电梯是一个典型的势能性负载。在以下三种特定工况下电梯的曳引机电动机会从耗电状态转变为“发电机状态产生再生电能。重载下行轿厢载重超过对重重力带着轿厢往下跑电机被拖着转动发电。轻载/空载上行对重比轿厢重对重向下拉着轿厢上行电机同样被反向拖动发电。减速制动电梯在到达目标层前减速直到停止释放巨大的机械动能。图1 电梯发电工况重载下行和轻载上行示意图根据电梯的使用频率加装能量回馈装置后每台电梯的平均节电率达30%最高可达40%以上这对于电梯数量较多的现代建筑的节能具有重大意义。一、能量回收原理在没有改造的常规电梯中这些发电产生的电能会导致变频器直流母线电压升高系统只能通过接通“制动电阻将电能转化为热能白白浪费掉这不仅耗电还会导致机房温度升高影响设备正常运行如图2所示。加装能量回馈装置后能量回收主要分为以下几个步骤能量捕获电梯发电产生的交流电首先被变频器整流为直流电储存在变频器的直流回路电容中。智能逆变当直流母线电压超过设定阈值时能量回馈装置核心部件为IGBT全桥逆变器和DSP微处理器会优先于制动电阻启动。它将直流电逆变为与低压电网同频、同相、同压的三相交流电。净化与回馈逆变输出的电流经过滤波电抗器等元件净化消除谐波污染后安全地送回大楼的交流电网。图2 电梯能量回收示意图二、相关标准要求《电梯能量回馈装置》是一项专门针对电梯节能技术的国家标准旨在规范电梯能量回馈装置的技术要求、试验方法以及安全性能。该标准适用于连接到额定电压为交流400V及以下的TN-S系统的不可控整流的变频调速电梯标准对装置的性能指标做出了严格规定以确保节能效果并保障电网安全l效率分级按负载大小分三个等级25%负载时效率≥85%50%负载时≥90%100%负载时≥95%。l电能质量谐波限制回馈电流的总谐波畸变率THDi不得超过5%并对奇次和偶次谐波的含有率有明确的限值要求。l功率因数当输出功率等于额定功率的50%时功率因数不小于0.90。l安全与保护功能装置必须具备完*的保护机制包括防孤岛、过压、欠压、短路、断路保护以及电网频率异常时的保护功能。标准明确了验证上述技术指标的具体测试平台搭建、试验条件及测量方法。例如要求使用高精度的双向电能表分别对直流侧输入端和交流侧输出端进行同步计量通过对比输入直流有功能量与输出交流有功能量来精准计算装置的转换效率。三、电梯能量回馈电能计量选型方案根据标准对电梯能量回馈装置的要求在实际改造项目中通常需要根据测量对象的不同在交流侧和直流侧分别部署电表满足验证效率与电能质量。直流侧(装置输入端):直流电压、直流电流、双向直流电能(再生发电量);交流侧(装置输出/并网端):三相电压、三相电流、双向交流有功电能(实际回馈量)、无功功率、视在功率:电能质量:电流总谐波畸变率(THDi)、各次谐波含有率、功率因数、直流分量等。1.交流并网侧统计整梯耗电与回馈电量适用位置电梯配电柜三相380V进线处或回馈并网端。核心目的统计电梯从电网消耗的总电量以及回馈给电网的再生电量核算整梯的综合节能收益。有线组网方案工程标配推荐型号DTSD1352三相导轨电表。特点支持三相四线制0.5S级四象限双向计量搭配外置开合式电流互感器CT非常适合新建小区或商业电梯的批量有线组网改造。图3 DTSD1352三相交流导轨电能表无线物联网方案布线困难场景推荐型号ADW300系列无线物联网电表。特点可选4G/WiFi模块原生支持TCP双向透传。数据直接上传平台特别适合老旧小区改造或分散独栋的电梯。图4 ADW300三相交流物联网电能表2.直流回馈母线侧精准统计再生直流电量适用位置能量回馈装置内部的直流母线侧如DC540V/750V母线。核心目的单独测算回馈器自身的转换效率或搭配电梯储能系统超级电容/锂电池时精准计量直流再生电能的充放电过程。推荐型号DJSF1352-RN直流双向导轨直流电表。特点电压规格覆盖DC0~1000V支持75mV分流器或0~20mA/0-5V/0-10V霍尔传感器接入。可选择双路直流输入可同时统计再生直流发电量与储能充放电量精度可选0.5级或1级。图5 DJSF1352-RN直流电能表及配套霍尔传感器3.数据采集方案当仪表采用有线方案时需要配置具备数据采集和网络接入设备。推荐型号ANet-1E2SM-4G或AWT100-4G。特点下行采集现场设备支持RS485接口和Modbus-RTU等标准协议上行支持4G/WIFI等无线方式或以太网接口采用导轨安装根据上级平台要求可选择不同的数据采集器。图6 ANet-1E2SM-4G和AWT100-4G数据采集方案四、电梯能量回馈管理系统解决方案安科瑞Acrel-Eiot能源物联网平台是安科瑞电气自主研发的SaaS云平台支持多协议接入、多终端访问提供能耗监测、效率分析、电能质量分析、报警管理、报表生成等功能实现电梯能量回馈电能的远程可视化管理和智能分析。用户安装后通过APP扫码即可完成数据调试使用手机和电脑WEB端得到所需的数据服务。更多资料可访问能源物联网云平台。图7 Acrel-Eiot能源物联网云平台五、电梯能量回馈系统设备选型表根据文章介绍整理的相关软硬件选型表如下