浅谈首都机场T1、T2能耗分项计量系统设计与施工

浅谈首都机场T1、T2能耗分项计量系统设计与施工

姚雪峰

首都机场集团有限公司北京建设项目管理总指挥部  北京市 101312

摘要：本文对首都机场T1、T2能耗分项计量系统的设计与施工进行了分析，并结合实际工程案例，对系统方案设计及施工进度管理进行了详细论述，希望能够为我国航站楼施工能耗分项计量系统的设计与施工提供一些参考。

关键词：能耗；分项计量；设计；施工

一、T1、T2能耗分项计量系统设计

1、能耗分项计量系统介绍

能耗分项计量系统通过详细了解建筑物各类负荷的电耗，可以实现目标量化管理，可对各类供电负荷制定用电指标；实时监测建筑的用电情况，可以与同类建筑进行横向的比较，发现运行管理上的问题，还可以清楚地看到节能改造的效果。完善的分项计量系统不仅能反映建筑的用能状况，还能做节能分析和运行指导，建立数据共享的服务平台；开展基于分项计量的节能诊断，能及时发现不合理的用电状况，提出必要的节能改造方案。

首都机场航站楼内原有计量条件带有人为主观因素的能耗拆分数据不可靠，无法有效发现用能问题，造成决策偏差。人工抄表数据缺乏实时性，且时间间隔不准确，用于能耗技术分析难免出现误差，缺乏基础数据平台，节能措施的实际效果无法得到客观的反映和评价，缺乏有效评估手段。建设分项计量系统可以实现能耗目标量化管理，对各类供电负荷制定用电指标，提高能源使用效率；实时监测建筑用电情况，对供电系统实施监控；与同类建筑进行横向的用电比较，发现问题并及时解决；更为重要的是，为今后推进能耗定额管理以及节能改造提供科学依据。

2、首都机场航站楼电力分项计量模型搭建

本次对首都机场航站楼电力分项计量系统，采取三级计量体系架构设计，第一级：汇总T1、T2两座航站楼总用电量；第二级：独立统计集成T1、T2各自总用电量；第三级：独立统计各航站楼照明、空调、电梯（扶梯步道）、行李、捷运、桥载、专用弱电、普通动力系统总用电量；

3、能耗分项计量系统现状

T1目前设有一套电力监控管理系统，监控中心位于T1-B配电室值班室内，系统通过安装在配电室内的网络仪表对电力系统进行监视。

T2电力监控系统为建筑设备监控系统的一部分，将电流互感器信号通过变送器接入DDC完成对变电室的监控。目前此系统仅能监测配电室内进出线开关的电压及电流信号。

4、项目实施范围

T1主要涉及全部的4个低压配电室，T2主要涉及全部的8个配电室。

5、能耗分项计量系统结构

（1）整体结构

（2）层次结构

T1、T2能耗能耗分项计量监控系统采用三级的层次结构。

最上层是软件层，能够进行数据的显示、存储、分析等。根据用户要求开发友好的人机交互界面。中间层是网络层，新系统利用现有的机场地面运行网络，实现底层数据与上层数据的传输。底层是现场数据采集层，也是总线层，由于现场情况干扰强，因此采用抗干扰性强的modbus总线进行现场的数据传输。

6、系统组成

T1、T2能耗分项计量监控系统主要是对T1的 A#、B#、C#、D#这4个配电室的主进及各路馈出的电能进行数据采集及监测。对T2的A#、B#、C#、D#、E#、F#、G#、H#这8个配电室的主进及各路馈出的电能数据进行监测。

7、监测中心

现场在T1、T2分别设置一个数据监控中心。在T1航站楼B#配电室设置T1航站楼能耗分项计量监控中心。在T2航站楼D#配电室设置T2航站楼能耗分项计量监控中心，同时T2的监控中心作为总的监控中心还能够监测T1的数据。同时在每个监控中心设置有OPC服务器，以便于纳入T3航站楼的电能数据。

8、网络传输

本次系统的网络层使用机场航站楼内的地面运行网络，不单独架设网络。因此系统主要利用现场的实际的网点，不增设网点。便于网络系统的维护。

9、计量分站

     计量分站分别设置在T1的4个配电室内和T2的8个配电室内，总计12个计量分站。每个分站设置有一个计量分站和一个通讯管理机。根据现场分站电力仪表的数量配置通讯管理机。

     T1内分站原来是具有电力监控系统的，电力仪表安装在主进和馈出回路的配电柜内部，使用modbus总线把仪表与现场的多串口卡连接。本次改造更换电力仪表，并根据现场实际情况使用或者部分使用总线与分站进行连接。

T2内分站与T1内分站情况不同，T2分站原来是利用的楼控系统实现的电力监控，在配电室内设置机柜，把主进及馈出回路的电流、电压引入到现场机柜内，通过变送器转换为弱电信号提供给DDC模块。T2的分站改造，是拆除原来机柜内的变送器模块及DDC模块，而使用电能仪表取代。在分站柜内实现总线连接，把电力仪表与通讯管理机连接。

10、设计难点及解决思路

根据以往的项目经验，因主进开关额定电流较大，致使计量回路中的电流互感器倍率，即主进电表的变比也很大。如T2-D配电站401主进电表的变比是4000/5。主进电表在实际使用过程中会发生测量的电量数据要么较长维持不变，要么发生突进式增长，造成电量数据曲线呈现脉动式变化，不利于精确的能耗计量。

根据电量的计算公式，电量与电流及电压的乘积成正向比例关系。可以通过实时获取电流数据生成实时的电流数据曲线，对脉动的电量数据曲线进行拟合，得到能够满足精度要求的电量数据曲线。

二、T1、T2能耗分项计量系统施工

1、施工概况

本工程为T1、T2能耗分项计量项目，要在T1、T2建立分项计量系统，增添智能仪表设备680套。本项目位于首都机场T1、T2共12座配电站内，施工内容主要包括原有的配电柜以及内部增加的安装电能表以及二次线路配线。

2、工期介绍

本项目计划停电的时间为每天的凌晨一点至三点，计划工期为120个日历天，预计每周一周三周五安排停电现场改造工作。

3、施工具体方案

（1）主进电表施工

安装于原电度表位置。开关状态节点及开关三相电流电压引致多功能表。多功能表485通讯线引致抽屉二次插件。柜体插件的485通讯引致柜体外接线端子排。

（2）主进电表控制原理接线图

（3）馈出电表施工

改造说明：开关状态节点及开关三相电流电压引致多功能表。多功能表485通讯线引致抽屉二次插件。柜体插件的485通讯引致柜体外接线端子排。

（4）馈出电表控制原理接线图

4、航站楼施工特点：

航站楼内施工一般在凌晨进行，施工时间短。

在进行施工过程中，由于线路交叉错综复杂，排查难度大，一旦拆改失误就会给正常运行的管线设备造成影响，情况严重者还将造成机场运行瘫痪。

施工期间相应负荷会停电或瞬闪，航站楼某段区域在进行停电或瞬闪前，势必要关闭该区域的旅客资源及相关系统，如机位、登机口、候机大厅、行李系统、安检系统、两舱休息室等资源及相关系统停止或暂停使用，势必给航站楼带来较大的运行压力。

航站楼内的施工安全管理严格，施工人员需在派出所开具无犯罪证明，每次进入隔离区前都要办理机场控制区通行证，通过安全检查后才能进入施工现场。每天对进入隔离区内的所有施工人员造册登记，施工完退场时对姓名、人数进行核对并注销，确保人员不遗漏。

5、影响施工进度的因素

为使施工对航站楼正常运行造成的影响降到最低，航站楼内的施工项目通常需要在规定的时间内完成，有效施工时间短，工期紧张。在航站楼智能电表安装过程中，存着诸多影响项目进度的因素，如人为因素、施工方案因素和施工环境因素。其中，施工环境因素是影响施工进度的最重要因素。

（1）人为因素

在项目的实施过程中，无论是施工质量还是施工进度，都是与人直接相关的。航站楼智能电表安装工作对施工人员的技术水平要求高，施工人员需要在凌晨有限的时间段内完成高质量施工。航站楼内施工对安全要求高，管理人员的管理水平对施工进度的影响也非常大，必须要加强对人为因素的控制。

（2）施工方案因素

若施工技术方案不当，会对施工进度造成一定的阻碍。航站楼内施工时间有限，为保证在2小时停电时间内完成电表安装工作，施工单位根据现场实际状况改进施工方案，积极做好预安装工作，在隔离区外完成仪表面板预制并配线。停电验电后拆除原电表及配线，安装提前预制好的仪表面板。

（3）施工环境因素

航站楼智能电表安装施工期间要关闭该区域的旅客资源及相关系统，对航站楼某段区域进行停电或瞬闪。若施工前遇到因天气原因造成旅客大量滞留现象，为保证航站楼的正常运行，航站楼不能进行停电或瞬闪，施工无法进行。另外，若遇到航站楼重要保障工作，航站楼内的一切施工将暂停，施工也无法进行。

6、用“关键线路”法分析进度控制面临的问题

（1）工作任务分解

编制工作任务分解表，将航站楼智能电表安装项目的任务和责任分解到各个部门。各部门再将任务与责任落实到项目的管理人员，使项目管理人员都能明确自身的任务与责任，并按照进度计划完成工作任务。

根据工作任务绘制的工作任务分解表如下所示：

（2）绘制项目进度计划网络图

根据工作任务分解表，结合航站楼智能电表安装项目的流程绘制项目进度计划网络图。

（3）确定关键线路

由网络图可计算出，线路1-2-3-6-8-9-10-11-12-13-14是关键线路。

（4）影响施工进度的主要问题

结合项目进度计划网络图及现场施工情况分析，关键线路上的关键工作8和9，即停电申请和停电工作不能顺利完成，电表安装施工就不能正常进行。影响航站楼智能电表安装施工进度计划的主要问题是无法顺利停电施工。

7、无法停电施工的原因分析

（1）天气等原因造成旅客大量滞留

施工期间相应负荷会停电或瞬闪，航站楼某段区域在进行停电或瞬闪前，势必要关闭该区域的旅客资源及相关系统，如机位、登机口、候机大厅、行李系统、安检系统、两舱休息室等资源及相关系统停止或暂停使用，势必给航站楼带来较大的运行压力。若施工前遇到因天气原因造成旅客大量滞留现象，为保证航站楼的正常运行，不能完成相关区域的停电或瞬闪，施工无法进行。

（2）航站楼部署重要保障工作

若遇到航站楼部署重要保障工作，按照航站楼的要求，航站楼内的一切设备设施将用于服务重要保障工作而不能停电，故无法进行停电施工。

（3）停电计划编制不完善

根据航站楼安装智能电表项目停电协调会讨论结果，停电计划编制不完善主要原因是项目部没有与负责航站楼停电决策的运控中心进行有效沟通，航站楼运控中心与工程项目部对施工停电的内容理解存在不一致，造成航站楼运控中心不能按计划批准停电。

对于航站楼安装电表施工项目而言，停电计划是指导停电作业的重要依据，若停电计划编制不完善，项目的施工进度计划就无法有效实施。

8、施工进度控制措施

（1）加强有效沟通

本次施工安全总协调单位为工程项目部，负责组织召开由项目相关方共同参与的停电协调会，在停电协调会上工程项目部就停电日期、影响负荷、影响区域、停电时间及恢复时间等停电作业要点进行详细说明，确保项目相关方对停电内容的认识达成一致。

（2）制定合理的停电计划

以T2-E配电站停电施工为例，T2-E配电站不仅为T2国际行李、安检及边防等重要负荷提供电源，还为T1国内的3个大机位提供电源，停电施工将给T2国际及T1国内运行带来巨大影响，完成1次倒闸操作都十分困难。

为了最大程度降低倒闸对航站楼造成的影响，倒闸施工必须在夜间进行，而夜间又恰是T2国际航班高峰期。因一天内完成2次倒闸操作对T2国际运行影响太大，T2-E配电站原停电施工计划未获运控中心批准。

最终建设单位与施工单位多次讨论研究，充分考虑旅客安全出行，沟通近百家驻场单位，数次协调受影响机位，编制了T2-E配电站新停电施工计划，将2次停电倒闸操作安排在2天进行，避开了T2国际航班高峰期，保证了安装工作的顺利完成。

（3）T2-E配电站停电施工计划

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