能源管理系统现场数据采集技术规范

1能源管理系统现场数据采集技术规范本文件规定了能源管理系统现场数据采集技术规范的术语和定义、工作环境要求、采集系统物理结构、一般要求、能源计量终端、能源数据采集设备、主要性能指标和试验方法。本文件适用于用能单位能源管理系统现场数据采集。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4208外壳防护等级（IP代码）GB4943.1—2011信息技术设备安全第1部分：通用要求GB/T6587电子测量仪器通用规范GB/T9254—2008信息技术设备的无线电限值和骚扰测量方法GB/T19582.1-3基于Modbus协议的工业自动化网络规范GB/Z20177.1-4控制网络LonWorks技术规范第1～第4部分GB/T35031.301—2018用户端能源管理系统第3-1部分：子系统接口网关一般要求GB50168电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50169电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50303—2015建筑电气工程施工质量验收规范GB/T50312综合布线系统工程验收规范GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范CJ/T188用户计量仪表数据传输技术条件DL/T645多功能电表通信规约DL/T698.1电能信息采集与管理系统第1部分：总则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1能源管理系统energymanagementsystem对各类能源进行动态、实时监测与管控的硬件系统和软件系统的总称。具有对能源实时在线计量、能源负荷和质量监测、数据采集、统计分析、数据传输，负荷调节与节能控制，综合能源智慧管理等多种功能，实现科学用能、安全用能、清洁用能，构建以提高能源管理、运维和服务水平及提升能效为目的的信息化管理系统。23.2能源计量终端energymeteringterminal能源计量仪器仪表或能源测量装置。3.3能源数据采集设备energydataacquisitionequipment采集各类能源的计量数据，通过能源计量终端与能源管理系统的网络连接，完成数据的转换、运算、存储的现场能源数据采集设备。3.4分类能耗数据Classifiedenergyconsumptiondata根据消耗的能源种类划分进行采集和整理的能耗数据，能源种类如电、燃气、燃油、煤等。3.5分项能耗数据Itemizedenergyconsumptiondata根据消耗能源的主要用途进行采集和整理的能耗数据，如电能分项为照明插座用电、空调用电、动力用电、特殊用电等。3.6分级能耗数据energyconsumptiondataofdifferenthousehold根据各类能源系统提供给不同能源消耗主体如区域内各用能子单位进行采集和整理的能耗数据。3.7一次传输成功率onetimetransmissionsuccessrate在用户现场工况条件下，数据从现场能源计量终端至能源管理系统后台一次传输成功的次数与传输总次数的比值。3.8传输总差错率totaltransmissionerrorrate在用户现场工况条件下，数据从现场能源计量终端至能源管理系统后台传输差错数个数与传输数据的总个数的比值。4工作环境要求4.1环境条件用于能源管理系统（简称系统）的现场能源计量终端（计量仪器仪表或测量装置）、能源数据采集设备等运行环境条件应符合下列要求：工作温度：-25℃~+55℃;相对湿度：20%～93%无凝结；储存温度：-40℃~+70℃。4.2供电现场能源计量终端、能源数据采集设备对电源适应的方式应符合下列要求：3a)交流电源1）额定工作电压：AC220V，允许偏差：-10%～+10%；2）频率：50Hz/60Hz，允许偏差：±5%。b)直流电源1）额定工作电压：生产企业指定的不高于36V的某一直流电压或范围；2）允许偏差：－10%～+10%。c)可采用不间断供电方式。注：若现场电源超出上述偏差的，需要采取电源改进措施以保证现4.3防雷现场能源计量终端、能源数据采集设备、通信传输防雷应符合GB50343有关规定。4.4安装与接地能源数据采集设备、能源计量终端以及其他设备的安装，应符合GB50303-2015中第6章至第7章的有关规定。设备接地应符合GB50169有关规定。4.5布线现场能源计量终端、能源数据采集设备、传输布线应符合GB50168、GB/T50312标准有关规定。5采集系统物理结构系统现场采集系统物理结构如图1所示，包括能源计量终端、能源数据采集设备、现场本地网络、IP通信传输网络，应符合下列要求：a)各种能源计量终端如智能型电能表、燃气表、热（冷）表、流量计等，接入各种能源系统及其用能设备；b)能源数据采集设备接入各种能源计量终端；c)现场本地网络接入能源数据采集设备，包括各种能源计量终端及其接入的各种能源系统及其用能设备；d)基于系统构建的IP局域通信传输网络，下行连接现场本地网络，上行连接系统主干通信传输互联网络。4图1现场能源数据采集物理结构6一般要求6.1采集对象能源数据的采集现场涵盖工厂、公共机构等各类用能单位，现场常用能源数据采集类型及计量单位可按表1规定。表1常用能源数据采集类型及计量单位吨吨吨吨吨吨吨吨吨吨5表1（续）吨吨吨吨吨吨吨吨6.2数据项系统现场能源数据采集的数据项至少应包括下列：a)分类能耗数据（能源分类参见表1b)分项能耗数据；c)分级的分类、分项能耗数据。6.3采集方法系统现场能源数据采集方法应符合下列要求：a)自动采集方式1)通过能源计量终端实时采集在线监测、计量的各种能源数据信息；2)通过能源数据采集设备实时采集各种能源计量终端的能源数据信息。b)人工采集方式用于需有人工录入的基本信息或不能通过自动方式采集的能源数据。6.4采集准确性系统现场能源数据采集（读取或提取）准确性应符合下列要求：a)采集的能源数据信息与现场对应的能源系统及其用能设备的数据信息一致；b)采集的数据有效位数与现场对应的能源计量终端的有效位数一致；c)采集的数据与现场对应的能源计量终端的实际数据读数一致。6.5通信传输基于系统现场本地网络、主干通信传输网及通信传输设备，现场通信传输功能应符合下列要求：a)能源数据采集设备、能源计量终端具有通讯功能及通讯接口；b)能源数据采集设备与能源计量终端、能源计量终端与能源系统及其用能设备间通过通讯接口连接，接口遵循相应的标准通信协议如ModBus、IP、BACnet、LonTalk、DL/T645、DL/T698、M-Bus、Lora、NB-IOT等，接口不一致时可通过加装转换设备如网关通讯协议转换连接；6c)系统现场（本地）网络可采用以太网、BACnet、LonWorks控制网络为主，或有条件的采用RS-485总线有线组网方式，施工等条件限制的可局部采用无线通信组网方式；d)系统数据中心、能源数据采集设备、能源计量终端相互间在发送或接收数据信息模式下，因网络或通信传输设备故障等原因导致数据信息传输中断时，当网络通信恢复正常后可自动断点续传或接收被中断的数据信息，保证能源数据连续完整。7能源计量终端7.1计量监测功能能源计量终端计量监测功能应符合下列要求：a)计量监测各类能源及用能设备的能耗数据信息；b)分类、分项、分级能耗计量准确度等级满足系统要求；c)存储计量监测的数据信息。d)计量监测能源负荷、质量、状态、事件等数据信息。7.2通信传输功能能源计量终端通信传输功能应符合下列要求：a)能够对仪表地址、协议类型、仪表采集端口属性等进行配置；b)通过通讯接口或加装转换设备接入系统现场本地网络，并与各种能源系统及其用能设备进行通信和数据传输；c)按用户定义的间隔周期向能源数据采集设备传输现场各种能源数据信息。8能源数据采集设备8.1外观及结构要求能源数据采集设备外观及结构应符合下列要求：a)外壳表面清洁、无裂纹、无褪色及永久性污渍，无划痕和明显变形，数字显示清晰正确，开关按键操作灵活、可靠，文字符号和标记清晰；b)结构合理、牢固，零部件连接紧固无松动；c)可固定方式，壁挂式或导轨式安装。8.2数据采集功能能源数据采集设备现场能源数据采集应符合下列要求：a)直接接入或加装转换设备后可接入符合本文件6.5条款接口标准，以及短距离无线收发接口标准（见本文件附录A）的各类能源计量终端；b)可采集但不限于以下能源计量终端产品的数据：1)符合GB/T19582的各类能源计量终端的监测、计量数据；2)符合GB/Z20177.1的Lon接口的各类能源计量终端的监测、计量数据信息；3)符合CJ/T188的水表、燃气表和热（冷）量表等能源计量终端的监测、计量数据信息；4)符合DL/T645的能源计量终端的监测、计量数据信息。c)采集信息至少包括能源数据实时值、数据有效状态、采集时间；d)响应系统数据中心发起的即时数据采集；e)采集失败时应有重试功能，及时更新数据有效状态；7f)不因接入的任一能源计量终端更换（退出）或故障等造成数据采集功能丧失及影响采集设备其他部分的正常工作。8.3数据存储功能能源数据采集设备具有存储空间，数据存储功能应符合下列要求：a)保存采集的能源数据信息；b)保存经运算处理的能源数据；c)存储的历史数据可按需求进行查询，提取。8.4通信传输功能能源数据采集设备通信传输功能应符合下列要求：a)可通过有线、无线等方式接入互联网，实现以下区域的信息交互：1)向上一级与系统数据中心（或系统中心平台）；2)与本地用能单位既有第三方关联系统；3)与园区或能源服务机构关联的系统；4)其他关联的系统。b)支持系统数据中心命令即时和定时发送请求命令两种模式，上传全部或指定或约定的能源数据信息；c)传输的能源数据信息至少包括能源计量终端名称、能源计量终端编码、能源采集点名称、能源采集点编码、能源分类编码、能源数据实时值、数据有效状态、采集时间；d)与系统数据中心建立连接进行信息交互提供身份认证，上传能源数据信息可校验并可加密，支持系统数据中心访问、数据信息查询等；e)出现离线或传输数据信息失败时，具有重新建立通信连接与数据信息传输。8.5时钟功能能源数据采集设备时钟功能应符合下列要求：a)具备广播校时；b)具备远程自动校时；c)时钟掉电保持功能，掉电恢复后准确计时。8.6配置和维护功能能源数据采集设备配置和维护功能应符合下列要求：a)本地配置并维护管理，包括：1)网络配置：本机IP地址、子网掩码、默认加装转换设备；2)编码配置：行政区划代码、用能单位编码、采集设备编码。b)远程配置并维护管理，包括：1)基本配置：网络配置、应用配置、能源数据上传周期；2)采集能源信息配置：能源采集点名称、能源采集点编码、能源分类编码、数据类型、能源数据运算表达式、能源数据采集周期。c)支持对系统故障的定位和诊断，并支持向系统上报故障信息；d)具备自动恢复功能，在无人值守情况下可以从故障中恢复正常工作状态；e)支持在线软件更新、维护。89主要性能指标9.1传输可靠性a)一次传输成功率按照公式（1）计算系统的成功率：φ式中：φ1—一次传输成功的次数2—传输的总次数实际的工作条件下，系统的传输成功率应符合表2的要求。表2传输成功率b)传输总差错率按照公式（2）计算系统的总差错率：式中：φ—传输总差错率，%x1—差错数个数x2—传输数据的总个数在实际的工作条件下，系统的传输总差错率应不大于0.5%。9.2能源数据采集设备性能a)可接入能源计量终端数≥32台；b)消耗功率＜10W；c)平均无故障时间（MTBF）≥2×104h；d)数据采集周期9在定时采集的方式下，能源计量采集设备按设定的时间间隔对能源计量终端进行数据采集，时间间隔可以设置为1min、5min、10min、15min、30min、60min、24h，默认为5min。e)存储容量按接入能源计量终端数量和存储的能源数据项保存时间≥30d。9.3电磁兼容性能能源数据采集设备的电磁兼容性能应符合GB/T35031.301-2018中7.3条款的要求。9.4电气安全性能9.4.1介电强度能源数据采集设备根据其工作电压的等级，施加表3中的耐电压值，试验期间，绝缘不应击穿。表3绝缘强度要求//9.4.2接触电流交流供电的能源数据采集设备，按照GB4943-2011中5.1条款的方法测量，其接触电流应符合表4的要求。表4接触电流限值9.4.3接地和连接保护措施如果能源数据采集设备是Ⅰ类保护设备，应具备接地和连接保护措施，保护接地导体和保护连接导体应有足够的承载电流的能力，保护连接导体的电阻应不超过0.1Ω。9.5外壳防护等级能源数据采集设备应符合GB/T4208中以下等级要求：a)室外安装设备：IP54；b)室内安装设备：IP51。灰尘和水的进入量以不影响被试设备的工作为度，且应通过9.4.1规定的介电强度试验。10试验方法10.1工作环境试验10.1.1温湿度试验a)在室外安装的能源数据采集设备、能源计量终端按照GB/T6587中III组的相关条款执行；b)在室内安装的能源数据采集设备、能源计量终端按照GB/T6587中II组的相关条款执行。10.1.2供电根据设备的供电情况，使用4.2条款供电的正负偏差对设备进行供电，设备应能正常工作。10.2一般要求试验查验能源管理系统中的采集对象的单位、各类能源数据项、采集准确性、通信传输方式，应符合6的要求。10.3能源计量终端试验对具备通信传输功能的能源计量终端仪表地址、协议类型、仪表采集端口属性、采集周期等进行配置，验证其通信传输功能，应符合7的要求。10.4能源数据采集设备试验查验能源计量数据采集设备的外观及结构、数据采集功能、数据处理功能、数据存储功能、通信传输功能、时钟功能、配置和维护功能，应符合8的要求。10.5主要性能试验10.5.1数据传输可靠性试验10.5.1.1传输成功率在系统平台上操作，查看最近100次的数据上传过程是否有数据遗失，根据公式（1）计算传输成功率。10.5.1.2传输总差错率在系统平台上操作，查看1000次上传的采集数据，同步查看能源计量终端的数据，核对是否有数据错误，根据公式（2）计算传输总差错率。注：在用户现场试验数据传输可靠性时，可根据试验的需要调整数据10.5.2能源数据采集设备性能a)查验能源数据采集设备拓展口，可接入能源计量终端的数量应符合9.2a)条款要求；b)在额定供电电压下，使用有功功率计测量能源数据采集设备的功耗，应符合9.3b)条款的要求；c)通过设置验证其广播校时功能，应符合8.5a)条款的要求；d)查验能源数据采集设备平均无故障时间（MTBF）的报告，应符合9.2c)条款要求；e)设置能源数据采集设备的定时采集时间间隔，应符合9.2d)条款要求；f)查验能源数据采集设备存储容量，应符合9.2e)条款要求。10.5.3电磁兼容性能对照GB/T35031.301-2018中7.3条款的要求进行测试，应满足以下要求：a)抗扰度应符合相关抗扰度试验标准规定的A级要求；b)辐射骚扰应符合GB/T9254-2008中第6章B级ITE的规定。10.5.4电气安全性能试验10.5.4.1介电强度试验在能源数据采集设备的电源回路对地、相互独立的电气回路之间施加表3中对应的试验电压，加在被试绝缘上的电压应当从零逐渐升高到规定的电压值，然后在该电压上保持1min，试验过程中不应出现击穿。注：当由于加上试验电压而引起电流以失控方式迅速增大，即绝缘无法限制电10.5.4.2接触电流试验对能源数据采集设备的试验按照GB4943-2011中5.1条款的方法进行接触电流测量，所测得的接触电流应不大于表4的要求。10.5.4.3接地保护导体试验保护连接导体通以保护电流额定值的200％，施加时间2min，根据电压降测量出的保护