医院供配电电力监控系统的应用- 上海电力电子展

本文分析了医院的供电系统特征，介绍了电力监控系统的构成，并分析了应用电力监控系统对医院的供电可靠性、电力经济运行、故障隐患提前识别的作用。该电力监控系统利用计算机、计量保护装置和总线技术，对中、低压配电系统的实时数据、开关状态及远程控制进行了集中管理。

该系统对全线的变电设备进行监控，并采集、分析变电设备的运行数据，从而为供电系统的调度、维护提供科学的依据。以确保牵引供电系统和全线的电力变配电系统安全可靠和经济运行。

随着社会经济发展，我国医疗卫生事业也取得了很大发展，但一些大型医院的建筑大部分都在20世纪建设，供电系统一般与主体建筑同时建设，存在着设备老化，安全隐患较多，智能化程度不高等问题。随着计算机信息技术在电力行业越来越广泛的应用，管理者已经不再满足于在固定的监控中心才能监控变配电现场的运行工况。郑州金特莱电力监控系统基于网络浏览器的Web架构方式，作为www网络应用的软件，其分布式的结构保证了发挥系统最大的效率。

医院因其工作的特殊性，还存在着人员密集、人流量大，病员的就诊和生活无法严格区分，楼宇设备、建筑医疗设备、病房医疗设备密集的特点。从供配电方面来看，第一，医院的供电负荷等级较高，供配电方式与其他民用建筑有较大区别，各种大功率仪器设备多，使用人员对用电专业知识比较缺乏，用电安全隐患较多，漏电流对病人构成了潜在的危险。此外，为贯彻落实《公共机构节能条例》，加强对医院的电力能耗监测和用能分析核算，需要引进智能电力监控系统，对供电系统实行实时监控，监测供电质量、电能消耗和电力安全保护。第二，根据目前国内众多配电系统的主流设计思路和发展趋势，配电的智能化、网络化目前应用已非常广泛，配电智能化系统在整个配电系统中的作用也是显得越来越重要，随着通信技术和软件技术的不断发展，我们有理由相信，配电系统的智能化对提升医院建筑的整体智能化水平将会起到积极的作用。

目前，供配电产业的发展及可靠性对国民经济的发展起着举足轻重的作用，全国各地重点工程项目、标志性建筑、大型公共设施等用户的急剧增加，对供配电系统的可靠性、安全性、实时性、易用性、兼容性及缩小故障影响范围提出了更高的要求。

智能电力监控系统的设计原则、系统构成及系统功能

(一)设计原则

根据可靠性和高效率配电管理的要求，智能电力监控系统的设计遵循下列原则。

1.系统的实用性。智能电力监控系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。应具有良好的可学习性和可操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。

2.系统的安全性。大型综合性医院的负荷等级大多为一级负荷，系统安全性显得尤为重要，要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时，还应符合中国或国际有关的安全标准。

3.系统的实时性。电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超负荷、不平衡等因素将会对配电设备造成巨大损害，这些因素的产生具有偶然性，所以对系统的实时性要求非常关键，不仅要能够实现实时监测，还应具有记录存储的功能。

4.系统的稳定性。由于智能电力监控系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，系统应有良好的稳定性。

5.系统的可扩展性。系统的设计并不是一成不变的，要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，如楼宇自动化控制系统(BAS)、管理信息系统(MIS)、消防控制系统等，为以后实现系统的扩展打下基础。

6.系统的易维护性。智能电力监控系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。

(二)系统结构

电力监控系统采用分层分布式结构，由设备层、网络层和站控层组成。

各现场仪表通过屏蔽双绞线RS485接口，采用MODBUS通讯协议总线型连接接入扩展卡，扩展卡插在监控主机上。

网络结构：系统采用间隔层、通讯层和网络层三层网络结构。

1.设备层由智能测量仪表单元组成。以总线形式接入站级层主控单元，传输介质采用屏蔽双绞线(RVVSP)。主要从电路测量和信号采集并与主控单元进行通信等功能。

2.网络层由通讯子站构成(即扩展卡)，主要是从设备层采集电力系统数据并执行调配以及通信协议的转换，然后接入站控层，将本站经处理的数据上传和接受站控层下传的设定参数或控制信号等指令。

3.站控层直接接收并处理从扩展卡上传的电参量信号。

(三)现场监控仪表的功能要求

1.配电房及重要科室

测量及显示内容：全电参量测量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限电能计量、复费率电能统计;谐波分量;电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算;电网电压电流正、负、零序分量测量。

2.普通楼层

测量及显示内容：三相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、四象限电能、功率因数、频率;单回路剩余电流、温度。多路继电器输出、支持消防联动、事件记录。

3.接口

RS-485接口，并采用Modbus-RTU等国际标准通讯协议。

(四)系统功能

电力监控计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各回路电力参数的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运行状况。

1.友好的人机交互界面（HMI）

标准的变配电系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直观显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。

2.用户管理

电力监控系统软件可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令外，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成该操作。

3.数据采集处理

电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要的信息量进行数据库存储。

4.事件记录和故障报警

智能电力监控系统对所有用户操作、开关变位、参量越限及其它用户实际需求的事件均具有详细的记录功能，包括事件发生的时间位置，当前值班人员事件是否确认等信息，对开关变位、参量越限等信息还具有声音报警功能，同时自动对运行设备发送控制指令或提示值班人员迅速排除故障。

5.保护信息管理

管理保护定值和保护动作信息，提供有关查询。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表、操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。

相关参数：

1. 重要遥测更新周期：<2S

2. 一般遥测更新周期：<3S

3. 事故时遥信变位传送时间：≤1S

4. 事故推画面时间：<2S

5. 模拟量测量综合误差：<0.5%

6. 电网频率测量误差：<0.01Hz

7. 调用画面响应时间：1S~3S

8. 单元控制装置接受命令到开始执行时间：≤1S

9. 网络速率：100兆或1000兆

10. 事件记录正确率：≥99.9%

11. 遥调正确率：100%

12.遥测正确率：≥99.9%

13. 海拔高度：≤4000m

14.工作环境温度范围：-20℃~+65℃

15. 存储环境温度范围：-40℃~+85℃

16. 相对湿度：≤95%（25℃）

17.在实时数据库容量支持到10000点基本保持以下系统指标：

18. 系统使用寿命：≥10年

19.系统平均无故障时间：系统MTBF≥30000小时

20.CPU负载：正常情况下负荷率≤15%（任意5分钟内平均）

事故情况下负荷率≤35%（任意1分钟内平均）

智能电力监控系统的优点

传统的配电系统是基于各种模拟量的直接读取，各种仪表分布分散，且各种运行数据都具有即时性，可能在某个时段前后，各个供电参数有截然不同的变化。所以要对传统的供配电系统改造，引进智能电力监控系统，利用智能电力监控系统强大的功能，实现对系统的即时功耗、供电质量、漏电流、配电干线温升的实时监控，观测电参数的变化和各种异常情况。在电脑中记录连续的运行数据变化，通过回顾追诉事件发生的过程，对配电系统实行24小时监控，为医院的供电保障和能耗分析提供决策依据。设置各种电参数运行上下极值，提前发现各种事故隐患，及时排除故障，提升整个配电系统的安全运行水平，保障医院的供电安全和病员的生命安全。

智能电力监控系统的的完善既可提高安保人员的工作效率，同时也可以最大限度的提升变电站的安防等级，使变电站成为一个现代化智能安防的典范。这就要求在变电站的智能电力监控系统的方案设计中充分考虑可能完善的整体规划，并围绕当前应用需求的特点本着实用与发展相结合的总体原则，以满足目前的应用为出发点，合理优化设计方案;并兼顾未来的应用需求和技术发展，为系统在技术上提供有效的平滑过渡环境。保障电站内的正常安全的工作环境，以及在突发事件发生时能够按照相应预案进行有效地组织管理和科学合理地调度指挥，就是对安防系统的最基本要求。

随着社会和科学技术的发展，配电系统的智能化已经成为一种发展趋势，可提升医院建筑的整体智能化水平，极大方便医院的供电安全管理和能耗管理，实现对医院配电系统的实时监控，及时消除各种用电安全隐患，便于电能的远程抄表及分析研究，为管理者提供各种节能技术参考。配电系统的智能化改造应用必将会在医院的后勤管理中发挥越来越重要的作用。

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