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韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

0引言

隨著社會和科學技術的發展，配電系統的智能化已經成為一種發展趨勢。醫院建設電力智能監控平臺，可對供電系統進行集中管理和調度、實時控制和數據采集，監控供電系統設備的運行情況，及時掌握和處理供電系統的各種事故、報警事件，特別是在能耗管理方面起到較大作用，將電力監控和能源管控結合，有助于保障電力系統可靠、經濟地運行，提升醫院建筑的整體智能化水平。

1電力智能監控平臺概述

智能電力監控系統是基于物聯網、現場總線和網絡技術的配電監控系統，具有很強的智能型、可靠性及可擴展性，電力智能監控平臺可協助用戶實現高度連續穩定的電力供應、人性化的設備維護與管理以及成本的優化，具有以下特點：

* 安全性

平臺可優化電力網絡電能質量，保證系統的安全性，為操作員提供快速和可靠的設備信息。

* 可靠性

模塊化和冗余架構確保獲得更高的可靠性和快速響應時間；動態交互式人機界面有助于判定事件發生的順序、原因和影響程度；自定義人機界面，滿足特殊需求和操作。

* 可擴展性

支持不同的通訊規約，方便不同系統和設備間的互聯和集成；將趨勢和報警相結合，快速識別和隔離故障，減少停機時間；具有可擴展架構的特點。

* 優化成本

通過數據匯總、分析和運用，使電網運行和維護成本更優化。

2電力智能監控平臺架構

電力智能監控平臺采用分層分布式架構，分監控管理層、通訊接口層、現場間隔層三層，測控功能不受通訊網絡的影響，確保系統的安全性和可靠性。

* 監控管理層

由后臺監控設備構成，是系統的控制中心的主站監控服務器和設置在各種變電所內的子站客戶端構成，設置數據庫冗余，保證系統的安全。

* 通訊接口層

是系統網絡構成的紐帶，完成監控管理層和現場間隔層之間的實時信息交換，完成自動化裝置的接入，實現通訊物理介質和規約的轉換、接入。通信接口層設備包括通訊管理機、數據交換機、網關等通訊網絡設備。通訊接口層的網絡冗余和設備冗余可以提高通訊網絡的可靠性。

* 現場間隔層

其智能設備能夠完成測量、保護、控制、操作監控等功能，由微機智能保護裝置、電力監控儀表、PLC等智能設備組成。智能設備具有網絡通訊功能，通過通訊網絡上送裝置測量、保護動作、SOE等信息，接收監控管理層的主站操作命令，實現遠程控制。

3電力智能監控平臺主要功能

電力智能監控平臺可分為數據庫管理子系統、網絡管理子系統、圖形管理子系統、報表管理子系統和安全管理子系統，各子系統的主要功能如下：

* 數據庫管理系統

能為各種應用功能模塊提供共享的數據平臺。提供開放式的數據庫接口，實現數據庫的定義、創建、錄入、檢索和訪問。提供數據斷面的管理機制，實現歷史數據的存儲、拷貝和再利用。數據庫的控制功能可完成對數據庫的安全性控制、完整性控制和數據共享時并發控制。同時，具有故障恢復功能、安全保護功能以及網絡通信功能等。可采用商用數據庫管理系統保存歷史數據。

* 組態管理系統

具有風格統一、友好方便的操作界面。具有組態編輯、引用、畫面生成、調用、操作、管理等功能。允許用戶自定義圖元。提供標準的設備類型及相關信息的描述，用戶可自定義與項目相關的特定屬性，創建、添加和編輯設備類型、標簽和屬性。并可在畫面上完成各種操作，有圖形縮放、應用切換、調度操作、任務啟動等。畫面顯示具有網絡動態著色功能。具有全圖形顯示、可漫游變焦、自動分層、隨意移動、多窗口技術、快速直接鼠標控制和多屏幕等技術特點。

* 報表生成系統

操作員可在 CRT 上以交互式定義報表格或報表數據等。可制定任意形式的數據表格，并生成相應的圖標，包括餅狀圖、柱狀圖、折線圖等。表格可顯示實時及歷史數據內容。表格內各數據具有計算功能，用戶可在表格內自動加以計算。報表操作可離線進行，不影響系統運行。報表打印分成正常和異常打印，啟動方式為定時啟動、事件啟動和召喚啟動。

* 網絡管理系統

基于國際標準傳輸層協議（TCP/IP），實現網上工作站之間實時信息傳輸及網絡系統的信息共享。所有工作站之間的信息交換、功能實現，在網絡環境下均能實現鏡像信息，任一工作站的實時更新或操作定義，其他各站實時同步變化，任一工作站的實時畫面可實時在任一監視器上顯示；任一工作站故障或退出不丟失信息也不影響系統功能。可支持雙以太網結構，并通過網橋和管理網進行信息交換，實現信息共享。

* 安全管理系統

平臺設置了豐富的權限管理功能，對不同用戶的系統訪問進行控制，確保信息安全，具體功能如下：

分系統、分區域、分功能進行配置授權，對不同的用戶開放不同權限，對每個子系統、每個樓棟區域、每個功能項的訪問都能進行授權訪問。

操作權限分為管理員、監控、監視三個等級，以區分不同的操作權限。管理員級擁有監控系統所有操作權限，可進行系統配置、權限分配管理等；監控級可以進行遙控、告警確認、數據備份等操作；監視級只能瀏覽信息。

管理員權限至少可分為兩類：中心管理員對全網的監控系統具有所有操作權限；分片區管理權限只對所轄區域的監控系統具有操作權限。

可對用戶、口令、備注信息、組織架構信息進行管理，采用多級密碼口令登錄。以用戶組的形式對組織架構進行管理，每個用戶組可以設定成員的權限和角色。

提供靈活的時間表功能，可設置時間表設定用戶的有效訪問時段，僅在有效訪問時段中允許用戶訪問。

4電力智能監控平臺在能耗管理中的應用

電力智能監控平臺能夠實時監視電力系統的運行參數，不斷地傳送到監控中心，提供能耗管理所需的信息和基礎性數據。

* 數據采集和分析

對整個系統范圍內的電能質量進行持續的數據采集與監測分析，對安裝在配電網絡中任何地點的電氣信號進行分析以識別任何電能質量擾動數據，進而分析其對系統和相應安裝地點設備產生的危害，包括且不限于：

波形捕捉。現場電能質量檢測裝置同步對所有的電壓電流信號進行波形捕捉，捕捉到的波形存儲在裝置內存中，并間隔地上送到工作站中用于顯示和分析。波形捕捉功能能夠由內部條件觸發（用戶自定義報警條件）或者外部條件觸發（外部信號或由用戶下發控制命令）。此特性能夠提供系統電壓驟降、驟升以及其他電壓擾動情況，包括擾動方向的判定。

諧波分析。系統提供完善的諧波分析功能，同時提供圖表顯示。可對電氣信號進行分析，尤其是故障錄波數據；可對事故造成的跳閘進行分析，并找出故障原因，解決問題，縮短停電時間。

* 分類統計

電力智能監控平臺能夠記錄各項電能消耗，并統計能源消耗情況，通過餅圖、柱狀圖等方式呈現。用戶可以將能耗分攤到各個部門、生產環節、成本中心等，或者按負荷類型進行分類（如照明、空調、生產等），并可按照不同的分類自動生成報表，幫助用戶建立有效的用能管理考核制度，為配電系統內部各用電單位的電能分配管理提供參考依據。

* 及時發現存在問題

通過對電力參數的實時分析，可及時發現電能消耗異常現象或發現潛在故障，從而使相關人員及時采取有效措施進行干預，避免嚴重故障的發生，從而減少設備維護費用，延長設備使用壽命，避免設備老化問題。

* 合理利用設備

通過平臺可設置與電力公司相匹配的賬單結構，預設峰、谷、平分時結構定義，統計能源數據，設置相應費率，計算賬單，并通過賬單分析合理調整設備運行的方式和周期，優化配電系統運行模式，對定時用電設備進行集中控制，使用戶合理有效地利用設備，節省能源費用消耗。

* 集中式管理

電力智能監控平臺實現了配電系統的遠程智能化集中管理，可以提高運行管理效率，降低運營成本，減少運行維護人員工作量，并提高供電可靠性，縮短停電時間，降低運行成本，減少火災、人員傷亡等嚴重事故的發生。

5.AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與國家能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

5.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維"一體化的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門了解醫院能源運行情況，關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，電氣火災監控系統，消防設備電源監控系統，防火門監控系統，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案，

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

（1）醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開閉所和10/0.4kV變電所，對高壓回路配置微機保護裝置及多功能儀表進行保護和監控，對0.4kV出線配置多功能計量儀表，用于測控出線回路電氣參數和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

（2）醫院變電所運維云平臺解決方案

AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力傳感器、無線通信、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

（3）醫院配電房綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員安全，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

（4）醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①　搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②　排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

③　區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④　同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

⑥　能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦　對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據；

⑧　能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

（5）醫院智能照明控制系統解決方案

醫院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統，在提升醫生和患者的體驗情況下大程度使用自然光照明，通過感應控制做到人來燈亮，人走燈滅或保持地強度照明，盡量解決照明用電。

ASL1000智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能有效避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標準導軌安裝。

安裝在控制現場的模塊主要有光照度傳感器、紅外傳感器和智能面板。有人經過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

（6）醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監管單位都能夠通過平臺直觀地看到每一棟建筑物中各類消防設備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現細節隱患、發生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內，相關報警和事件信息通過手機短信、語音電話、郵件提醒和APP推送等手段，就迅速能夠迅速通知到達相關人員。

（7）醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成，通過現場總線構成一套完整的預防電氣火災的監控系統，數據可集成至企業消控室監控系統。

醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實現對建筑電氣安全預警。現場設置的傳感器監測配電系統回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發出報警信號，重點關注門診樓、住院樓、醫技樓等區域漏電或者電纜發熱等問題。

（8）醫院消防設備電源監控系統解決方案

醫院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監控系統主要功能就是用于監測消防設備的工作電源是否正常，保障在發生火災時消防設備可以正常投入使用。

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態，區域分機通過二總線接收多臺傳感器的電壓、電流信息和開關狀態信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

（9）醫院防火門監控系統解決方案

醫院防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向安全區域擴散。

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（10）醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯動，提供應急照明和疏散路徑指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一鍵選擇疏散應急預案，提升人員逃生概率。

（11）醫院有源諧波治理系統解決方案

都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產生大量諧波，諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于醫院的精密化驗設備可能會產生干擾。

為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。

（12）醫院充電樁系統解決方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。電動自行車充電可采用投幣、掃碼充電方式，電動汽車支持IC卡和掃碼充電方式。遠程充電樁系統可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警；能夠遠程控制，提供財務報表和數據分析等功能。

（13）醫院醫療隔離電源解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002中規定：2類醫療場所在維持患者生命，外科手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用IT系統。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

6智慧消防平臺硬件配置方案

6.7電氣火災監控系統硬件配置方案

6.8消防設備電源監控系統硬件配置方案

6.9防火門監控系統硬件配置方案

6.10消防應急照明和疏散指示系統硬件配置方案

6.11有源諧波治理系統硬件配置方案

6.12充電樁運營收費平臺硬件配置方案

6.13醫療隔離電源解決方案硬件配置方案

7結語

通過對醫院電力系統數據的歸檔、統計、報表、分析，能夠大大提高配電系統的管理水平，節約電力系統運行成本，實現可靠、安全、先進、高效的供配電系統，提高供電可靠性和供配電系統的自動化水平。

參考文獻：

[1] 王嵐.醫院電力系統智能監控平臺的應用

[2] 安科瑞企業微電網選型手冊2021.10版

作者簡介：

韓歡慶，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事醫院能源管理系統的研發與應用。