淺談醫院配電系統中智能電力監控系統的應用

摘要：隨著社會的發展，醫療衛生事業也有了很大發展，但一些大型醫院的建筑大部分都比較久遠，供電系統一般與主體建筑同時建設，存在著設備老化、安全隱患較多、智能化程度不高等問題。從供配電方面來看，醫院的供電負荷等級較高，供配電方式與其他建筑有很大區別，大功率儀器設備較多，用電安全隱患較大，對病人構成了潛在的危險。為加強對醫院的電力能耗監測和用電量分析核算，需要引進智能電力監控系統，對供電系統整個進行實時監控，監測供電質量、電能消耗和電力安全保護。

關鍵詞：供電；醫院；電力監控系統

1.智能電力監控系統的功能

（1）采集和監控醫療設備的用電信息。智能電力配電系統可以收集設備的開關量與模擬量，形成直觀的數據，投射到系統監控主機上面，由監控系統進行儲存并實時更新，主要監控范圍包括高壓進出線、直流屏、變壓器、低壓進出線等設備的運行參數。并實時顯示醫院各條供電線路的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、電能、功率補償因數、頻率、開關位置狀態等參數信息。并且保證各項數據更新時間間隔小于3s，這樣后勤人員才能的掌握各項電路的運行狀態，再出現線路故障的問題時能夠讓后勤人員夠快速的判斷故障發生點。這樣同時提高了工作效率也節約了人力成本。

（2）歷史數據庫以及管理。智能電力監控系統有效的功能之一就是能夠儲存歷史數據的歷史數據庫。跟以往老的醫療設備的信息采集處理相比較，這個歷史數據庫不僅能夠將配電系統中的所有的遙測遙信數據完整方便的保存下來更重要的是，不同的數據能夠進行不同的科學分析，通過分析然后生成不同的數據曲線，這種方式大大的減輕了工作人員的工作負擔，減少了錯誤的發生，也更易于發現安全隱患。

（3）報警報告風險。當醫院的配電系統出現供電問題或開關問題，比如開關變位時，智能電力監控系統檢測到，能夠馬上做出警報信號，而且還能夠用多種形式彈出多個警告窗口，通過屏幕音響告知相關的工作人員。并支持以短信的方式告知后勤人員。后勤人員發現之后，就能夠通過智能電力監控系統的警報功能，及時發現出現問題的原因以及地區，能夠及時的對發生故障的地區進行分析，對故障的處理速度有了很大程度的提升。并且每次警報，每次故障的處理都會被存儲到歷史的數據庫之中，為之后進行故障分析提供數據。

（4）用戶權限功能。為了安全管理配電監控系統，它可以根據醫院后勤人員的崗位和責任的不同，給予他們不同的操作權限以及操作步驟，限制其他身份不符的人員進行相關操作，更大程度上保障了系統操作安全。

（5）電能報表查詢與打印、系統負荷實時、歷史曲線。充分利用電力監控系統自身智能化的特點，對相關回路往年的月度、季度、年度的用電量，以及電流、電壓的波動數據進行匯總，自動生成曲線圖，并能夠直接導出打印。

2.智能電力監控系統的系統架構

2.1通訊接口層

能夠實現現場間隔層、監控管理層之間進行信息互換，從而輔助完成自動化裝置的連接，保障了物理通訊的轉換。它主要包含了網關、數據交換機等相關核心網絡設備。

2.2監控管理層

后臺的監控設備組成的層次就為監控管理層，它是整個系統的交通樞紐以及控制中心主站監控服務器以及變電所中子站客戶端。它的作用可以使配電系統數據的安全性得到提升，同時可以設置數據庫冗余。

2.3現場間隔層

現場間斷層里面含有的智能設備的主要功能是實現測量、控制、監控、保護、操作等。

3.智能電力監控系統在醫院配電系統中的應用

由于醫院配電站過于分散而且管理人員不足，無法實時監測用電設備狀態。在沒有引入智能電力監控系統之前，電站的管理維護人員不能很好的把握清楚電站負荷的運行狀態，所以對負荷的分配也不是很平均；另外管理人員對電路的故障分析也十分困難，根本無法做到提前預警，這種人工的管理模式已經跟不上醫院的日益發展。針對這些問題，醫院引進智能電力監控系統，在引進后，上述問題都得到了很好的解決。它將智能網絡儀表采集的數據實時進行反饋，使得電站的管理人員能夠及時了解運營情況，發現故障節點，并且實時記錄運行數據。

3.1醫院配電系統的相關負荷分配變得更加有利

在近幾年中，醫院中病患人數的數量逐漸變多，與之相同，醫院醫療醫護等相關工作人員的工作難度以及工作強度有了很大程的的上升。所以，為了加快診治的效率，提高治療的速度，醫院都購買引進了很多的醫療設備。而如此多的醫療設備如何能夠快速而且安全的進入到相關的電網之中，正是很多的醫院面臨的很嚴重的一個問題。運用智能電力監控系統能夠給醫院后勤人員提供醫院電力運行的歷史以及實時數據，并創建歷史運行負荷的圖表用于監督運行狀況，更好的制定出符合醫院的用電方式。運用智能電力監控系統使大型的醫療設備接入，放置，安排的更加合理。大大的降低了事故風險。

3.2相關工作人員的維修速度得到了提高

平常的小型配電站運行管理人員較少，數據采集簡單配電站可以用人工去記錄各種數據，而醫院數據過于龐大繁雜，用人工記錄往往會提高相關工作人員的工作量，甚至導致無法發現故障點。而使用智能電力監控系統，可以解決這些問題，它能夠對各種數據加以記錄，自動生成相關的報表以及曲線圖，使得運行報告更加清晰的呈現在維修檢測人員面前。快速查找到故障點及時的處理，避免進一步擴大影響范圍。

4.智能電力監控系統的優勢

傳統的配電系統以各種模擬量直接讀取為核心的，所有的儀器的運行數據都是即時的，而且所有的儀表數據分布的都過于分散，也不方便統計，所以傳統的配電系統就只能讀取在某一個時間節點，供電參數的變化，但是又無法記錄。所以才應該引入智能電力監控系統，積極的對傳統的供電配電系統進行改造，合理的利用功能*的智能電力監控系統，供電系統的供電質量、電流流量、實時消耗以及配電線路溫度變化情況都能夠被實時的監控，所觀測區域的點的參數的改變以及其他用電的異常情況也能及時被發現。還能夠24h不間斷的記錄配電系統運行時的相關數據的變化，能夠及時的被管理人員發現回溯問題事件發生的全過程，同時為醫院做好相關的能耗分析提供了理論性的依據。另外，通過設置各個設備電參數的變化區間的極值可以很早發現安全隱患，避免出現嚴重的安全事故。將智能電力監控系統引入到配電系統當中，能夠體現出該系統投資少、見效快、實施簡單的特點。歷史運行數據的存儲，使得故障分析更有據可查，圖紙、報表的信息化處理，使得工作效率與管理水平也得到了提高。

5.存在的問題

很多醫院的配電系統現狀并不容樂觀，大多數的設備配置都比較落后，不支持對其數據的采集。而且較為簡單，相關的運行維護人數也不足，對于這部分的管理也大多呈現隨意、粗放的形式，所以在普及智能電力監控系統的時候有一定的難度。

6.AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

6.1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。

6.2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，

6.3平臺拓撲圖

6.4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。

（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。

7.相關平臺部署硬件選型清單

7.1電力監控系統硬件配置

7.2變電所運維云平臺硬件配置

7.3電房綜合監控系統硬件配置方案

7.7電氣火災監控系統硬件配置方案

7.8消防設備電源監控系統硬件配置方案

7.9防火門監控系統硬件配置方案

7.11有源諧波治理系統硬件配置方案

7.12充電樁運營收費平臺硬件配置方案

8結語

如果醫院的配電系統合理地應用了智能電力監控系統，那么這個系統不僅能夠實時監控醫院配電系統的運行狀況，還能夠及時發現配電系統的安全隱患，這樣配電系統的安全就得到了保障，有了更加堅實的基礎。在以后醫院的建設以及醫院的改造工作中，應該更加做好這種智能電力監控系統在醫院中的應用，提高醫院的工作效率，提升醫院的服務質量，讓醫院的用電得到保障，做到“高質量不斷電"。隨著通信技術和軟件技術的不斷發展，我們有理由相信，配電系統的智能化對提升醫院建筑的整體智能化水平將會起到積極的作用。

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