能源管理系统解决方案.docx

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能源管理系统解决方案

能源管理与监测系统

技术方案

一、

前言

伴随科技与信息化的发展，智能配电与智能能源管理系统越来收到广大用户的关注与喜爱。

**经过多年的实践经历总结与积累，立足于用户为酒店、大型商务体、办公楼等提供配电安全与能源管理系统解决方案，使用电更加安全、更加有效便捷、更加节能。

结合本项目的实际情况为本项目设计预付费管理系统和能源管理平台系统。

预付费系统配套预付费电表用于售电管理，能源管理平台对园区水电使用情况进行分析管理。

预付费系统与能源管理系统可实时进行数据交换。

能源管理系统支持CS、BS架构，支持第三方系统数据接入。

以下为系统的初步展示可供参考，为使用户得到最佳的系统解决方案，具体方案需根据本项目的实际需求另行设计定制。

二、预付费电能管理系统

1概述：

本项目中针对酒店和商业广场的商业用户设计一套智能用电计量管理系统，本系统主是针本对商户用电的性质，实现商户用电的智能化管理，为保证商户用电的独立性和安全性，应采用一户一表的方案，针对本项目为商业用户配置**终端预付费电能计量表计DTSY1352-NKC、DDSY1352-NKC来独立计量每个商业用户的用电量。

通讯管理机通过RS-485总线采集所有终端电能计量仪表的数据。

通讯管理机将数据通过由光纤组成的专用网络将数据传输至中心管理计算机。

系统管理软件对数据进行存储、处理，形成物业管理方需要的图形、文字等形式的文件，以此实现整个广场商户用电的智能化管理。

2技术要求

本项目设计的智能用电计量管理系统，由**品牌三相预付费电能表DTSY1352-C、单相预付费电能表DDSY1352-C,通讯管理机、RS—485总线（局域网）/光纤环网、中心管理计算机、系统管理软件及预付费充值系统组成。

**品牌预付费仪表的产品特点有以下几条：

Ø计量控制独立

电表内对应于各用户单元的计量单元独立，保证计量准确性：

控制单元独立，保证控制可靠性。

Ø通信管理分离

通过内嵌操作系统的通信管理机来实现对电表数据的信息采集，使信息采集分层实施，保证数据采

集的实时性。

Ø符合预付费要求

电能预付费，可免去人工抄表、收费等繁琐工作，管理方便、轻松。

Ø数据安全可靠

数据库采用SQLServer数据库，运行稳定、安全性高、扩展性强，非操作人员无法随意更改，保

证数据安全。

1、主要设备技术参数

三相预付费电能计量仪表DTSY1352-NKC主要技术指标：

主要功能

功能名称

功能说明

电能计量

双向有功电能计量（反向计入正向）

参数测量

电压、电流等参数测量

预付费

通过485通信进行充值等预付费操作，带有数据加密

控制

内部磁保持继电器控制回路通断，可自动分合闸

LCD显示

8位段式LCD显示

通信

RS485接口

MODBUS-RTU协议、DL/T645-07规约

电气特性

电压输入

额定电压

3×220/380V，3×380VAC

参比频率

50Hz

功耗

<2VA（每相）

电流输入

输入电流

10（60）A

起动电流

0.004Ib

功耗

<1VA（最大电流）

测量性能

符合标准

GB/T17215.321-2008

测量精度

0.5级

测量范围

000000.00~99999999kWh

脉冲输出

输出类型

无源输出，外接电源DC+5V~24V

脉冲宽度

80±20ms

脉冲常数

400imp/kWh

通信

接口

RS485（A+、B-）

介质

屏蔽双绞线

协议

MODBUS-RTUDL/T645-07

机械特性

外形尺寸

长×宽×高

144mm×85mm×74mm

最大接线能力

柔性电缆

25mm2

单项预付费电能计量仪表DDSY1352-C主要技术指标：

主要功能

功能名称

功能说明

功能配置

电能计量

单相总有功电能计量（反向计入正向存储）

■

参数测量

U、I、P、Q、S、PF、F测量

■

预付费

通过RS485通信进行预付费充值，数据加密

■

控制

内置大容量磁保持继电器实现负载通断控制

■

LCD显示

8位段式LCD显示

■

通信

RS485接口；MODBUS-RTU协议或DL/T645-2007规约

■

复费率

3费率，8时段

□C

电气特性

电压输入

额定电压

220V

参比频率

50Hz

功耗

<5VA

电流输入

输入电流

10（60）A

起动电流

直接接入

0.004Ib

功耗

<4VA（最大电流）

测量性能

符合标准

GB/T17215.321-2008

测量精度

0.5级

时钟精度

误差≤0.5s/d

脉冲

脉冲宽度

80ms±20ms

脉冲常数

1600imp/kWh

通信

接口

RS485（A+、B-）

介质

屏蔽双绞线

协议

MODBUS-RTU，DL/T645-07，DL/T645-97

机械特性

温度范围

工作温度

-20℃~60℃

存储温度

-25℃~70℃

湿度

≤95%（无凝露）

海拔

<2000m

通讯管理机

通讯管理机采用ANE-Lx8。

1、32-bitARM9RISC微处理器

2、128MBFlashROM（其中约4MB可给用户编程使用）

3、2MB数据闪存

4、2个网口，速率10/100M自适应（输出接口）

5、8个软件选择的RS-232/422/485串口

6、2个USB2.0端口，21个GPIO端口，1个音频输出端口

7、SD卡插槽可供64MB存储容量的扩展

8、具有故障转移机制，防止系统崩溃

9、内嵌RTC，蜂鸣器

10、内嵌LinuxKernel2.6.29通讯平台

11、GNUGCC交叉编译器

12、提供“-40~75℃”宽温产品，10℃~45℃工作温度

13、DC24V电源输入，低功耗

3、系统组网方案

整套预付费电能管理系统系统拓扑结构如下图：

预付费电表安装于商场楼层强电间内，在强电间内配置通讯管理机，物业管理财务中心设预付费售电管理系统，通过远程操作进行充值，降低了通过IC卡或射频卡充电的风险性。

设置的2台后台系统主机，一台用于预付费售电管理系统主机，另1台作为预付费管理系统查询终端。

系统的总体使用流程如下图所示：

预付费售电管理系统功能模块列表：

功能

类别

序

号

模块名称

功能描述

登

陆

管

理

1.

重新登陆

重新登陆售电系统

2.

操作员管理

可以对操作员进行管理

3.

权限管理

给操作员分配不同的权限

4.

修改操作员密码

修改操作员密码

系

统

设

置

5.

系统设置

设置营业点名称，编号，预置电量等

6.

客户区域管理

可添加客户所在区域

7.

客户电价管理

可添加，删除电价信息

8.

客户开户模板

设置常用模板可提高售电效率

客

户

管

理

9.

新表开户

保存新用户信息，并售电

10.

改写客户数据

改写客户基本信息

11.

报停退费

注销客户并根据所剩电量退费

12.

注销客户

注销客户后不能再购电

13.

激活已注销客户

将注销客户激活后可以购电

14.

永久删除客户

永久删除客户后将不保留此客户信息

15.

换表补电

换新表后，电表信息跟原表一样，除了购电次数从1开始外。

16.

过户处理

进行客户信息的变更处理（电表剩余电量不为零的情况下）

数

据

查

询

17.

正常客户查询

查询正在使用电表的客户信息

18.

销户客户查询

查询停止使用电表的客户信息

19.

电表信息查询

查询所在区域的电表参数信息

20.

售电信息查询

查询售电信息

21.

售电日报表

以天为条件查询售电信息

22.

售电月报表

以月为条件查询售电信息

23.

售电年汇总

查看全年的售电情况

24.

返写信息查询

查询电表返写到后台预付费系统的参数信息

25.

换表补电查询

换表记录查询

26.

补卡查询

补卡记录查询

数

据

管

理

27.

数据库备份

对数据库进行备份

28.

数据库恢复

恢复备份的数据库文件

4、预付费售电管理软件

《预付费售电管理系统》是**公司最新研制的与DDSY-1352nk单相电子式预付费电能表及DTSY-1352nk三相电子书预付费电能表配套的售电管理系统。

它是以售电管理软件和数据库软件为主，包括计算机，通讯管理机，打印机等设置在内的计算机系统。

主要完成电能表参数设置，售电管理及用电管理工作，操作简便，具有良好的人机界面，能够有效的统计和管理数据，并对数据的安全性做了有效的保密措施。

安装方便，是用电管理部门、商业广场和物业小区等管理部门，提高用电管理水平，解决收费难问题的理想产品。

售电管理系统主要功能界面如下图所示：

预付费电能管理系统主界面

客户区域管理

客户开户管理

客户电价管理

客户售电日报表

客户换表补电

售电信息查询

系统特点

（1）.界面友好,简洁,智能化程度高。

（2）.一户一表,便于管理。

（3）.系统安全性高。

软件运行环境

硬件环境：

为正确地运行**预付费售电管理系统,将系统性能发挥到最佳水平。

推荐以下配置:

（1）工作站配置:

双核处理器2.8G或更快,2G内存,120GB以上的可用磁盘空间。

最好能有硬盘备份,确保数据安全。

（2）配套工具:

DDSY1352单相电子式预付费电能表或DTSY三相电子式预付费电能表。

（3）LQ1600K打印机或其他打印机（票据打印机）。

（4）显示器分辨率:

（根据显示器大小设定）。

软件环境：

工作站操作系统：

中文WINDOWS7,WINDOWS2003，WINDOWSXP

推荐操作系统WINDOWSXP

服务器操作系统WINDOWS2003

数据库系统：

M无线射频rosoftSQLSERVER2008R2

系统功能模块：

登录管理：

主要管理登录系统的操作，包括操作员管理，修改操作员密码，权限的管理等。

系统设置：

系统相关参数维护管理。

客户管理：

包括新表开户，换表补电，过户处理，注销客户信息等。

数据查询：

各类明细报表，统计报表，通用查询等。

数据管理：

系统数据库备份，数据库管理。

4、电能管理系统软件的主要功能

●数据采集：

管理软件自动采集各用户的电能数据，并具备单点、单元、群采集的功能；

●远程控制：

可以使用管理软件远程控制欠费用户的电源，提高电费回收率。

●查询功能：

单户查询：

可随时查询任一户的耗能信息；

单层查询：

可随时查询任一层全部用户的耗能信息；

全区查询：

可随时查询整个办公区内所有用户的耗能信息；

●预付费功能：

系统可实现收费通电，先购电，后用电；

●设定与更改功能：

系统具有对各预付费电能表进行参数设定功能和用户信息修改、设置等；

●打印功能：

可以打印各用户月能源消耗费用报表和单户费用清单；

●数据存储、备份：

系统具备强大的数据存储功能，可提供各用户历史用电数据，包括历次购电日期、购电量记录、每月用电记录等，在系统掉电时，历史记录的存储时间不小于12个月，并具备数据备份功能。

恢复供电后，系统能自动对设备恢复供电；

●防作弊功能：

系统可实现授权密码操作，防止非授权人操作；对所有操作人员及操作自动记录，且不能删除更改。

并设有运行日志，可以详细记录操作员的操作流程。

●可以查询以天为单位历史用电数据（周、月用电量），不受充值次数等因素影响。

●能够满足对所有表具实时电量数据采集（并提供RS-485接口，MODBUS-RTU通讯协议）。

●单表电量余额低值报警:

a设置功能;b报警通知以缴费通知单形式体现并可以直接打印;c预留手机短信通知功能。

5、电能管理系统的使用功能

系统配置设置功能

Ø系统可提供用户信息配置接口，配置各独立核算单元的用户身份信息及对应的通信管理机号_串口号_表号。

Ø系统可提供预付费参数的配置：

如电价、报警电量\金额等

Ø系统可提供用电控制参数的配置：

如限定功率阈值

预付费充值管理功能

Ø系统可通过远程预付费充值软件对每个独立核算的用电单元（单个房间或单独的计量回路：

如照明\空调）进行充值

Ø应能提供两种充值方式：

电量充值和金额充值

Ø充值电量\金额通过通信管理机下发至电表。

充值记录统计、查询功能

Ø当一个正确的充值操作（充值电量\金额确保录入电表）产生后，应生成对应的正确的充值记录。

Ø能够提供日、月、季等充值统计报表，以方便用户做充值历史查询（充值次数、日期、金额）；并提供对应的校核记录以方便管理方进行财务比对。

Ø所有的报表应能输出打印。

误充值冲正功能

若由于人为操作失误的原因造成的误充值，系统应能提供冲正操作，并保证相应的充值记录的正确匹配。

退电功能

Ø系统应能提供退电功能，方便管理方提供退电服务。

Ø应能提供退电报表，方便财务统计及核查

通信状态报警及查询功能

系统应能实时监控通信管理机的连接状态及各电表的通信连接状态信息（通信管理机中定义电表的异常通信状态标识：

0—正常；1异常），并提供异常提示告警，方便管理方及时掌握现场的状况及作出故障排查。

以保证充值的一次成功率。

用电信息实时监控及查询功能

Ø系统应能实时监控各用户的用电情况：

包括剩余金额\电量、总用电量、当前功率等

Ø所有电表月度使用电量能以月报格式汇总体现并查询，不受充值次数影响。

Ø对于剩余金额不足或功率超限等异常情况可提供实时报警

Ø可依据记录提供报表及打印输出

基础用电设置功能

Ø系统应能提供基础用电设置及批量下发功能，方便每月进行基础电量的下发。

Ø基础电量当月有效，不滚存。

Ø可提供基础电量下发的记录查询

批量通断电控制功能

Ø系统应能提供按楼栋、楼层、区域、房间的批量通断电控制操作

二、能耗监测系统

1系统概述

能耗管理系统是**电气股份有限公司依据住建部【2008】114号文要求，针对国家办公建筑和公共建筑能耗监测管理的需求，设计研发的数字化管理系统。

该系统通过安装在现场的分类和分项能耗计量装置，实时采集建筑能耗数据，对采集的分类、分项能耗数据进行分析处理汇总整合，以静态或动态图表方式将实时能耗数据展示出来，为建筑设备的运行管理提供准确的数据参数，可通过分析对比找出存在的问题，为改进用能管理、节能改造和定制新的节能政策等提供准确可靠的数据信息服务。

该系统由管理层（内含监控主机和相应的辅助设备，并配有-5000能耗管理系统软件）、用于区域组网的数据采集器箱及现场各配电回路的电能计量装置三部分组成。

数据采集器与电能计量装置间采用总线（屏蔽双绞线）进行组网连接，数据采集器与监控主机间采用超五类线或依据现场情况采用光纤或无线形式进行组网连接。

2系统设计原则

本能耗监测平台是一套完整的能耗管理系统，它是完成对各能源消耗点的能耗数据的现场采集、自动上传、定时存储以及辅助分析的自动化系统。

其测量，监视、分析功能通过计量采集装置、区域管理结构、能耗监测软件来实现。

根据可靠性和高效率能耗管理的要求，本节能耗监测平台的设计需遵循下列原则：

系统的实用性

能耗监测平台的组成和实现一定要符合现场的实际情况，不能追求华而不实，这样势必造成投资过大，远超出实际需要。

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。

系统的安全性

能耗监测平台监管着包含水、电、气等能耗进行实时监测，任何一点的疏忽都是巨大的安全隐患，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。

系统的实时性

运行系统中的能耗数据时刻都处在变化中，超负荷，不平衡等因素将会对配电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。

保证用户从开户到买电及对售电信息查询的实时性。

系统的稳定性

由于本能耗监测平台是一项长期不间断运行的系统，肩负着监管整个建筑的各用能设备的运行状况，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。

本司的能耗管理系统有着数年的市场成功应用经验，各行业均拥有一定规模的客户群并具备完善的客户服务体系。

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（FCS）等运行，可实现系统扩展。

系统的易维护性

能耗监测平台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地打开通道。

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。

3主要设计依据与规范

能耗在线监测系统设计满足以下所列制造和试验标准：

◆中华人民共和国节约能源法

◆GB15316节能监测技术通则

◆GB17167用能单位能源计量器具配备和管理通则

◆国家机关办公建筑和大型公共能耗管理系统分项能耗数据采集技术导则

◆国家机关办公建筑和大型公共能耗管理系统分项能耗数据传输技术导则

◆上海公共建筑用能监测系统工程技术规范（DGJ08-2068-2012/J11542-2012）

◆GB/T15316-2009节能监测技术通则

◆《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ-93-86）

◆《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79-85）

◆《信息技术互联国际标准》（ISO/IEC11801-95）

◆《计算机场地安全要求》（GB9361-1988）

◆《电力系统设计实时计算机系统运行管理规程》

◆《能量管理系统（EMS）应用软件功能及其实施基本条件》

◆《电测量及电能计量装置设计技术规程》DL/T5137-2001

◆GB2421-89电工电子产品基本环境试验规程总则

◆GB/T13926.1-92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

◆GB/T13926.2-92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

第2部分：

静电放电要求

◆GB/T13926.3-92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

第3部分：

辐射电磁场要求

◆GB/T13926.4-92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

第3部分：

电快速瞬变脉冲群要求

◆GB/T15969.1-95可编程控制器第1部分通用信息

◆GB/T15969.2-95可编程控制器第2部分设备特性

◆GB/T15969.3-95可编程控制器第3部分编程语言

◆GB/T15969.4-95可编程控制器第4部分用户导则

◆GB777-85工业自动化仪表用模拟气动信号

◆GB3369-89工业自动化仪表用直流电流信号

◆GB3370-89工业自动化仪表用直流电压信号

4系统结构

本系统采用分层分布式结构进行设计，即站控管理层、网络通讯层和现场设备层，如图所示：

现场设备层

现场设备层主要是连接网络中远传电表等，用于将能耗数据采集并上传至通讯层，它是构建该能耗监测系统必要的基本组成元素。

不仅肩负着采集数据的重任，同时也是执行后台控制命令的终端元件。

网络传输

网络传输主要是由通讯服务器、接口转换器件及总线网络等组成。

该层是数据信息交换的桥梁，不同的接口转换器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太网等各种接口，组网方式灵活，支持点对点的通讯、现场总线网络、以太网等类型的组态网络。

通讯服务器主要用于直接对现场仪器仪表转达上位机的各种控制命令，并负责对现场仪器仪表回送的数据信息进行采集、分类和存储等工作，如电能数据等电参量、仪表通讯状态等；接口转换器件则是由于现场仪表或其它系列的装置与上位机的通讯接口存在差异，需要进行转换方可进行数据交换。

管理测控层

管理测控层是针对配电网络的管理人员，该层直接面向用户。

该层也是系统的最上层部分，主要是由电能预付费管理系统软件和必要的硬件设备如计算机、打印机、UPS等。

其中软件部分具有良好的人机交互界面，通过数据传输协议读取前置机采集的现场各类数据信息，自动经过计算处理，以图形、数显、声音等方式反映现场的运行状况，并可接受管理人员的操作命令，实时发送并检测操作的执行状况，以保证供用电单位的正常工作；电能计量管理功能设计各种符合用户的报表格式，报表内数据严格按照各种标准进行计量，用户只需查找打印即可，极大的方便了操作，提高了工作效率。

5应用软件

**电力监控及节能监测软件采用能耗在线监测软件是**电气股份有限公司总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品。

主要有以下功能界面：

◆基础信息配置

基础信息管理包括城市温度、能耗分项管理、部门组织管理、非工作日管理、建筑信息管理、计量仪表管理、采集器管理、能耗类别管理、计量仪表协议、部门能耗分项配置、建筑能耗分项配置。

1）城市温度，实现城市温度的按小时采集，支持日、月、年三种时间粒度对温度趋势进行分析，并通过过程图与表格数据两种模式展示。

2）建筑信息管理，实现对建筑基本信息、建筑楼层信息或者楼层区域信息等的动态管理。

3）非工作日管理，完成指定日期由工作日转变为非工作日，或者由非工作日转变为工作日，方便准确计算工作日及非工作日能耗值。

4）能耗分项管理包括电能分项管理与水能分项管理两个子模块，实现能耗分项类别的有效划分。

5）计量仪表管理包括电表管理与水表管理两个子模块，其中电表管理实现用电量监控设备的有效管理，水表管理实现用水量监控设备的管理。

6）采集器管理，包括电能采集器与水能采集器两个子功能，其中电能采集器负责采集所有电表实时计数信息，水能采集器负责实时采集所有水表实时计数信息。

7）部门组织管理，实现建筑内部公司组织架构的有效划分、管理

8）能耗类别管理，实现对能耗分类信息的有效管理，包括分类名称、分类代码、标准煤折算率及单价等

◆综合能耗主界面

功能简介：

Ø反映建筑基本信息、分类能耗用量、折标综合能耗、单位面积综合能耗；

Ø反映分类能耗当日逐时用能曲线；

Ø反映分项能耗的当月用能饼图（只有在配置分项信息后才会显示一级分项饼图）；

◆支路能耗概况

功能简介：

Ø反映某分类能耗下不同支路的能耗峰值情况，可显示当日、当月用能发峰值生的时刻；

Ø反映选中支路过去48小时、过去31天、过去12个月、过去3年的用能趋势；

Ø显示某一支路的实时功率曲线图；

Ø反映某一支路的当期与同期用能值以及其同比增长趋势与增长值（正增长以红色字体显示，负增长以蓝色字体显示）；

区