杭州市西溪醫院電能管理系統
韓來發
上海安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘 要：本文以杭州市西溪院為實例，介紹大型綜合醫院醫療工作對后勤供電保障要求的特殊性和重要性，應用計算機實時監控技術，實現對醫院供電系統的實時監控，大大提高了供配電系統運行可靠性和管理的科學合理性。
關鍵詞：醫院供配電；計算機實時監控；電能管理軟件。
1 項目概況
杭州市西溪醫院（杭州市第十人民醫院）新建工程位于西湖區留下水泥廠地塊，東臨繞城公路，南臨上埠河，西北靠荊山；項目規模為總床位500張，建設用地89681M2,總建筑面積68515 M2,其中醫療綜合樓地上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院。
本項目后臺系統監控范圍包含三個樓：傳染病房樓配、行政后勤樓配、醫療綜合樓配；其中行政后勤樓配包含2個配電室：全院總配電室（包含高壓部分）和中央空調分配（冷凍機房在此配內）；
2 初步方案設想
隨著醫療電子電器技術的飛速發展，現代醫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院的用電環境要求越來越高，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臟和大腦等器官，如發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，正確規劃醫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、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在以下各方面達到預定的目標：
1） 在現有的基礎條件上，加裝變配電監控系統；
2） 掌握變電所電力設備運行情況；
3） 系統內部能夠實現統一的監控平臺，能夠得到系統內部全部參數的實時數據；對整個供配電系統的智能化管理，能夠對供配電系統中所有電氣設備的運行狀態進行安全、可靠、準確地實時監視、控制，實現系統故障、異常實時報警并具有故障追憶功能。
4） 對電能管理系統中各種狀態監測、歷史數據生成報表，系統可以設計和管理多種報表樣式，實現日、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計分析、匯總。
6） 實現單位能耗對比、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，實現可視化管理；
7） 可對各部門制定相應的能耗指標，提高公共的節能意識；
8） 提高電能統計數據的精度與實時性；
9） 實現對電能能耗指標的評估和電能消耗結構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） 提高電氣系統運行管理效率；
14） 數據記錄和故障數據記錄；
15） 實現數據Web瀏覽功能，醫院各級領導在一定權限下，在網絡上能夠查看醫院用能情況；
16）提高配電系統運行管理效率，大幅提升管理水平；
17）為企業發現有節能機會提供了可能；
18） 可實現信息的擴展與互連，可實現與其他系統無縫連接；
19） 實現各變電站無人或少人值班；
3 設計方案
3.1項目分析
全院總配電由兩路電源供電，1#電源進線為3550KVA，2#電源進線為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，共計兩路進線、兩路電容補償、一路聯絡以及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）和中央空調分配（冷凍機房在此配內），全院總配電室高壓部分共兩路電源進線、兩路備用出線、7臺變壓器出線以及一路母聯，現場監控裝置為微機保護，低壓部分共一臺500KVA容量的變壓器，共計一路電源進線、一路電容補償回路以及34路出線；中央空調分配共兩臺變壓器，容量均為1000KVA，共計兩路進線、兩路電容補償、一路聯絡以及16路出線；醫療綜合樓共兩臺變壓器，容量均為1250KVA，共計兩路進線、兩路電容補償柜、一路聯絡以及131路出線。
現場共計安裝233只低壓監控儀表PZ80-E4/KC ,7臺微機保護
3.2系統結構
整個系統采設計了一套Acrel3000電能管理系統，采用分層分布式結構，即現場設備層、網絡管理層、監控管理層，如圖1所示：
整套電能管理系統監控管理層包括電能管理主機、打印機、UPS電源等，整個系統的核心Acrel3000電能管理軟件安裝于電能管理主機，UPS電源作為不間斷電源，當設備供電出現故障時，可以保證電能管理主機正常運行，電能數據不丟失。
配電需要的數據采集主要通過PZ80可編程智能電測表、微機保護、變壓器溫控儀、直流屏、柴油發電機、ATS雙電源、PT、CT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總線連接到網絡層。
針對傳染病房配電室、醫療綜合樓配電房距離行政后勤樓較遠，底層監控裝置具備RS485接口，網絡通訊介質采用屏蔽雙絞線，通訊協議采用Modbus通訊規約，通過RS485總線方式將數據傳送至以太網關；上層網絡通訊介質采用光纖傳輸，通訊管理機將采集的數據經處理后經光纖收發器和光纜上傳至行政后勤總變室內光線收發器，再經超五類線的以太網信號將數據長傳至監控主機。行政后勤樓內的中央空調分配在總變附近，中央空調配電室監控裝置具備RS485通訊接口，網絡介質采用屏蔽雙絞線，通訊協議采用Modbus通訊規約，通過RS485總線方式將數據傳送至總配的通訊管理機，上層通訊介質使用超五類線，通訊管理機將采集的數據處理后經TCP/IP協議的網絡信號上傳至總配值班室監控主機。
整個配電系統以計算機站控管理系統為核心，采用現代通訊技術，對整個配電系統的用電狀況進行統一管理，實時監測每個環節、每種設備的用電量；實時監測、監督電能質量，及時發現用電故障，避免用電的浪費。
3.3系統功能
數據采集與管理
數據采集與處理是供配電系統安全監視和控制的基礎，監控系統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、諧波、變壓器溫度等）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、設備運行狀態信號、以及各種事件信息等）。 監控系統軟件可以通過網絡直接讀取各配電所電力參數測量儀、電能質量監測裝置和第三方設備（如：綜合保護裝置、直流屏、無功補償控制器、變壓器溫控儀柴油發電機等）采集的數據，并可以對采集的所有數據進行顯示、統計、分析、計算和存儲。 實時計算各線路的功率因數。
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。
實時顯示各變壓器溫度值；實時計算每日、每月各變壓器溫度最高、最低與平均值。
實時顯示、統計各回路各時段的電度值,對電能數據進行分時計費統計,根據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以及手動/自動狀態。
數據采集周期、方式、參數等可由用戶在線定義，狀態量的變化優先傳送。
信息處理
對信號采集系統所采集實時數據進行統計、分析、計算，將數據進行定時存儲。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計；作為電費的管理平臺，與實際發生電費進行比較；根據柴油發電機發電量，對消耗燃油進行估算。
清晰的反映整個醫院各個部門的用電構成，建立標桿部門，通過與標桿部門的比較，發現偷電、漏電、長明燈、未使用設備下電等環節；對不同的節能方案節能效果的評估，有利于有針對性地選擇節能措施，還可以作為合同能源管理項目的計量系統；
電能報表實現了實現了所有電能數據的按時間查詢，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；
電能匯總如圖2所示
畫面顯示
19寸彩色液晶顯示作為人機交互界面，實時顯示配電系統各種信息畫面，包括各斷路器當前狀態、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。圖三所示為傳染病房低壓一次配電系統圖：
用電趨勢
對任何測量參數繪制趨勢圖：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，發現危險地負荷趨勢或系統的剩余容量。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。用電趨勢如圖4所示：
告警與控制
當出現開關變位事故、遙測越限、保護動作或其他報警信號時，系統發出音響提示，并自動彈出報警畫面，報警需操作員確認后方可復位，報警系統記錄入監控數據庫。 當發生開關變位時，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有漢字提示的報警語句及當前的變位狀態，并指明變位開關名稱，運行編號和性質（正常操作或事故跳閘）。 當發生電流/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。 監控系統自動存儲歷史數據和歷史事件，用戶可以按照設備，數據類型，時間段等等項目自定義查詢。 除計算機報警外，系統還設有專門的聲光報警器，以提醒值班人員。
4 結束語
該項目所采用的Acrel300電能管理系統已經于2012年正式投入運行，整個系統運行穩定、安全，極大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準確的電力數據，為管理者進行內部計量考核、安全用電做出了只管依據，進一步保證了醫院供電系統的科學性及穩定性，為今后的節能管理的實施打下了基礎。
參考文獻
任致程，周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007.4
