淺談智能電力監(jiān)控在醫(yī)院配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
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王曉昭
江蘇安科瑞微電網(wǎng)研究院有限公司 江蘇江陰 214432
摘要：基于供電程序的調(diào)控與治理，本文設(shè)計(jì)了智能電力監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過收集數(shù)據(jù)、隨時(shí)監(jiān)控配電程序的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。一旦出現(xiàn)事故預(yù)警與其他異常問題，能夠進(jìn)行及時(shí)處理。
關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；監(jiān)控系統(tǒng)；醫(yī)院配電。
0引言
醫(yī)院配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行關(guān)系著臨床醫(yī)療工作和廣大病患的生命安全。作為醫(yī)院后勤保障人員，從醫(yī)院配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)醫(yī)院供配電需求的特點(diǎn)，合理提高配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。本文主要分析智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，以期為相關(guān)工作人員提供借鑒。
1智能電力監(jiān)控的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.1信息收集與處理功能
對(duì)醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與采集是配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)性功能。智能電力配電系統(tǒng)可以收集設(shè)備的開關(guān)量與模擬量，形成直觀數(shù)據(jù)，投射到系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)上，由監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)并實(shí)時(shí)更新。
1.2實(shí)時(shí)畫面
智能電力監(jiān)控系統(tǒng)中呈現(xiàn)的實(shí)時(shí)圖像功能指的就是一次接線圖，其能夠時(shí)刻顯示醫(yī)院配電程序的運(yùn)行情況、電流和電壓的強(qiáng)弱以及諧波畸變率等的實(shí)際狀況，方便相關(guān)工作者能夠?qū)崟r(shí)查看配電程序的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，更有利于維護(hù)工人隨時(shí)進(jìn)行修理。
1.3歷史數(shù)據(jù)庫
如果和訊息搜集與治理功能對(duì)比來講，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的歷史訊息數(shù)據(jù)庫不但能夠更為完備的存儲(chǔ)配電系統(tǒng)的各類遙信和遙測(cè)數(shù)據(jù)，還可以針對(duì)各種類別的數(shù)據(jù)展開科學(xué)、合理的解析，從而創(chuàng)建出在各個(gè)階段中系統(tǒng)運(yùn)營的曲線圖，在很大程度上降低了相關(guān)工作者的工作量。
1.4報(bào)警功能
在醫(yī)院的配電程序出現(xiàn)類似于開關(guān)移位的狀況時(shí)，智能電力監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)送預(yù)警訊號(hào)，用音效和圖像彈窗的預(yù)警方式來提醒相關(guān)工作者。另外監(jiān)控程序提出的預(yù)警狀況、預(yù)警原因、設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等訊息都會(huì)自主的存儲(chǔ)于歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)，進(jìn)而方便相關(guān)工作者隨時(shí)查看，也為配電系統(tǒng)的不良問題帶來了參考依據(jù)。
2智能電力監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)
其主要被設(shè)置為三層結(jié)構(gòu)分別是通信接口層、現(xiàn)場層和監(jiān)控管理層。
現(xiàn)場層屬于是一體式的電能收集量測(cè)設(shè)備，其主要可以做到量測(cè)、保護(hù)、操控、和控制監(jiān)控等，其還能夠應(yīng)用無線網(wǎng)（ZigBee）和通信接口層上送裝備量測(cè)和維護(hù)行為等訊息，并且還可以接到上層的操控指令，然后在斷路器上裝置分勵(lì)脫扣和自主合閘的部件，從而完成遠(yuǎn)程的操控。
通信接口層屬于程序網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成的紐帶，其能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場層和監(jiān)控管理層兩者間的隨時(shí)訊息互換，還包含通信管理機(jī)、網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)等。
與現(xiàn)場層通信是無線link網(wǎng)關(guān)，各個(gè)網(wǎng)關(guān)均能夠檢測(cè)與操控12臺(tái)一體式的電能收集量測(cè)裝備，網(wǎng)關(guān)可經(jīng)過以太網(wǎng)對(duì)上部層輸送信息。
監(jiān)控管理層則是用后臺(tái)的監(jiān)控實(shí)施構(gòu)建成的，其能夠顯示人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于數(shù)據(jù)的搜
集、整合、顯示、監(jiān)控等活動(dòng)。
3智能電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院配電系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1數(shù)據(jù)采集
（1）波形捕捉。現(xiàn)場的電能品質(zhì)監(jiān)察設(shè)施能夠?qū)﹄妷河嵦?hào)、電流實(shí)施波形捕捉，可以把搜集來的波形存儲(chǔ)于裝備的內(nèi)存里，然后在定時(shí)輸送到工作站內(nèi)展開解析和顯示。此功能能夠經(jīng)過內(nèi)部條件進(jìn)行觸發(fā)，但是有一個(gè)條件就是必須得滿足自定義預(yù)警，或者是通過外來?xiàng)l件的觸發(fā)，必須經(jīng)過用戶操控指令或外界訊號(hào)實(shí)施觸發(fā)活動(dòng)。這樣操作能夠有效規(guī)避系統(tǒng)電壓突生、突降與各種電壓等方面的不良情況產(chǎn)生。
（2）諧波分析。在監(jiān)控系統(tǒng)中擁有非常完善的諧波分析技能，其能夠經(jīng)過圖表進(jìn)行展示精準(zhǔn)的解析電氣訊號(hào)，尤其是和故障錄波有關(guān)的訊息數(shù)據(jù)。另外還可以針對(duì)事引起的跳閘情況進(jìn)行精細(xì)的解析活動(dòng)，尋找到問題的起因，攻克有關(guān)的問題狀況，有效利用和減少停電的時(shí)長。對(duì)于數(shù)據(jù)的收集通常都是通過儀表來實(shí)現(xiàn)，收集訊號(hào)包括三相電流I、三相電壓U、頻率f、功率P、功率因數(shù)Q、電度Epi等數(shù)據(jù)信息。
3.2分類統(tǒng)計(jì)
將電力監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到醫(yī)院內(nèi)能夠時(shí)刻監(jiān)控并精準(zhǔn)記載電能的消耗數(shù)據(jù)，總結(jié)電能消耗的情況，然后經(jīng)過餅圖、柱狀圖等方式直觀地展現(xiàn)出來。使用者需要把這些能源配送到各個(gè)工作環(huán)節(jié)、部門和成本中心，綜合負(fù)荷的類別進(jìn)行分類，比如照明燈具、生產(chǎn)、空調(diào)等，還可以根據(jù)各種分類制成報(bào)表，幫助使用者創(chuàng)建出高效率的能源應(yīng)用測(cè)評(píng)規(guī)范，為配電程序內(nèi)的用電單位供給電能配置治理數(shù)據(jù)。另外，監(jiān)控程序可以經(jīng)過對(duì)于電力數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)解析，及時(shí)找到電能損耗反常的狀況與潛存的故障問題，有利于技術(shù)工人選擇優(yōu)質(zhì)的方案進(jìn)行控制，預(yù)防故障問題的產(chǎn)生，減少了設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)的費(fèi)用，提升了設(shè)施的應(yīng)用年限，有效規(guī)避設(shè)施加速老化問題的出現(xiàn)。
3.3集中管理
應(yīng)用智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)能夠創(chuàng)建和電力公司相結(jié)合的賬單構(gòu)造，設(shè)置谷、峰、平的構(gòu)造定義，搜集、統(tǒng)合、解析能源方面的數(shù)據(jù)，制備有關(guān)的費(fèi)率，核算賬單的數(shù)據(jù)，根據(jù)賬單的數(shù)據(jù)顯示合理的調(diào)節(jié)設(shè)
施在工作期間的模式與周期，協(xié)助用戶合理有效的應(yīng)用設(shè)施，降低能源資金的損耗。另外，電力智能監(jiān)控系統(tǒng)還能夠推動(dòng)配電系統(tǒng)完成遠(yuǎn)程、智能和集中化的管控，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)和治理的成效，降低經(jīng)營資金的投入和相關(guān)工作者的工作量，提升設(shè)施供給電能的穩(wěn)固性，減少停電的時(shí)長和運(yùn)轉(zhuǎn)資金投放，有效規(guī)避出現(xiàn)火災(zāi)、工人傷亡等重大的安全問題。
3.4優(yōu)化負(fù)荷分配
在最近幾年中，因?yàn)椴∪说闹饾u增加，我們國家醫(yī)院的工作量也越來越大，進(jìn)而也就增加了購置信息醫(yī)療設(shè)施的數(shù)量。全新的醫(yī)療設(shè)施能不能穩(wěn)固的嫁接到電網(wǎng)中，是大多數(shù)醫(yī)院正在面臨的重要問題。
以上我們討論了智能電力監(jiān)控系統(tǒng)擁有存儲(chǔ)、記載配電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的性能，能夠精準(zhǔn)展示實(shí)時(shí)的和歷史的電力負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)曲線圖，由此相關(guān)人員就能夠按照這部分訊息來了解配電系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。另外，相關(guān)工作者還能夠按照查找到的電壓、電流功率數(shù)據(jù)，創(chuàng)建出更加科學(xué)有效的配電措施。同時(shí)根據(jù)配電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，針對(duì)醫(yī)療設(shè)施的引進(jìn)和應(yīng)用實(shí)施科學(xué)的分配，使醫(yī)療設(shè)施能夠錯(cuò)峰應(yīng)用，有效地節(jié)約電網(wǎng)的費(fèi)用。相關(guān)人員應(yīng)該著重觀察電能損耗比較多的醫(yī)療設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，從而為后續(xù)的節(jié)電、節(jié)能完善工作打下良好的基礎(chǔ)，最終為醫(yī)院獲得更好的收益。
4系統(tǒng)的擴(kuò)展性
在電力監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行完組網(wǎng)工作以后，可以按照業(yè)主方的真實(shí)要求進(jìn)行縱向和橫向的拓展。第一，橫向拓展：也就是系統(tǒng)不但能夠監(jiān)控低壓配電柜，同樣還可以監(jiān)控高壓配電柜和擁有關(guān)鍵作用的空調(diào)配電柜，甚至可以監(jiān)控一些就地的小型配電箱，針對(duì)設(shè)備的用電程度、能源消耗狀況進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控，還能夠在斷路器上裝置附件以后完成遠(yuǎn)程的操控。第二，縱向拓展：指的就是其不但能夠監(jiān)控電能的使用量和能源的消耗量，還能夠添加電能質(zhì)量解析程序、遠(yuǎn)程運(yùn)維管控程序和邊緣操控。也就是說電能質(zhì)量解析程序能夠?qū)Τ绦蜻\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的諧波等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)展開收集與解析工作，而遠(yuǎn)程運(yùn)維管控程序則是針對(duì)設(shè)施進(jìn)行資產(chǎn)管控、預(yù)警管控和維護(hù)規(guī)劃管控，像邊緣操控就是不管在當(dāng)場還是遠(yuǎn)程中，都可以協(xié)助用戶快速精準(zhǔn)的布置與營運(yùn)。
5安科瑞醫(yī)院EMS能效管理系統(tǒng)
5.1平臺(tái)拓?fù)鋱D
5.2醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器、柴油發(fā)電機(jī)、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、記錄、報(bào)警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制中心及其他設(shè)備通信，實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)主要針對(duì)開閉所和10/0.4kV變電所，對(duì)高壓回路配置微機(jī)保護(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)控，對(duì)0.4kV出線配置多功能計(jì)量儀表，用于測(cè)控出線回路電氣參數(shù)和用能情況。同時(shí)對(duì)醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應(yīng)用場合 | 名稱 | 系列型號(hào) | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺(tái) | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信、遠(yuǎn)程操作與程序拉制、權(quán)限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報(bào)表 |
通訊層 | 智能網(wǎng)關(guān) | Anet系列 |
| 8個(gè)RS485串口 2kV隔離， 2個(gè)以太網(wǎng)接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設(shè)備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務(wù)要求，支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，裝置電源:220V AC/DC。 |
35KV、10KV | 微機(jī)保護(hù)裝置 | AM6-x |
| 相間電流速斷保護(hù)，相間限時(shí)電流速斷保護(hù)（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護(hù)，反時(shí)限相間過流保護(hù)（可帶低壓閉鎖），零序反時(shí)限過流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)，控制回路異常告警。 |
35KV\10KV進(jìn)線側(cè) | 電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chǔ)，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35KV/10KV測(cè)量 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動(dòng)態(tài)顯示一次模擬圖及彈簧儲(chǔ)能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗(yàn)電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠(yuǎn)方/就地、分合閘、儲(chǔ)能旋鈕預(yù)分預(yù)合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測(cè)量、人體感應(yīng)、柜內(nèi)照明控制、1路以太網(wǎng)、2路RS485、1路USB接口、GPS對(duì)時(shí)、高壓柜內(nèi)電氣接點(diǎn)無線測(cè)溫、全電參量測(cè)溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； |
35KV\10KV弧光保護(hù) | 弧光保護(hù)裝置 | ARB5-x |
| 主控單元，可接20路弧光信號(hào)或4個(gè)擴(kuò)展單元，配置弧光保護(hù)（8組）、失靈保護(hù)（4組）、TA斷線監(jiān)測(cè)（4組）、11個(gè)跳閘出口； |
35KV\10KV配電柜 | 無線測(cè)溫 | ATE400（PT柜選用ATE200） |
| 監(jiān)測(cè)母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測(cè)溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ |
0.4KV進(jìn)線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-520(96外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓/電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動(dòng)/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態(tài)、電壓中斷、1024點(diǎn)波形采樣、觸發(fā)及定時(shí)錄波，波形實(shí)時(shí)顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲(chǔ)，內(nèi)存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網(wǎng)接口（＋1維護(hù)網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
測(cè)溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測(cè)溫采集可接入60個(gè)無線測(cè)溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測(cè)量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測(cè)溫傳感器 | ATE400 |
| 監(jiān)測(cè)母線、線纜接頭、斷路器觸臂、觸頭溫度，可通過無線傳輸至ASD320就地顯示，也可以上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。電源分為內(nèi)置電池式和感應(yīng)取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測(cè)溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ | |
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償， |
0.4KV補(bǔ)償柜 | 有源無功補(bǔ)償系統(tǒng) | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補(bǔ)償裝置并聯(lián)在整個(gè)供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負(fù)載功率因數(shù)的變化通過控制器控制電力電容器投切進(jìn)行補(bǔ)償,無功功率補(bǔ)償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關(guān)、控制器等組成。 |
0.4KV饋線 | 多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表 | APM-510(72外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)計(jì)、電能質(zhì) |
電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)模塊 | ARCM200系列 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvar h、Hz、cos中) ， 視在電能、四象限電能計(jì)量， 單回路剩余電流監(jiān)測(cè)，4路溫度監(jiān)測(cè)，2路繼電器輸出，4路開關(guān)量輸入，事件記錄，內(nèi)置時(shí)鐘，點(diǎn)陣式LCD顯示， 2路獨(dú)立RS 485/Modbus通訊 | |
測(cè)溫監(jiān)控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測(cè)溫采集可接入60個(gè)無線測(cè)溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測(cè)量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測(cè)溫傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應(yīng)取電，啟動(dòng)電流大于5A，測(cè)溫范圍-50-125C，測(cè)量精度±1℃；無線傳輸距離空曠150米； | |
低壓回路 | 電流互感器 | AKH-0.66系列 |
| 測(cè)量型互感器，采集交流電流信號(hào) |
6結(jié)語
醫(yī)院的配電系統(tǒng)朝著智能化的方向發(fā)展是大勢(shì)所趨，而智能電力監(jiān)控系統(tǒng)具有操作簡單、功能齊全、穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高的特點(diǎn)。因此將智能電力監(jiān)控系統(tǒng)引進(jìn)來，有利于提升配電系統(tǒng)的智能化與信息化水平。其可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況展開實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并且可以及時(shí)處理各種安全隱患，為配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以及工作人員工作效率的提升提高了強(qiáng)有力的保障。
參考文獻(xiàn)：
[1]智能電力監(jiān)控在醫(yī)院配電系統(tǒng)中的應(yīng)用 李文濤
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2020.06版．
[3]安科瑞用戶變電站變配電監(jiān)控解決方案2021.10
作者簡介：
作者簡介：王曉昭，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，工程師， 技術(shù)交流：021-69156559
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