杭州市西溪醫(yī)院電能管理系統(tǒng)

摘  要：本文以杭州市西溪院為實(shí)例，介紹大型綜合醫(yī)院醫(yī)療工作對(duì)后勤供電保障要求的特殊性和重要性，應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)院供電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提高了供配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和管理的科學(xué)合理性。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院供配電；計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控；電能管理軟件。

1 項(xiàng)目概況

杭州市西溪醫(yī)院（杭州市第十人民醫(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(xiàng)目規(guī)模為總床位500張，建設(shè)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(xiàng)目后臺(tái)系統(tǒng)監(jiān)控范圍包含三個(gè)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(gè)配電室：全院總配電室（包含高壓部分）和中央空調(diào)分配（冷凍機(jī)房在此配內(nèi)）；

2 初步方案設(shè)想 

隨著醫(yī)療電子電器技術(shù)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(shè)備。這些設(shè)備對(duì)于醫(yī)院的用電環(huán)境要求越來越高，過去的配電設(shè)計(jì)遠(yuǎn)不能滿足人們對(duì)安全保障的要求。尤其是手術(shù)室等一些重要場(chǎng)所存在大量設(shè)備觸及人體內(nèi)臟和大腦等器官，如發(fā)生供電中斷等電氣故障，很可能會(huì)危及到人身生命安全。因此，正確規(guī)劃醫(yī)院各種設(shè)備和照明用電， 科學(xué)合理地設(shè)計(jì)供配電路線與方案，對(duì)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(dá)到預(yù)定的目標(biāo)：

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

2） 掌握變電所電力設(shè)備運(yùn)行情況；

3） 系統(tǒng)內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控平臺(tái)，能夠得到系統(tǒng)內(nèi)部全部參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；對(duì)整個(gè)供配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠?qū)┡潆娤到y(tǒng)中所有電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全、可靠、準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)監(jiān)視、控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障、異常實(shí)時(shí)報(bào)警并具有故障追憶功能。

4） 對(duì)電能管理系統(tǒng)中各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)、歷史數(shù)據(jù)生成報(bào)表，系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)和管理多種報(bào)表樣式，實(shí)現(xiàn)日、周、月、年負(fù)荷報(bào)表管理；

5） 能夠加強(qiáng)用電負(fù)荷控制和電能成本統(tǒng)計(jì)分析、匯總。

6） 實(shí)現(xiàn)單位能耗對(duì)比、重要負(fù)荷對(duì)比、同類負(fù)荷用電能耗對(duì)比，以圖表、棒圖、曲線圖進(jìn)行分析，并體現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)可視化管理；

7） 可對(duì)各部門制定相應(yīng)的能耗指標(biāo)，提高公共的節(jié)能意識(shí)；

8） 提高電能統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的精度與實(shí)時(shí)性；  

9） 實(shí)現(xiàn)對(duì)電能能耗指標(biāo)的評(píng)估和電能消耗結(jié)構(gòu)分析及電能消耗成本分?jǐn)偅?/font>

10） 能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地進(jìn)行事件順序記錄、各種圖表的匯總、分類、輸送或上報(bào)，并具有打印、存盤和光盤刻錄存儲(chǔ)功能。

11） 使設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行，降低維護(hù)成本；

12） 控制電能消耗成本；

13） 提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行管理效率；

14） 數(shù)據(jù)記錄和故障數(shù)據(jù)記錄；

15） 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)Web瀏覽功能，醫(yī)院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在一定權(quán)限下，在網(wǎng)絡(luò)上能夠查看醫(yī)院用能情況；

16）提高配電系統(tǒng)運(yùn)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(jī)會(huì)提供了可能；

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

19） 實(shí)現(xiàn)各變電站無人或少人值班；

3 設(shè)計(jì)方案

3.1項(xiàng)目分析

全院總配電由兩路電源供電，1#電源進(jìn)線為3550KVA，2#電源進(jìn)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(tái)變壓器容量均為800KVA，共計(jì)兩路進(jìn)線、兩路電容補(bǔ)償、一路聯(lián)絡(luò)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(diào)分配（冷凍機(jī)房在此配內(nèi)），全院總配電室高壓部分共兩路電源進(jìn)線、兩路備用出線、7臺(tái)變壓器出線以及一路母聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控裝置為微機(jī)保護(hù)，低壓部分共一臺(tái)500KVA容量的變壓器，共計(jì)一路電源進(jìn)線、一路電容補(bǔ)償回路以及34路出線；中央空調(diào)分配共兩臺(tái)變壓器，容量均為1000KVA，共計(jì)兩路進(jìn)線、兩路電容補(bǔ)償、一路聯(lián)絡(luò)以及16路出線；醫(yī)療綜合樓共兩臺(tái)變壓器，容量均為1250KVA，共計(jì)兩路進(jìn)線、兩路電容補(bǔ)償柜、一路聯(lián)絡(luò)以及131路出線。

現(xiàn)場(chǎng)共計(jì)安裝233只低壓監(jiān)控儀表PZ80-E4/KC ,7臺(tái)微機(jī)保護(hù)

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)采設(shè)計(jì)了一套Acrel3000電能管理系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)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(jī)、打印機(jī)、UPS電源等，整個(gè)系統(tǒng)的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機(jī)，UPS電源作為不間斷電源，當(dāng)設(shè)備供電出現(xiàn)故障時(shí)，可以保證電能管理主機(jī)正常運(yùn)行，電能數(shù)據(jù)不丟失。

配電需要的數(shù)據(jù)采集主要通過PZ80可編程智能電測(cè)表、微機(jī)保護(hù)、變壓器溫控儀、直流屏、柴油發(fā)電機(jī)、ATS雙電源、PT、CT等裝置進(jìn)行采集，這些采集設(shè)備可獨(dú)立完成測(cè)量、控制、報(bào)警、通訊等功能，一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響其他設(shè)備正常運(yùn)行。所有這些設(shè)備均有485通訊接口，可以通過RS485總線連接到網(wǎng)絡(luò)層。

針對(duì)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(yuǎn)，底層監(jiān)控裝置具備RS485接口，網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)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(jù)傳送至以太網(wǎng)關(guān)；上層網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)采用光纖傳輸，通訊管理機(jī)將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后經(jīng)光纖收發(fā)器和光纜上傳至行政后勤總變室內(nèi)光線收發(fā)器，再經(jīng)超五類線的以太網(wǎng)信號(hào)將數(shù)據(jù)長(zhǎng)傳至監(jiān)控主機(jī)。行政后勤樓內(nèi)的中央空調(diào)分配在總變附近，中央空調(diào)配電室監(jiān)控裝置具備RS485通訊接口，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)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(jù)傳送至總配的通訊管理機(jī)，上層通訊介質(zhì)使用超五類線，通訊管理機(jī)將采集的數(shù)據(jù)處理后經(jīng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)上傳至總配值班室監(jiān)控主機(jī)。

整個(gè)配電系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費(fèi)。

3.3系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)采集與管理

數(shù)據(jù)采集與處理是供配電系統(tǒng)安全監(jiān)視和控制的基礎(chǔ)，監(jiān)控系統(tǒng)能實(shí)時(shí)和定時(shí)采集電氣設(shè)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(guān)量（斷路器及隔離開關(guān)位置信號(hào)、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置信號(hào)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)、以及各種事件信息等）。 監(jiān)控系統(tǒng)軟件可以通過網(wǎng)絡(luò)直接讀取各配電所電力參數(shù)測(cè)量?jī)x、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和第三方設(shè)備（如：綜合保護(hù)裝置、直流屏、無功補(bǔ)償控制器、變壓器溫控儀柴油發(fā)電機(jī)等）采集的數(shù)據(jù)，并可以對(duì)采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算和存儲(chǔ)。 實(shí)時(shí)計(jì)算各線路的功率因數(shù)。 

實(shí)時(shí)計(jì)算各線路的有功、無功功率值。 

實(shí)時(shí)計(jì)算每日、每月各條線路的有功，無功zui大、zui小及平均值。 

實(shí)時(shí)顯示各變壓器溫度值；實(shí)時(shí)計(jì)算每日、每月各變壓器溫度zui高、zui低與平均值。

實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路各時(shí)段的電度值,對(duì)電能數(shù)據(jù)進(jìn)行分時(shí)計(jì)費(fèi)統(tǒng)計(jì),根據(jù)用戶要求具有多種分時(shí)計(jì)費(fèi)（尖、峰、谷、平值等）方案和費(fèi)率的種類。實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)各回路每日、每月、每年的有功電度總值和無功電度總值 

實(shí)時(shí)顯示電容的投切狀態(tài)以及手動(dòng)/自動(dòng)狀態(tài)。 

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

信息處理

對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)所采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、計(jì)算，將數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)存儲(chǔ)。對(duì)同用電單位不同時(shí)期、不同用電單位同一時(shí)期用電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；作為電費(fèi)的管理平臺(tái)，與實(shí)際發(fā)生電費(fèi)進(jìn)行比較；根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電量，對(duì)消耗燃油進(jìn)行估算。

清晰的反映整個(gè)醫(yī)院各個(gè)部門的用電構(gòu)成，建立部門，通過與部門的比較，發(fā)現(xiàn)偷電、漏電、長(zhǎng)明燈、未使用設(shè)備下電等環(huán)節(jié)；對(duì)不同的節(jié)能方案節(jié)能效果的評(píng)估，有利于有針對(duì)性地選擇節(jié)能措施，還可以作為合同能源管理項(xiàng)目的計(jì)量系統(tǒng)； 

電能報(bào)表實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)了所有電能數(shù)據(jù)的按時(shí)間查詢，分為分鐘、小時(shí)、日、月年等多種類型；

電能匯總表，所有監(jiān)控設(shè)備電能匯總，按時(shí)間段查詢，自動(dòng)計(jì)算任意時(shí)段用電量；

打印及導(dǎo)出，所有報(bào)表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導(dǎo)出；

電能匯總?cè)鐖D2所示

畫面顯示

19寸彩色液晶顯示作為人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)顯示配電系統(tǒng)各種信息畫面，包括各斷路器當(dāng)前狀態(tài)、各回路當(dāng)前電壓、電流、功率等測(cè)量值的實(shí)時(shí)信息。聲光提示報(bào)警信息、保護(hù)設(shè)備動(dòng)作及復(fù)位信息。圖三所示為傳染病房低壓一次配電系統(tǒng)圖：

用電趨勢(shì)

對(duì)任何測(cè)量參數(shù)繪制趨勢(shì)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(xiǎn)地負(fù)荷趨勢(shì)或系統(tǒng)的剩余容量?？梢詫⒉煌瑫r(shí)間段的負(fù)荷曲線進(jìn)行匯總或比較，追蹤每個(gè)用電單位每個(gè)回路所需消耗的電力成本。用電趨勢(shì)如圖4所示：

告警與控制

當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位事故、遙測(cè)越限、保護(hù)動(dòng)作或其他報(bào)警信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動(dòng)彈出報(bào)警畫面，報(bào)警需操作員確認(rèn)后方可復(fù)位，報(bào)警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫。 當(dāng)發(fā)生開關(guān)變位時(shí)，自動(dòng)推出時(shí)間報(bào)警窗和故障相關(guān)畫面，畫面中變位開關(guān)閃

爍，變色提示并在報(bào)警框內(nèi)有漢字提示的報(bào)警語句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱，運(yùn)行編號(hào)和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當(dāng)發(fā)生電流/電壓越*，畫面閃爍提示，并在報(bào)警提示框里顯示當(dāng)前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設(shè)備，數(shù)據(jù)類型，時(shí)間段等等項(xiàng)目自定義查詢。 除計(jì)算機(jī)報(bào)警外，系統(tǒng)還設(shè)有專門的聲光報(bào)警器，以提醒值班人員。

4 結(jié)束語

該項(xiàng)目所采用的Acrel300電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2012年正式投入運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全，大的方便了用戶的使用，提供了大量實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電力數(shù)據(jù)，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量考核、安全用電做出了只管依據(jù)，進(jìn)一步保證了醫(yī)院供電系統(tǒng)的科學(xué)性及穩(wěn)定性，為今后的節(jié)能管理的實(shí)施打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

任致程，周中. 電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南[M]. 北京. 中國(guó)電力出版社. 2007.4