安科瑞 繆凱倫
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,。
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)）；
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)不能滿足人們對安全保障的要求。尤其是手術(shù)室等一些重要場所存在大量設(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,，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(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)單位能耗對比,、重要負(fù)荷對比,、同類負(fù)荷用電能耗對比，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） 可對各部門制定相應(yīng)的能耗指標(biāo),，提高公共的節(jié)能意識；
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)對電能能耗指標(biāo)的評估和電能消耗結(jié)構(gòu)分析及電能消耗成本分?jǐn)偅?/p>
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功能,。
11） 使設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行，降低維護(hù)成本,；
12） 有效控制電能消耗成本,；
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,；
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臺變壓器出線以及一路母聯(lián),，現(xiàn)場監(jiān)控裝置為微機(jī)保護(hù),，低壓部分共一臺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)場共計(jì)安裝233只低壓監(jiān)控儀表PZ80-E4/KC ,7臺微機(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)信號將數(shù)據(jù)長傳至監(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)測每個(gè)環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量,；實(shí)時(shí)監(jiān)測,、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,、繼電保護(hù)及自動裝置信號,、設(shè)備運(yùn)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(luò)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(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,。 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，無功大,、小值及平均值,。
實(shí)時(shí)顯示各變壓器溫度值；實(shí)時(shí)計(jì)算每日,、每月各變壓器溫度高,、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/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(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,。對同用電單位不同時(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,，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)漏電,、長明燈、未使用設(shè)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(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
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(xiǎn)地負(fù)荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量,。可以將不同時(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,。用電趨勢如圖4所示：
告警與控制
當(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位事故、遙測越限,、保護(hù)動作或其他報(bào)警信號時(shí),，系統(tǒng)發(fā)出音響提示，并自動彈出報(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)自動存儲歷史數(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,。
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,，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)。
