做出节能策略，通过可靠的节能策略来达到节能的目标，系统自身的节能来自与系统的设计，但这不是*终的节能目标。所以， 能源管理系统本身的节能设计也是来自于物业运作的需要，通过物业管理的模式来决定节能，并不是安装楼控系统就是节能的。
通过这次节能改造，我们为酒店培养更多懂 能源管理系统的技术人员和节能分析的管理人员，便于日后的维护和节能管理，让楼控系统真正运行起来起到节能的效果，不应让BAS走进节能的误区，更不应成为用户的一个摆设。
参考文献：
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6
电力监控软件的可扩展性设计 安科瑞鲍静君
摘要：本文根据安科瑞电力监控系统软件的设计过程，论述了电力监控系统高扩展性的设计思路和方法，对于电力监控组态软件与电力平台方案的研究有一定的参考价值。
关键字：安科瑞电力监控软件、组态、内存数据库、规约、自动报表、自定义报表
随着电力行业的不断发展，电力监控系统逐渐成为供电配电系统中的重要组成部分。所谓电力监控系统，是在计算机上对系统中各设备的实时运行情况、工作状态、运行历史数据信息、阶段运行后报表信息展示等各方面进行实时监控及信息处理的一套信息管理系统。
电力监控系统实现了设备数据的实时采集、处理和实时数据储存、历史数据汇总等，图形化展示各设备实时工作情况、设备数据，对设备数据异常提供实时告警等功能。通过在供电配电设计中使用电力监控系统，极大的提高了系统的工作效率与系统稳定性、设备异常反应的实时性等。
认真研究电力监控系统，有助于我们更加完善供电配电技术，将电力监控系统应用到各个行业中去，能有效地提高供电配电技术水平。安科瑞电力监控软件是为用户提供智能电力监控而研发出的一套完整的供电配电系统解决方案，在本文中，介绍电力监控系统的基本功能，主要从应用的角度介绍可扩展性电力监控系统的设计实现
1 电力监控系统
电力监控系统是基于采集与监视数据的软件控制系统（SCADA，其全称是：Supervisory Control And Data Acquisition）发展起来的，运用计算机技术，在电力系统运行过程中进行调度与控制，对设备进行数据采集与设备控制等行为的一种抽象描述，所以控制系统本身技术上可以应用于所有工业控制领域的各种场景。
2 电力监控软件要求
电力监控系统运行的典型场景模型如图1所示，这种监控系统可以根据实际情况的不同作相应改变。
图1 典型场景模型
2.1 系统可用性
a.系统能够可扩展支持新的设备类型接入与新的协议，设备数据接入是系统核心。
b.工程人员根据电力设计图纸与现场终端设备拓扑，进行电力监控项目开发，在此过程中，要求配置过程相对简单，方便工程调试和修改，以及设备的更换等。
c.界面组态开发人员能够快速对应电力监控系统图形界面的画面布局、图形层次与信息表达等内容。
d.用户共性的自动化报表以外的个性化支持与扩展，以报表模板的方式支持用户扩展生成多样化的报表，并且与电力监控系统对接，通过系统数据结合模板生成*终报表。
2.2 高实时性与可靠性
采用实时数据库技术，对数据进行处理与展示，保证系统的实时性要求。
3 电力监控软件主要功能
电力监控软件的核心是以应用为导向，*终以图形和报表的形式，展示当前各终端设备数据给用户，显示当前系统状态和为用户决策行为提供数据支持，图2为系统功能模块与框架说明。
图2 系统功能模块与框架说明
3.1 对电力设备进行数据采集与处理
电力监控软件实时采集各终端设备的遥信、遥测、遥脉等数据，提供实时数据库高实时性的数据访问与处理，确保系统中各设备数据实时更新，图形化动态展示及监控系统实时提醒非正常运行的供电设备。
3.2 对电力设备进行控制
系统调度或监控发出命令以实现远程操作。利用电力监控软件主动发出信号给远程终端设备实施控制操作，远程终端设备接受并执行相应命令实现远程控制。电力监控系统对操作进行流程化与规范化，对整个电力监控系统的运行过程进行控制规范化，减少人工控制带来的误操作风险。
3.3 设备阶段数据监视
电力监控系统实时动态图形化展示设备阶段时间内运行的设备数据情况，系统管理者可根据设备阶段运行动态情况决策分析出当前设备运行情况与系统内可能出现的问题，并做趋势判断以确保系统的正常运行。
3.4 报表处理
在电力监控系统中提供电子报表系统，可对接电力监控系统中的历史数据、实时数据，根据报表模板、运算公式生成结果并载入，形成自定义与自动生成的具有图文并貌特征的数据信息报表，直观清晰反映出阶段内系统中终端数据统计情况。
4.可扩展电力监控软件的接入方式与场景需求变化应对
当前数据终端设备通讯方式、协议多样，应用场景多变，因此需要设计出高可扩展性电力监控软件，以快速对应各项目应用，提高软件的适用性与项目开发的效率，提高软件的生命力，实现软件设计过程中的数据接入与转发、系统图形、内存库动态调配大小、报表等方面的动态扩展性。
4.1数据处理
数据接入和转发：提供系统本地数据转发给三方平台或者系统作为对称的结点存在于大系统中。
通讯方式： 目前电力系统主要为有线通讯，其中包括串口，网口，光口。分布式光伏有时还会用到无线通讯。
通讯协议： Modbus/RTU、IEC 103、IEC 101、DL/T645、CDT、DISA（CDT规约升级版）规约等。
各协议的驱动由单独模块实现，规约驱动管理模块通过规范化模块接口，系统根据规约驱动模块名称，执行*规范接口，加载规约驱动。图3对系统驱动可扩展设计交互流程说明。
图3 对系统驱动可扩展设计交互流程说明
4.2系统图形组态
电力管理系统中的各智能终端设备的状态与数据，需要图形化直观的以拓扑图、电力一次图、二次图等方式展示给系统的使用者，显示当前系统各设备状态，其中涉及较多图元、图形、图表等绘图元素，且组态时各部分支持用户图形自行扩展，以适应不断增加的电力设备类型与用户需求展现形式多样性。
图元：系统默认提供常用设备图元，用户也可自定义绘制
图形：图形高度组态，系统拓扑图、一次图、二次图用户可自由绘制、绑定数据，直观反映
图表：曲线图形提供实时与历史曲线结合，展示多点的所有历史和当前运行情况，为决策提供直观数据
4.3报表系统
报表系统作为电力管理系统中重要的组成部分，将整个系统阶段运营情况作汇总。报表的用途多样，可作为能耗分析、电能管理等方面决策的数据支撑。根据电力管理的特点，系统支持自动化报表、自定义报表，满足用户多样化需求及电力管理系统的报表可扩展性需求。
自动报表：电参量报表、电能报表能够自动生成，直接反映系统中各终端设备真实数据。
用户自定义报表：用户提供报表模板与计算公式，采用脚本方式获取系统数据进行填充，报表数据是进行分析的结果，提供更具体直观的报表，符合系统使用方多样化需求。
4.4内存数据库管理系统
电力监控系统软件采用内存数据库与数据库相结合，主要是因为电力监控管理软件对数据实时性要求高，需要时间反映设备运行状态，且系统与终端设备进行数据交互频繁，数据不断变化且大多是中间临时数据，所以采用高速内存存储实时数据信息，通过计算引擎把有意义的数据或者用户关心的信息数据进行转储到数据库，即保证了系统的实时性与数据保存的持久。
使用内存库保存数据时，数据量大，多个系统需要共享数据，从多个角度展示给不同的系统用户，实现形式上采用文件内存映射的方式，组织形式上在设计内存数据库时与数据库管理相似，便于各程序对设备数据进行查找与读写操作，索引过程可根据数据量大小建立直接索引与HASH索引，管理形式上由实际数据量决定文件全量映射或者分页式管理文件映射（LRU换页），各表在内存数据库大小可调配，由接入设备与数据点数量决定，从而支持系统可扩展，减少大开小用的浪费情形。
5 总结
电力监控系统作为电力系统的一个重要组成部分，在电力系统的不断发展过程中，要求电力监控系统能够适应不断发展的电力终端设备与电力技术。以上从数据接入转发、系统图形组态、报表系统和数据库系统等四个系统的核心方面，在技术实现角度对可扩展性电力监控软件的设计进行说明，可扩展设计保证了软件的对于行业不断发展适用性。
文章来源：《自动化博览》2017年2期。