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(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；電力監(jiān)控軟件。

1、項(xiàng)目概況

        浙江省榮軍醫(yī)院供電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)六臺(tái)干式變壓器供電，采用高供高計(jì)。共兩個(gè)配電房，在1#電房?jī)?nèi)設(shè)一組高壓開(kāi)關(guān)柜，共 6臺(tái)，采用直流微機(jī)保護(hù)，共6臺(tái)，直流屏為落地式，變壓器采用干式變壓器，共106個(gè)低壓配電回路；在2#電房?jī)?nèi)共22個(gè)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(kāi)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(lái)越高，過(guò)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(lái)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(mén)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?/span>

    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(pán)和光盤(pán)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） 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(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(wú)縫連接；

  19） 實(shí)現(xiàn)各變電站無(wú)人或少人值班；

3、設(shè)計(jì)方案

3.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

IEEE    電氣和電子工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

IEC     國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

ISO     國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

GB     中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

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

IEC8705      遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)傳輸規(guī)約

GB/T15532-1995       《計(jì)算機(jī)軟件單元測(cè)試》

GB/T13729-1992      《遠(yuǎn)動(dòng)終端通用技術(shù)條件》

GB/T15153-94          《遠(yuǎn)動(dòng)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(dòng)終端通用技術(shù)條件》

GB/T17626.8             《工頻磁場(chǎng)的抗擾度試驗(yàn)》

GB/T14598.10-1999 《快速瞬變干擾試驗(yàn)》

DL476-92                    《電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議》

GB2887-1992            《計(jì)算機(jī)場(chǎng)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(dòng)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(cè)量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》

GB2887                  計(jì)算站場(chǎng)地技術(shù)條件

3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

     整個(gè)系統(tǒng)采設(shè)計(jì)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(chǎng)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(jī)、打印機(jī)、UPS電源等，整個(gè)系統(tǒng)的核心Acrel2000電力監(jiān)控軟件安裝于電力監(jiān)控主機(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)，可以保證電力監(jiān)控主機(jī)正常運(yùn)行，運(yùn)行數(shù)據(jù)不丟失。

        配電需要的數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)PZ80可編程智能電測(cè)表、微機(jī)保護(hù)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(wèn)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(guò)RS485總線連接到網(wǎng)絡(luò)層。

        針對(duì)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(guò)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(guò)RS485總線方式將數(shù)據(jù)傳送至值班室的通訊管理機(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、頻率等）和開(kāi)關(guān)量（斷路器及隔離開(kāi)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(guò)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(wú)功功率值。

        實(shí)時(shí)計(jì)算每日、每月各條線路的有功，無(wú)功大、小值及平均值。

        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(wú)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(mén)的用電構(gòu)成，建立相關(guān)部門(mén)，通過(guò)與部門(mén)的比較，發(fā)現(xiàn)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)缦聢D所示

畫(huà)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(huà)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。下圖所示為低壓配電房一次配電系統(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(guò)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。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(shì)如下圖所示：

告警與控制

        當(dāng)出現(xiàn)開(kāi)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(huà)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(kù)。 當(dāng)發(fā)生開(kāi)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(huà)面，畫(huà)面中變位開(kāi)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(yǔ)句及當(dāng)前的變位狀態(tài)，并指明變位開(kāi)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(huà)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(mén)的聲光報(bào)警器，以提醒值班人員。

4、結(jié)束語(yǔ)

該項(xiàng)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(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)。