周中1　李一力2　王曉明1

1 上海安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

2 清華大學(xué)建筑節(jié)能中心 北京 海淀 100840

    摘 要：鑒于公共建筑電能消耗主要集中在低壓終端的現(xiàn)狀，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)終端用戶用能的量化管理，在公共建筑低壓配電系統(tǒng)中加裝電能計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量管理十分必要。本文介紹一種采用現(xiàn)場總線的數(shù)字式復(fù)費(fèi)率電能表，以及利用該表組成的電能管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電能管理的實(shí)際案例。

    0　 引言

    《公共機(jī)構(gòu)節(jié)能條例》已經(jīng)2008年7月23日國務(wù)院第18次常務(wù)會(huì)議通過，自2008年10月1日起施行。《條例》第十四條明確指出：公共機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)實(shí)行能源消費(fèi)計(jì)量制度，區(qū)分用能種類、用能系統(tǒng)實(shí)行能源消費(fèi)分戶、分類、分項(xiàng)計(jì)量，并對(duì)能源消耗狀況實(shí)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正用能浪費(fèi)現(xiàn)象。建質(zhì)〔2006〕277號(hào)文《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——節(jié)能專篇 電氣分冊(cè)》提出電氣回路要加裝電能計(jì)量裝置，而江蘇、上海也分別推出蘇建科〔2007〕217號(hào)文《江蘇省公共建筑用能計(jì)量設(shè)計(jì)規(guī)定》和滬建交〔2008〕828號(hào)文《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)本市民用建筑設(shè)備專業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)管理的通知》，進(jìn)一步明確提出對(duì)主要用電設(shè)施分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)辦公樓、商場、宿舍等應(yīng)計(jì)量到經(jīng)濟(jì)核算單元；對(duì)醫(yī)療病房、賓館客房、學(xué)校教室應(yīng)按樓層或功能分區(qū)計(jì)量等等，并納入審圖和竣工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)之中。

    目前終端電能計(jì)量表計(jì)的安裝普遍采用傳統(tǒng)壁掛式的安裝方式，存在體積大，安裝不方便等缺點(diǎn)。而DDSF1352/DTSF1352導(dǎo)軌式安裝電表采用模數(shù)化設(shè)計(jì)，具有體積小、易安裝、易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)終端配電電能計(jì)量。便于配電系統(tǒng)加裝電度表的改造。

    1　 DDSF1352/DTSF1352電表簡介

    1.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

    DDSF1352/DTSF1352單、三相電子式復(fù)費(fèi)率電表，采用DIN35mm軌道安裝，結(jié)構(gòu)模數(shù)化設(shè)計(jì)，寬度與微型斷路器匹配，分別是4和7個(gè)模數(shù)，可方便安裝于照明箱內(nèi)（見圖1）。一次接入最大電流20（80）A，80A以上需外接CT，變比最大可擴(kuò)至6000/5A。電表帶RS485通訊接口，支持MODBUS-RTU協(xié)議或DL/T645規(guī)約。接線端子上的透明翻蓋與外殼可鉛封，達(dá)到防竊電的目的。該表除用于企事業(yè)內(nèi)部電能計(jì)量考核管理外，經(jīng)供電部門測試校驗(yàn)合格后，還可作為貿(mào)易結(jié)算表使用。該產(chǎn)品符合GB/T 17215-2002《1級(jí)和2級(jí)靜止式交流有功電能表》，GB/T 15284-2002《多費(fèi)率電能表特殊要求》等標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1　電表外形及安裝方式

    1.2 設(shè)計(jì)原理

    1.2.1 單相DDSF1352電表設(shè)計(jì)原理

    DDSF1352單相復(fù)費(fèi)率電能表采用ADI公司最新技術(shù)ADE7169F16片上系統(tǒng)的單芯片設(shè)計(jì)完成。ADE7169集成了高精度計(jì)量單元模塊和8052的MCU及其外圍模塊，計(jì)量模塊計(jì)量精度高、能測量各相電流、電壓有效值、各相及總的有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率等運(yùn)行參數(shù)，過載倍數(shù)大。片上8052的MCU帶有16K FLASH和512B RAM和多種外設(shè)模塊，支持低功耗溫度補(bǔ)償?shù)钠�上RTC模塊、LCD驅(qū)動(dòng)模塊、電源管理模塊、SPI/I2C接口模塊和UART通訊模塊等，用一片ADE7169就能實(shí)現(xiàn)單相復(fù)費(fèi)率多功能電能表設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)框圖如圖2。

圖2 單相DDSF1352電表原理框圖

    1.2.2 三相DTSF1352電表設(shè)計(jì)原理

    DTSF1352 三相電子復(fù)費(fèi)率電能表采用計(jì)量芯片ATT7030A和飛思卡爾公司的8位單片機(jī)M68HC908LJ12實(shí)現(xiàn)。其原理為：線路上實(shí)時(shí)電壓、電流經(jīng)高精度互感器耦合，采樣電路分別采樣后，送到電量計(jì)量專用芯片ATT7030A（A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，通過片內(nèi)專用DSP運(yùn)算后輸出電能脈沖），通過脈沖送到MCU中，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時(shí)段完成分時(shí)有功、無功電量計(jì)量和最大需量計(jì)算，分別作出相應(yīng)處理，并存貯到EEPROM中；同時(shí)實(shí)現(xiàn)顯示和輸出、RS485串行數(shù)據(jù)傳輸。具體設(shè)計(jì)框圖如圖3。

圖3 三相DTSF1352電表原理框圖

    2　 應(yīng)用案例

    2.1 一次方案

    以某理工大學(xué)學(xué)生宿舍樓為例。該樓有4層，每層有24間宿舍，配有公共衛(wèi)生間、洗衣房、公共浴室，電氣一次方案見圖4�？偱潆娤溥M(jìn)線回路安裝有屏裝式ACR230ELH多功能電力儀表，計(jì)量宿舍總電量。包括三相有功電度、無功電度、功率、功率因數(shù)、電流、電壓、頻率以及分相電量等共34項(xiàng)電參量。電流、電壓2～31次分次諧波分量，電流、電壓不平衡度，電流、電壓正、負(fù)零序分量檢測和分析。每個(gè)樓層、應(yīng)急照明、風(fēng)機(jī)、預(yù)留電氣干線分別由7臺(tái)DTSF1352電表負(fù)責(zé)計(jì)量三相有功電度，電表可與CM1斷路器對(duì)應(yīng)并列導(dǎo)軌式安裝，也可集中安裝在箱內(nèi)上方。每一樓層的宿舍房間、公共衛(wèi)生間、洗衣房、走廊電能由27臺(tái)單相電表DDSF1352負(fù)責(zé)計(jì)量，公共浴室由1臺(tái)三相DTSF1352計(jì)量。