榮軍醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

    摘 要：本文以浙江榮軍醫(yī)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。

    1、項目概況

    浙江省榮軍醫(yī)院（嘉興市第三醫(yī)院）是浙江省民政廳直屬的省級優(yōu)撫醫(yī)院，承載著為全省一至四級殘疾軍人提供醫(yī)療、休養(yǎng)、康復服務、為全省在鄉(xiāng)殘疾軍人、老復員軍人等重點優(yōu)撫對象提供短期療養(yǎng)服務、為駐地人民群眾提供公益性醫(yī)療服務等重要任務。醫(yī)院座落于黨的誕生地——嘉興，是集醫(yī)療、科研、教學、康復為一體的大型綜合性醫(yī)院，為嘉興市本級六大公益性醫(yī)療機構(gòu)之一。醫(yī)院位于嘉興市二環(huán)西路與雙園路交界處（雙園路309號；中環(huán)西路589號），占地101.7畝，建筑面積5.5萬平方米，核定床位600張，擁有職工550余人，設有30多個臨床醫(yī)療、醫(yī)技科室和內(nèi)科、外科、骨科、康復科、老年病科、眼科、ICU等11個病區(qū)以及健康體檢中心。

    浙江省榮軍醫(yī)院供電系統(tǒng)，設計六臺干式變壓器供電，采用高供高計。共兩個配電房，在1#電房內(nèi)設一組高壓開關柜，共 6臺，采用直流微機保護，共6臺，直流屏為落地式，變壓器采用干式變壓器，共106個低壓配電回路；在2#電房內(nèi)共22個低壓配電回路。

    2、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。這些先進設備對于醫(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。尤其是手術室等一些重要場所存在大量設備觸及人體內(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(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，能夠得到系統(tǒng)內(nèi)部全部參數(shù)的實時數(shù)據(jù)；對整個供配電系統(tǒng)的智能化管理，能夠?qū)�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(jù)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(jù)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(jié)構(gòu)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） 使設備優(yōu)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(jù)記錄和故障數(shù)據(jù)記錄；

    15） 實現(xiàn)數(shù)據(jù)Web瀏覽功能，醫(yī)院各級領導在一定權限下，在網(wǎng)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；

    3、設計方案

    3.1設計標準

    IEEE 電氣和電子工程師協(xié)會標準

    IEC 國際電工技術委員會標準

    ISO 國際標準化協(xié)會標準

    GB 中華人民共和國國家標準

    DL 中華人民共和國電力工業(yè)部行業(yè)標準

    IEC8705 遠動設備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約

    GB/T15532-1995 《計算機軟件單元測試》

    GB/T13729-1992 《遠動終端通用技術條件》

    GB/T15153-94 《遠動設備及系統(tǒng)工作條件環(huán)境條件和電源》

    DL/T630-1997 《交流采樣遠動終端通用技術條件》

    GB/T17626.8 《工頻磁場的抗擾度試驗》

    GB/T14598.10-1999 《快速瞬變干擾試驗》

    DL476-92 《電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應用層協(xié)議》

    GB2887-1992 《計算機場地技術要求》

    DL/T 698 《電能信息采集與管理系統(tǒng)》

    DL/T 698.1-2009第1部分： 總則

    DL/T 698.2-2010 第2部分：主站技術規(guī)范

    DL/T 698.31-2010 第3.1部分：電能信息采集終端技術規(guī)范-通用要求

    DL/T 698.35-2010第3-5部分： 電能信息采集終端技術規(guī)范-低壓集抄表終端特殊要求

    DL/T 698.41-2010第4-1部分： 通信協(xié)議-主站與電能信息采集終端通信

    DL/T 698.42-2010第4-2部分： 通訊協(xié)議-集中器下行通信協(xié)議

    DL/T/814-2002 配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范

    GB/T/3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列

    DL/T5137-2001 《電測量及電能計量裝置設計技術規(guī)程》

    GB2887 計算站場地技術條件

    3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    整個系統(tǒng)采設計了一套Acrel2000電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡管理層、監(jiān)控管理層，如下圖所示：

    整套電力監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控管理層包括電力監(jiān)控主機、打印機、UPS電源等，整個系統(tǒng)的核心Acrel2000電力監(jiān)控軟件安裝于電力監(jiān)控主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現(xiàn)故障時，可以保證電力監(jiān)控主機正常運行，運行數(shù)據(jù)不丟失。

    配電需要的數(shù)據(jù)采集主要通過PZ80可編程智能電測表、微機保護等裝置進行采集，這些采集設備可獨立完成測量、控制、報警、通訊等功能，一個設備出現(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(wǎng)絡層。

    針對2#配電房距離值班室較遠，底層監(jiān)控裝置具備RS485接口，網(wǎng)絡通訊介質(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；上層網(wǎng)絡通訊介質(zhì)采用光纖傳輸，通訊管理機將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后經(jīng)光纖收發(fā)器和光纜上傳至位于1#配電室內(nèi)電力監(jiān)控值班室；1#配電室內(nèi)高低壓配電系統(tǒng)監(jiān)控設備位于值班室旁，所有監(jiān)控裝置具備RS485通訊接口，網(wǎng)絡介質(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)傳送至值班室的通訊管理機，上層通訊介質(zhì)使用超五類線，通訊管理機將采集的數(shù)據(jù)處理后經(jīng)TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)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)一管理，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(zhì)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(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，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(wǎng)絡直接讀取各配電所電力參數(shù)測量儀、電能質(zhì)量監(jiān)測裝置和第三方設備（如：綜合保護裝置等）采集的數(shù)據(jù)，并可以對采集的所有數(shù)據(jù)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，無功最大、最小及平均值。

    實時顯示、統(tǒng)計各回路各時段的電度值,對電能數(shù)據(jù)進行分時計費統(tǒng)計,根據(jù)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(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

    對信號采集系統(tǒng)所采集實時數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進行定時存儲。對同用電單位不同時期、不同用電單位同一時期用電量進行統(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(jù)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(gòu)成，建立標桿部門，通過與標桿部門的比較，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(jù)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?cè)缦聢D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，包括各斷路器當前狀態(tài)、各回路當前電壓、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。下圖所示為低壓配電房一次配電系統(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。可以將不同時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。用電趨勢如下圖所示：

    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(jù)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(nèi)有漢字提示的報警語句及當前的變位狀態(tài)，并指明變位開關名稱，運行編號和性質(zhì)（正常操作或事故跳閘）。 當發(fā)生電流/電壓越限時，畫面閃爍提示，并在報警提示框里顯示當前越限值。 監(jiān)控系統(tǒng)自動存儲歷史數(shù)據(jù)和歷史事件，用戶可以按照設備，數(shù)據(jù)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。

    4、結(jié)束語

    該項目所采用的Acrel2000電力監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)于2014年正式投入運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電力數(shù)據(jù)，為管理者進行內(nèi)部計量考核、安全用電做出了只管依據(jù)，進一步保證了醫(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. 中國電力出版社. 2007.4

    作者簡介：

    徐霜，女，漢族，學士，項目管理工程師，主要研究方向為智能電網(wǎng)用戶端供配電監(jiān)控系統(tǒng)<