安科瑞 陳聰 周潔 陳正 于洋

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(yīng)用計算機實時監(jiān)控技術(shù)，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(xué)合理性。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院供配電；計算機實時監(jiān)控；電力監(jiān)控軟件。

1、項目概況

        浙江省榮軍醫(yī)院供電系統(tǒng)，設(shè)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(shè)一組高壓開關(guān)柜，共 6臺，采用直流微機保護(hù)，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(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)┡潆娤到y(tǒng)中所有電氣設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行安全、可靠、準(zhǔn)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(shè)計和管理多種報表樣式，實現(xiàn)日、周、月、年負(fù)荷報表管理；

    5） 能夠加強用電負(fù)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(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)計數(shù)據(jù)的精度與實時性；

    9） 實現(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?/span>

    10） 能夠準(zhǔn)確、及時地進(jìn)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(shè)備優(yōu)化運行，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(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(shè)計方案

3.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

IEEE    電氣和電子工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)

IEC     國際電工技術(shù)委員會標(biāo)準(zhǔn)

ISO     國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)

GB     中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

DL     中華人民共和國電力工業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

IEC8705      遠(yuǎn)動設(shè)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(yuǎn)動終端通用技術(shù)條件》

GB/T15153-94          《遠(yuǎn)動設(shè)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(yuǎn)動終端通用技術(shù)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(yīng)用層協(xié)議》

GB2887-1992            《計算機場地技術(shù)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(shù)規(guī)范

DL/T 698.31-2010 第3.1部分：電能信息采集終端技術(shù)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(shù)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(shè)計技術(shù)規(guī)程》

GB2887                  計算站場地技術(shù)條件

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

     整個系統(tǒng)采設(shè)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(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)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(dāng)設(shè)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(hù)等裝置進(jìn)行采集，這些采集設(shè)備可獨立完成測量、控制、報警、通訊等功能，一個設(shè)備出現(xiàn)問題時，不會影響其他設(shè)備正常運行。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2#配電房距離值班室較遠(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(shè)備位于值班室旁，所有監(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(luò)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(shù)，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進(jìn)行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設(shè)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(chǔ)，監(jiān)控系統(tǒng)能實時和定時采集電氣設(shè)備的模擬量（電流、電壓、功率、電度、頻率等）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、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，無功大、小值及平均值。

        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(jìn)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(jìn)行統(tǒng)計、分析、計算，將數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行統(tǒng)計；作為電費的管理平臺，與實際發(fā)生電費進(jìn)行比較；根據(jù)柴油發(fā)電機發(fā)電量，對消耗燃油進(jìn)行估算。

        清晰的反映整個醫(yī)院各個部門的用電構(gòu)成，建立相關(guān)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(shè)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(dǎo)出，所有報表及界面均可打印，或以EXCEL、WORD格式導(dǎo)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(dāng)前狀態(tài)、各回路當(dāng)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(hù)設(shè)備動作及復(fù)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(fù)荷趨勢或系統(tǒng)的剩余容量。可以將不同時間段的負(fù)荷曲線進(jìn)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(dāng)出現(xiàn)開關(guān)變位事故、遙測越限、保護(hù)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(rèn)后方可復(fù)位，報警系統(tǒng)記錄入監(jiān)控數(shù)據(jù)庫。 當(dāng)發(fā)生開關(guān)變位時，自動推出時間報警窗和故障相關(guān)畫面，畫面中變位開關(guān)閃爍，變色提示并在報警框內(nèi)有漢字提示的報警語句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開關(guān)名稱，運行編號和性質(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，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統(tǒng)還設(shè)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，方便了用戶的使用，提供了大量實時、準(zhǔn)確的電力數(shù)據(jù)，為管理者進(jìn)行內(nèi)部計量考核、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)能管理的實施打下了基礎(chǔ)。