杭州市西溪醫(yī)院電能管理系統(tǒng)

繆建梅

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘  要：本文以杭州市西溪院為實例，介紹大型綜合醫(yī)院醫(yī)療工作對后勤供電保障要求的特殊性和重要性，應用計算機實時監(jiān)控技術，實現(xiàn)對醫(yī)院供電系統(tǒng)的實時監(jiān)控，大大提高了供配電系統(tǒng)運行可靠性和管理的科學合理性。

關鍵詞：醫(yī)院供配電；計算機實時監(jiān)控；電能管理軟件。

1. 項目概況

       杭州市西溪醫(yī)院（杭州市十人民醫(yī)院）新建工程位于西湖區(qū)留下水泥廠地塊，東臨繞城公路，南臨上埠河，西北靠荊山；項目規(guī)模為總床位500張，建設用地89681M2,總建筑面積68515 M2,其中醫(yī)療綜合樓地上12層，建筑面積39934M2，行政后勤綜合樓地上6層，建筑面積11066M2，傳染病房樓地上8層，建筑面積16296M2，為三類甲等綜合性醫(yī)院。

       本項目后臺系統(tǒng)監(jiān)控范圍包含三個樓：傳染病房樓配、行政后勤樓配、醫(yī)療綜合樓配；其中行政后勤樓配包含2個配電室：全院總配電室（包含高壓部分）和中央空調分配（冷凍機房在此配內）；

1. 初步方案設想

      隨著醫(yī)療電子電器技術的飛速發(fā)展，現(xiàn)代醫(yī)療開始更多的依賴于電氣和電子設備。這些設備對于醫(yī)院的用電環(huán)境要求越來越高，過去的配電設計遠不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術室等些重要場所存在大量設備觸及人體內臟和大腦等器官，如發(fā)生供電中斷等電氣故障，很可能會危及到人身生命安全。因此，正確規(guī)劃醫(yī)院各種設備和照明用電， 科學合理地設計供配電路線與方案，對確保連續(xù)、安全可靠供電，防止停電故障帶來的危害有著非常重要的意義和作用。因此本智能變配電系統(tǒng)在以下各方面達到預定的目標：

1） 在現(xiàn)有的基礎條件上，加裝變配電監(jiān)控系統(tǒng)；

2） 掌握變電所電力設備運行情況；

3） 系統(tǒng)內部能夠實現(xiàn)統(tǒng)的監(jiān)控平臺，能夠得到系統(tǒng)內部全部參數(shù)的實時數(shù)據；對整個供配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠對供配電系統(tǒng)中所有電氣設備的運行狀態(tài)進行安全、可靠、準確地實時監(jiān)視、控制，實現(xiàn)系統(tǒng)故障、異常實時報警并具有故障追憶功能。

4） 對電能管理系統(tǒng)中各種狀態(tài)監(jiān)測、歷史數(shù)據生成報表，系統(tǒng)可以設計和管理多種報表樣式，實現(xiàn)日、周、月、年負荷報表管理；

5） 能夠加強用電負荷控制和電能成本統(tǒng)計分析、匯總。

6） 實現(xiàn)單位能耗對比、重要負荷對比、同類負荷用電能耗對比，以圖表、棒圖、曲線圖進行分析，并體現(xiàn)，實現(xiàn)可視化管理；

7） 可對各部門制定相應的能耗指標，提高公共的節(jié)能意識；

8） 提高電能統(tǒng)計數(shù)據的精度與實時性；

9） 實現(xiàn)對電能能耗指標的評估和電能消耗結構分析及電能消耗成本分攤；

10） 能夠準確、及時地進行事件順序記錄、各種圖表的匯總、分類、輸送或上報，并具有打印、存盤和光盤刻錄存儲功能。

11） 使設備化運行，降低維護成本；

12） 有效控制電能消耗成本；

13） 提高電氣系統(tǒng)運行管理效率；

14） 數(shù)據記錄和故障數(shù)據記錄；

15） 實現(xiàn)數(shù)據Web瀏覽功能，醫(yī)院各級領導在定權限下，在網絡上能夠查看醫(yī)院用能情況；

16）提高配電系統(tǒng)運行管理效率，大幅提升管理水平；

17）為企業(yè)發(fā)現(xiàn)有節(jié)能機會提供了可能；

18） 可實現(xiàn)信息的擴展與互連，可實現(xiàn)與其他系統(tǒng)無縫連接；

19） 實現(xiàn)各變電站無人或少人值班；

1. 設計方案

      3.1項目分析

       全院總配電由兩路電源供電，1#電源進線為3550KVA，2#電源進線為3050KVA。共配出7路變壓器出線，分別給傳染病房（兩路變壓器出線）、行政后勤樓（三路變壓器出線）以及醫(yī)療綜合樓陪（兩路變壓器出線）供電。

      其中傳染病房共兩臺變壓器容量均為800KVA，共計兩路進線、兩路電容補償、路聯(lián)絡以及69路出線回路；行政樓后勤樓分為兩部分，包括全院總配電室（包含高壓部分）和中央空調分配（冷凍機房在此配內），全院總配電室高壓部分共兩路電源進線、兩路備用出線、7臺變壓器出線以及路母聯(lián)，現(xiàn)場監(jiān)控裝置為微機保護，低壓部分共臺500KVA容量的變壓器，共計路電源進線、路電容補償回路以及34路出線；中央空調分配共兩臺變壓器，容量均為1000KVA，共計兩路進線、兩路電容補償、路聯(lián)絡以及16路出線；醫(yī)療綜合樓共兩臺變壓器，容量均為1250KVA，共計兩路進線、兩路電容補償柜、路聯(lián)絡以及131路出線。

      現(xiàn)場共計安裝233只低壓監(jiān)控儀表PZ80-E4/KC ,7臺微機保護

      3.2系統(tǒng)結構

      整個系統(tǒng)采設計了套Acrel3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結構，即現(xiàn)場設備層、網絡管理層、監(jiān)控管理層，如圖1所示：

整套電能管理系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個系統(tǒng)的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現(xiàn)故障時，可以保證電能管理主機正常運行，電能數(shù)據不丟失。

配電需要的數(shù)據采集主要通過PZ80可編程智能電測表、微機保護、變壓器溫控儀、直流屏、柴油發(fā)電機、ATS雙電源、PT、CT等裝置進行采集，這些采集設備可獨立完成測量、控制、報警、通訊等功能，個設備出現(xiàn)問題時，不會影響其他設備正常運行。所有這些設備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網絡層。

針對傳染病房配電室、醫(yī)療綜合樓配電房距離行政后勤樓較遠，底層監(jiān)控裝置具備RS485接口，網絡通訊介質采用屏蔽雙絞線，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約，通過RS485總線方式將數(shù)據傳送至以太網關；上層網絡通訊介質采用光纖傳輸，通訊管理機將采集的數(shù)據經處理后經光纖收發(fā)器和光纜上傳至行政后勤總變室內光線收發(fā)器，再經超五類線的以太網信號將數(shù)據長傳至監(jiān)控主機。行政后勤樓內的中央空調分配在總變附近，中央空調配電室監(jiān)控裝置具備RS485通訊接口，網絡介質采用屏蔽雙絞線，通訊協(xié)議采用Modbus通訊規(guī)約，通過RS485總線方式將數(shù)據傳送至總配的通訊管理機，上層通訊介質使用超五類線，通訊管理機將采集的數(shù)據處理后經TCP/IP協(xié)議的網絡信號上傳至總配值班室監(jiān)控主機。

      整個配電系統(tǒng)以計算機站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進行統(tǒng)管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

3.3系統(tǒng)功能

       數(shù)據采集與管理

       數(shù)據采集與處理是供配電系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制的基礎，監(jiān)控系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率、諧波、變壓器溫度等）和開關量（斷路器及隔離開關位置信號、繼電保護及自動裝置信號、設備運行狀態(tài)信號、以及各種事件信息等）。 監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以通過網絡直接讀取各配電所電力參數(shù)測量儀、電能質量監(jiān)測裝置和三方設備（如：綜合保護裝置、直流屏、無功補償控制器、變壓器溫控儀柴油發(fā)電機等）采集的數(shù)據，并可以對采集的所有數(shù)據進行顯示、統(tǒng)計、分析、計算和存儲。 實時計算各線路的功率因數(shù)。

實時計算各線路的有功、無功功率值。

實時計算每日、每月各條線路的有功，無功zui大、zui小及平均值。

實時顯示各變壓器溫度值；實時計算每日、每月各變壓器溫度、zui低與平均值。

實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值,對電能數(shù)據進行分時計費統(tǒng)計,根據用戶要求具有多種分時計費(尖、峰、谷、平值等)方案和費率的種類。實時顯示、統(tǒng)計各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值

實時顯示電容的投切狀態(tài)以及手動/自動狀態(tài)。

數(shù)據采集周期、方式、參數(shù)等可由用戶在線定義，狀態(tài)量的變化先傳送。

     信息處理

     對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據進行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同時期用電量進行統(tǒng)計；作為電費的管理平臺，與實際發(fā)生電費進行比較；根據柴油發(fā)電機發(fā)電量，對消耗燃油進行估算。

     清晰的反映整個醫(yī)院各個部門的用電構成，建立部門，通過與部門的比較，發(fā)現(xiàn)偷電、漏電、長明燈、未使用設備下電等環(huán)節(jié)；對不同的節(jié)能方案節(jié)能效果的評估，有利于有針對性地選擇節(jié)能措施，還可以作為合同能源管理項目的計量系統(tǒng)；

     電能報表實現(xiàn)了實現(xiàn)了所有電能數(shù)據的按時間查詢，分為分鐘、小時、日、月年等多種類型；

電能匯總表，所有監(jiān)控設備電能匯總，按時間段查詢，自動計算任意時段用電量；

打印及導出，所有報表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導出；

電能匯總如圖2所示

      畫面顯示

       19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當狀態(tài)、各回路當電壓、電流、功率等測量值的實時信息。聲光提示報警信息、保護設備動作及復位信息。圖三所示為傳染病房低壓次配電系統(tǒng)圖：

      用電趨勢

      對任何測量參數(shù)繪制趨勢圖：如電流、電壓、電能等。通過用電曲線圖可以顯示需量的峰值情況，發(fā)現(xiàn)危險地負荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量?？梢詫⒉煌瑫r間段的負荷曲線進行匯總或比較，追蹤每個用電單位每個回路所需消耗的電力成本。用電趨勢如圖4所示：

      告警與控制

      當出現(xiàn)開關變位事故、遙測越限、保護動作或其他報警信號時，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認后方可復位，報警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控數(shù)據庫。 當發(fā)生開關變位時，自動推出時間報警窗和故障相關畫面，畫面中變位開關閃爍，變色提示并在報警框內有漢字提示的報警語句及當?shù)淖兾粻顟B(tài)，并指明變位開關名稱，運行編號和性質（正常操作或事故跳閘）。 當發(fā)生電流/電壓越*，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據和歷史事件，用戶可以按照設備，數(shù)據類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統(tǒng)還設有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。

      結束語

      該項目所采用的Acrel300電能管理系統(tǒng)已經于2012年正式投入運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全，的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電力數(shù)據，為管理者進行內部計量考核、安全用電做出了只管依據，進步保證了醫(yī)院供電系統(tǒng)的科學性及穩(wěn)定性，為今后的節(jié)能管理的實施打下了基礎。

參考文獻

任致程，周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中電力出版社. 2007.4

作者簡介：

繆建梅，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，:    :