基于輸電線路勘測的高校節能監管平臺建設探討

許 芹 傅家棟 林建坤 華東師范大學

?

基于輸電線路勘測的高校節能監管平臺建設探討

許 芹 傅家棟 林建坤 華東師范大學

摘要：本文以某高校為例，分析了一般高校電力線路現狀、問題及電力系統線路勘測模式，并提出高校節能監管平臺項目全生命周期管理模式，為其他高校平臺建設提供參考。

關鍵詞：高校；節能監管平臺；電力系統勘測；項目全生命周期

自2008年住建部、教育部、財政部聯合啟動節約型校園示范建設以來，高校校園節能監管體系建設成了重要抓手［1-3］。節能監管平臺是節能監管體系的重要載體和支撐，其中電能計量和監管是平臺建設的重要部分。住房和城鄉建設部會同教育部發布的《高等學校校園建筑節能監管系統建設技術導則》《高等學校校園建筑節能監管系統運行管理技術導則》對電力系統中高低壓線路走向，電能分類、分項計量等都有明確規定。本文從高校能源網絡規劃［4-5］特別是電力系統規劃角度出發，針對目前高校節能監管平臺建設中電能計量分項不準確、邏輯關系不清楚等問題，通過華東師范大學和上海大學的電力系統電力線路勘測工程實踐，對高校節能監管平臺建設進行探討。

1　高校電力系統線路現狀及問題

隨著高校教育事業的不斷發展，高校電能需求也不斷提高，高校電力工程的規模、投入越來越大，這對電力系統的管理和節能監管平臺建設帶來了挑戰。為保障學校教學、科研和學生學習、生活的動力供應，校園電力系統的規劃、建設和監管是重要的基礎。通過對上海多所高校電力系統建設、運維和管理的現狀調研，目前上海高校電力系統線路現狀主要有以下特點。

1.1電力系統檔案欠缺

高校電力系統圖紙檔案的實時性、完整性和準確性都較為欠缺。雖然學校基礎建設都有原始的設計圖紙檔案，但由于上世紀末高校基建或后勤管理部門建制、人員變動頻繁，近年又因并校、校區整合、學科整合、實驗室升級、既有建筑改擴建、改善辦學條件等發展需要，對校園電力系統進行增容、擴容，導致部分高校電力系統變動較大，變動部分的檔案圖紙更新不及時、不完整；高壓側和低壓側電力系統因分期建設，圖紙檔案銜接不準確等多方面原因導致部分高校現有的圖紙檔案不能滿足建筑節能監管平臺建設和電力系統運行管理的需求。

1.2電力線路變動較大

高校教學、科研的不斷發展必然帶來電能需求的剛性增長和電力系統的復雜變化。部分既有建筑大多建設年代久遠，改擴建后的用電容量遠遠大于既有建筑的初始設計。如果由于這些建筑原有的區域供電系統沒有預留足夠供電容量，改擴建時便需從其他區域增加供電線路。此外，部分既有建筑的用戶電力需求發生變化，需對建筑內部或外部電力系統進行電力擴容或線路改造。這些宏觀或微觀上的變化導致電線路的不斷變化，線路走向復雜，勘測難度大。

1.3低壓側用電管理較弱

高校對于電力系統管理都十分重視，高壓側均有專門人員進行管理，但低壓側管理較為薄弱，主要依靠各樓宇物業服務單位。物業對客戶端用電的管理水平直接決定了學校各樓宇的用電管理現狀。部分高校物業服務部門由于沒配備專業技術人員或因人員變動頻繁導致樓宇內電力線路難以及時記錄和有序歸檔，造成學校低壓側用電管理水平低的狀況出現。

2　電力系統勘測問題研究

本文基于根據高校節能監管平臺建設過程中對電力系統的管理需求，對華東師范大學、上海大學等上海高校的工程實踐進行了研究和探索。

本文探討的模式有別于大型的電力工程勘測，主要采用“3S”技術結合方法，即RS、GPS、GIS。學校雖然也有部分高壓線路，但管理的難點和重點主要是樓宇內低壓線路，該部分分支線路多，線路走向復雜，是整體電力線路勘測的難點。

2.1電力系統勘測模式

本文提出的電力線路勘測是采取“自上而下”的思路，最終構建的電力線路模式是：“35 kV總降站” 到 “10 kV變電所”到 “0.4 kV配電所”到 “樓層配電間”再到 “房間”的逐層勘察模式。

該模式采取從高壓到低壓的勘測方向有助于理清學校電力線路走向，從總干線到分支線路再到分項配電回路，逐層理順學校電力線路走向，避免漏相、錯相。基于這種思路的線路勘察繪制的電力拓撲圖，電力邏輯結構一目了然，為學校節能監管平臺中電耗分項計量和學校后期的管理提供了有力支持。

2.2電力系統勘測策略

本文探索的電力線路勘測主要從兩個方面進行：一是高壓電力線路的勘測，屬于校區內建筑外的電力線路，二是低壓電力線路的勘測，屬于學校建筑內的電力線路梳理。最終完整繪制學校從高壓側到低壓側的電力系統圖。

2.2.1高壓電力系統勘測

學校高壓電力線路的勘測類似于大型的室外工程電力線路勘測，一般為10 kV高壓線路。該部分由于電纜數量少，又是在校區內地下管道，因而該部分的工作重點主要在于梳理學校高壓電纜線在校區內的實際走向。主要包含以下幾個方面：

（1）對從總降站到各變電站的進線和饋線回路進行勘測，包含了電纜線路數量、規格、埋深等內容。

（2）構建高壓電纜線路的走向圖，在學校平面圖上構建電纜線路實際走向圖，包含電纜線路拐角，走向、埋深、基準坐標等，形成紙質及電子檔資料。

（3）建立地理信息圖、電力拓撲導航圖，明確電力線路走向并在GIS地理信息圖上展示，方便后期管理與運維。

2.2.2低壓電力系統勘測

低壓電力系統勘測是整個電力系統勘測的難點，又是分項計量的重要基礎。本文采用儀器發送極小的電磁場調制電流進行偵測的方式，彌補了停電測試和人工經驗等傳統勘測方式的不足，具有效率高、準確率高，對用戶影響小等優點。

低壓電力系統勘測的目標是理清各分開關控制范圍（照明、空調、動力等）和各分開關的控制終端及終端的物理位置，將每一路分支線路的走向一一對應。勘測的重點一是對建筑各樓層的電源進線方式、供電終端、線路分布細節、配電箱分布細節、各配電箱供電回路的具體負荷及走向進行勘察服務；二是準確表述線路控制范圍，終端物理位置、各路供電開關及線路規格等參數；三是準確對校區單體建筑內配電線路繪制分項計量示意圖，并對分項計量點加以標注說明，準確描述校區電力計量設備和計量用互感器在系統中的配置情況。

低壓電力系統勘測的難度是回路多、走向復雜，需進行逐一勘測和驗證，并需進樓層、進戶的管理、協調。

2.3電力系統拓撲圖構建

電力系統高壓側和低壓側的勘察測繪后可構建符合實際的電力系統拓撲圖。該項對校園電力系統基礎數據的整理工作有助于校園電力系統的管理和問題診斷，有助于節能監管平臺建設的邏輯關系表達，有助于電力系統升級、增容、擴建時優化配置，有助于將傳統的管理模式升級為信息化的管理模式。將電力系統勘測納入節能監管平臺建設環節，作為節能監管平臺建設基礎工作，將有助于提升校園電力系統管理的信息化水平［6-7］。

2.3.1數據實時化

以電力系統勘測資料為基礎，將構建的電力系統拓撲圖、邏輯結構圖、變壓器配置和供配電線路等詳細信息納入節能監管平臺的電能計量系統，做到數據實時化管理。學校應有專職部門和專職人員對校園電力系統進行統一管理，負責在日常工作中對涉及電力工程的新建、大修和零修項目進行監管，對電力系統變動數據進行及時更新和管理。將校園電力系統基礎數據納入節能監管平臺的基礎數據，有助于提升校園電能消費數據的分級匯總和平衡分析，有助于合理增容，挖掘節能空間等。

2.3.2信息電子化

電力系統勘測是把校園高低壓電力系統作為一個整體進行勘察測繪，基于校園地形圖標注高壓電纜走向和埋深，日后可結合GIS地理信息等技術進行地下管線三維管理，有助于電力系統的立體管理，不僅在地下管線的展示層面上表述更為直觀，也提高了管理的友好性，符合未來可視化和網格化管理趨勢。

2.3.3管理創新化

隨著高校節能監管平臺建設的推進，校園能源管理工作已從籠統、滯后、以經驗為主的人工管理模式轉向精細、實時、以指標責任制為主的信息化管理模式。隨著以物聯網、大數據、移動應用、社交網絡等技術的日益成熟，信息化再造高校能源管理已逐漸顯現。通過節能監管平臺的全面覆蓋和數據挖掘，將不斷提升高校的能源管理水平和決策支持能力，提升能源管理工作效率和節能效果，進而提高學校的能源資源使用效率和配置合理性，從整體上推進高校能源管理創新升級。

3　節能監管平臺建設轉型

結合各高校節能監管平臺建設情況，節能監管平臺的建設應從以往只注重中期管理轉向系統化全生命周期的管理，如圖1所示，從“項目立項期”的監管目標設置、電力系統勘測、平臺建設規劃到施工設計，到“項目啟動期”的建設資金申請、專家論證、項目招投標和合同洽談，再到“項目實施期”的施工準備、設備性能測試、設備安裝調試和過程監理和監管，最后到“項目完成期”的系統試運行、項目驗收、項目決算和審計。

3.1系統化管理

節能是一項系統工程。節能監管平臺應從以往只注重建設，轉向系統化建設和管理并重。應從只關注平臺本身轉向與平臺相關的能源網絡和設施設備管理、節能項目管理、師生用能行為管理等整個能源供應和使用的全系統管理。如加強對地下電力管線、給水管網的檔案管理，加強電梯、空調、水泵等運行管理，加強高壓配變電系統、太陽能熱水系統、路燈系統等管理，加強師生合理用能宣傳教育等。

圖1　高校節能監管平臺建設流程圖

3.2按計量邏輯關系配置

節能監管平臺建設各計量點的物理關系較為清晰，但對于邏輯關系的梳理較為混亂，其主要原因是前期未完成管網線路勘測、規劃，導致后期建設時候無法清晰表述邏輯關系。節能監管平臺建設在計量系統物理關系明確情況下，應按從“總降站”到“分變電站”到“各建筑樓宇”到“樓層”再到“房間”的分級計量的邏輯關系配置電表樹狀圖，有助于充分利用平臺數據開展校園整體和區域用水平衡分析［8］和用電負荷分析等。

3.3強化運維和數據管理

節能監管平臺建成后，后期的運維管理應安排專項資金、專人、專門場地進行運行維護和數據管理。應以平臺為數據支撐對節能監管體系從技術、制度等各方面進行完善。尤其是要加強平臺建成后的數據應用，如能耗統計分析、能效評估和公示、節能空間挖掘、技術改造節能量測算、指標化管理方案制定等，充分挖掘平臺的各項數據，為學校能源管理和決策提供數據支持［9］。

4　結語

節能監管平臺是高校創建“資源節約型、環境友好型”校園的有力保障，電能在高校能源消耗結構中占比最大，電能計量監管是節能監管平臺建設重點。本文基于上海高校的電力系統勘測實踐，和電力系統拓撲圖、邏輯結構圖、供配電線路走向等方面梳理，結合節能監管平臺建設和運行維護、數據管理的經驗，提出高校節能監管平臺建設的全項目生命周期管理和平臺運維系統化管理的建設思路，提出加強平臺數據挖掘為高校能源管理和決策提供數據支持等愿景，為其他高校節能監管平臺建設提供參考。

參考文獻

［1］ 那威.國家大型公共建筑能耗監測系統城市級平臺建設目標識別與框架研究［J］.暖通空調，2009，39（10）：4-8.

［2］ 陳立定.建筑能耗監測管理平臺設計［J］.計算機應用，2012，10：42-43.

［3］ 陳偉.全國首批節約型校園建設示范高校—浙江大學建筑節能監管

體系建設思考［J］.建設科技，2012，22：63-65.

［4］趙凱利.淺談勘察設計行業信息化建設［J］.中國電力教育，2010（16）.

［5］陶佩軍.電力設計企業項目管理信息系統實施方法研究［D］.上海交通大學，2008：109-117.

［6］ 劉丹.基于能耗監測系統的建筑節能管理模式研究［J］.西安建筑科技大學學報，2011，43（2）：281-287.

［7］姚家奕，呂希艷，張潤彤.管理信息系統［M］.北京：首都經濟貿易大學出版社.2003：21-305.

［8］楊秀.建筑能耗統計方法探討［J］.建筑節能，2007，35（1）：7-10.

［9］ 陳永攀.建筑運行能耗監測與節能診斷的開發［J］ .建筑科學，2009，25（2）：29-34.

Discussion on Colleges and Universities Energy Conservation Supervision Platform Construction Based on Survey for Power Transmission Lines

Xu Qin，Fu Jiadong，Lin Jiankun East China Normal University

Abstract：The article is based on some colleges and universities as example，which analyzes current situation，confronting problems of power lines in common colleges and universities and survey mode of electric power system lines.It puts forward energy conservation supervision platform life cycle management mode in colleges and universities，which gives reference to platform construction in other colleges and universities.

Key words：Colleges and Universities，Energy Conservation Supervision Platform，Electric Power System Survey，Project Life Cycle

DOI：10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.04.003