電梯能量回饋電能計量系統解決方案

安科瑞 何曉涵

電梯是一個典型的勢能性負載。在以下三種特定工況下，電梯的曳引機（電動機）會從耗電狀態轉變為“發電機"狀態，產生再生電能。

重載下行：轎廂載重超過對重，重力帶著轎廂往下跑，電機被拖著轉動發電。

輕載/空載上行：對重比轎廂重，對重向下拉著轎廂上行，電機同樣被反向拖動發電。

減速制動：電梯在到達目標層前減速直到停止，釋放巨大的機械動能。

圖1 電梯發電工況：重載下行和輕載上行示意圖

根據電梯的使用頻率，加裝能量回饋裝置后每臺電梯的平均節電率達30%，至高可達40%以上，這對于電梯數量較多的現代建筑的節能具有重大意義。

一、能量回收原理

在沒有改造的常規電梯中，這些發電產生的電能會導致變頻器直流母線電壓升高，系統只能通過接通“制動電阻"將電能轉化為熱能白白浪費掉，這不僅耗電，還會導致機房溫度升高，影響設備正常運行，如圖2所示。

加裝能量回饋裝置后，能量回收主要分為以下幾個步驟：

能量捕獲：電梯發電產生的交流電，首先被變頻器整流為直流電，儲存在變頻器的直流回路電容中。

智能逆變：當直流母線電壓超過設定閾值時，能量回饋裝置（核心部件為IGBT全橋逆變器和DSP微處理器）會優先于制動電阻啟動。它將直流電逆變為與低壓電網同頻、同相、同壓的三相交流電。

凈化與回饋：逆變輸出的電流經過濾波電抗器等元件凈化，消除諧波污染后，安全地送回大樓的交流電網。

圖2 電梯能量回收示意圖

二、相關標準要求

GB/T 32271-2015《電梯能量回饋裝置》是一項專門針對電梯節能技術的標準，旨在規范電梯能量回饋裝置的技術要求、試驗方法以及安全性能。該標準適用于連接到額定電壓為交流400V及以下的TN-S系統的不可控整流的變頻調速電梯，標準對裝置的性能指標做出了嚴格規定，以確保節能效果并保障電網安全：

•       ?效率分級?：按負載大小分三個等級，25%負載時效率≥85%，50%負載時≥90%，100%負載時≥95%。

•       電能質量（諧波限制）：回饋電流的總諧波畸變率（THDi）不得超過 5%，并對奇次和偶次諧波的含有率有明確的限值要求。

•       功率因數：當輸出功率等于額定功率的50%時，功率因數不小于0.90。

•       安全與保護功能：裝置需要具備保護機制，包括防孤島、過壓、欠壓、短路、斷路保護，以及電網頻率異常時的保護功能。

標準明確了驗證上述技術指標的具體測試平臺搭建、試驗條件及測量方法。例如，要求使用高精度的雙向電能表分別對直流側（輸入端）和交流側（輸出端）進行同步計量，通過對比輸入直流有功能量與輸出交流有功能量，來準確計算裝置的轉換效率。??

三、電梯能量回饋電能計量選型方案

根據標準對電梯能量回饋裝置的要求，在實際改造項目中，通常需要根據測量對象的不同，在交流側和直流側分別部署電表，滿足驗證效率與電能質量。

直流側(裝置輸入端):直流電壓、直流電流、雙向直流電能(再生發電量);

交流側(裝置輸出/并網端):三相電壓、三相電流、雙向交流有功電能(實際回饋量)、無功功率、視在功率:

電能質量:電流總諧波畸變率 (THDi)、各次諧波含有率、功率因數、直流分量等。

1.       交流并網側（統計整梯耗電與回饋電量）

適用位置：電梯配電柜三相380V進線處或回饋并網端。

核心目的：統計電梯從電網消耗的總電量，以及回饋給電網的再生電量，核算整梯的綜合節能收益。

有線組網方案（工程標配）：

使用型號：DTSD1352三相導軌電表。

特點：支持三相四線制，0.5S級四象限雙向計量，搭配外置開合式電流互感器（CT），非常適合新建小區或商業電梯的批量有線組網改造。

圖3 DTSD1352三相交流導軌電能表

無線物聯網方案（布線困難場景）：

使用型號：ADW300系列無線物聯網電表。

特點：可選4G/WiFi模塊，原生支持TCP雙向透傳。數據直接上傳平臺，特別適合老舊小區改造或分散獨棟的電梯。

圖4 ADW300三相交流物聯網電能表

1.       直流回饋母線側（準確統計再生直流電量）

適用位置：能量回饋裝置內部的直流母線側（如DC540V/750V母線）。

核心目的：單獨測算回饋器自身的轉換效率，或搭配電梯儲能系統（電容/鋰電池）時，準確計量直流再生電能的充放電過程。

使用型號：DJSF1352-RN直流雙向導軌直流電表。

特點：電壓規格覆蓋 DC0~1000V，支持75mV分流器或0~20mA/0-5V/0-10V霍爾傳感器接入。可選擇雙路直流輸入，可同時統計再生直流發電量與儲能充放電量，精度可選0.5級或1級。

圖5 DJSF1352-RN直流電能表及配套霍爾傳感器

1.       數據采集方案

當儀表采用有線方案時，需要配置具備數據采集和網絡接入設備。

使用型號：ANet-1E2SM-4G或AWT100-4G。

特點：下行采集現場設備，支持RS485接口和Modbus-RTU等標準協議，上行支持4G/WIFI等無線方式或以太網接口，采用導軌安裝，根據上級平臺要求可選擇不同的數據采集器。

圖6 ANet-1E2SM-4G和AWT100-4G數據采集方案

四、電梯能量回饋管理系統解決方案

安科瑞Acrel-Eiot能源物聯網平臺是安科瑞電氣自主研發的SaaS云平臺，支持多協議接入、多終端訪問，提供能耗監測、效率分析、電能質量分析、報警管理、報表生成等功能，實現電梯能量回饋電能的遠程可視化管理和智能分析。用戶安裝后通過APP掃碼即可完成數據調試，使用手機和電腦WEB端得到所需的數據服務。

圖7 Acrel-Eiot能源物聯網云平臺

•       電梯能量回饋系統設備選型表

根據文章介紹，整理的相關軟硬件選型表如下：