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淺談醫院電力系統智能監控平臺在能耗中的應用
任運業
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：隨著科學技術的高速發展，智能電力系統在各個領域的應用越來越廣泛，醫院作為用電大戶，更加需要實現電力系統智能化，在保證醫院用電安全的基礎上實現節省能耗的目的。醫院電力系統智能監控平臺的應用，其信息化自動化的特征，對耗能數據進行采集分析，并將數據進行反饋與傳輸，這種模式具有非常顯著的優勢，不僅深層的挖掘了節能潛力，也保證了電力配送的可靠性。
關鍵詞：醫院電力系統，智能監控平臺，能耗，應用，分析
0引言
電力智能監控平臺的使用是建立在供電新設備基礎上的，再通過相應的監控設備始終保持運行狀態的一種信息管理系統，這種方式的運用，在很大程度上改變了供電維護人員的工作狀態，對于值守在現場的工作人員更加輕松，在醫院里對其進行應用，解放了勞動力的同時，也使醫院電力系統在經濟性、安全性、可靠性等方面的需求得到了保障。
1醫院電力系統智能監控系統的主要平臺
1.1能耗平臺
應用在醫院的智能監控系統要求較高，由于醫院能耗量巨大，所以能耗監測平臺質量得過硬，主要涵蓋了5個模塊，分別為能效監測模塊、環境監測模塊、設備監控模塊、統計分析模塊以及系統設置模塊，在這5個模塊中在其中起到重要作用的是能效監測管理模塊，同時也是平臺構建的難點內容。在醫院中高、低壓設備是標配，主要是為了保證醫院用電安全，而智能電力監控系統在使用中主要起到的作用就是對于監控對象實施實時監控，尤其是開關柜、應急發電機組以及輸電變壓器這些用電設備的正常運行狀態，通過智能監控平臺能夠及時對用電設備的工作狀態進行了解。
這種能耗平臺采用的接入方式，一般都是支持儀表接入協議模式的，基于這種模式下任何計量器具在任何介質中產生的相關參數都能被采集，并且對這些能耗數據進行計算，并通過系統平臺進行完整的展示。智能平臺的權限具有非常嚴格的控制特征，在使用時可以根據醫院的實際管理需求來設置相關權限，這樣醫院當中各個部門的節能負責人，在開展查看能耗信息工作的時候，只能對自己所對應的負責區域進行查看；而審計部門在這種權限的設置下，能夠對每一個用電區域所產生的能耗定額完成情況進行查看，當然我院在此方面還有待加強。智能監控平臺的顯著特征，就是整體架構的統一性，并對模塊化技術進行了充分利用，在此基礎上醫院在開展其他各項工作時，所獲得的開發和部署環境都具備較強的統一性，系統本身所具備的功能，可以對各個系統的相互集成工作與數據交換工作輕松的完成，對于未來工程的數據接口進行集成，使其集成到現有的系統當中也是非常容易的, 進而使該系統在擴展與升級方面的需求得到了保證。
1.2 故障檢測平臺
故障監測平臺是該系統中針對故障問題設計的應用系統，當平臺出現故障問題時，能夠及時發現與處理。通過該平臺的使用當線路運行中只要產生了能耗數據，就能實時進行采集，并將采集到的相關標準數據輸入到系統當中的控制中心，然后再將其與測出的數據之間進行多方面比較。經過相關數據分析一旦發現其中存在故障信息，可以直接通過故障處理系統將故障問題及時進行反饋，并做出相應的報警和預警反應。
2電力系統智能監控平臺在醫院內的具體應用分析
電力系統智能監控平臺在實際應用中，表現形式主要就是對“智能化"的體現，然而智能化就是對自動控制技術的充分利用。在醫院中對電力系統實現實時監控的目的，就是保證采集到的所有用電設備能耗數據，都能通過該系統及時的進行傳輸，從而在相應數據處理中心得到及時處理。
2.1關于能耗監測平臺在醫院的具體應用分析
醫院每一天的電能能耗都是非常巨大的，產生的能耗數據量可想而知，因此實時節能管理是勢在必行的，傳統人工統計能耗數據的方式，僅能粗略的對數據進行采集，在能耗數據的分類、分項等方面都不夠詳細，在對醫院能耗進行評估時缺乏合理性，這在落實節能責任到各個負責人的計劃時非常困難。能耗監測平臺系統在醫院當中得到充分的應用，能夠諸方面了解醫院建筑和各個用電設備具體分布以及實際運行情況，并結合實際對各個儀表進行合理化的增減，合理化的對使醫院能耗進行分類與分項計量工作，促使醫院在遠程操控電能采集與監測的需求方面能夠得到滿足，各個用電單位在開展核算管理工作與考核管理工作時也能夠獨立完成。該系統在使用過程中顯示出了非常強大的記錄功能，醫院當中所有產生的能耗數據、能源數據，通過智能監控分析手段得到實際使用情況，并將這些內容進行記錄，這有利于醫院節能潛力的充分挖掘。相關管理人員在實際操作的時候，僅僅對著電腦屏幕操作，就能夠對醫院所有用電設備在運行中產生能耗情況實施實時監控，這對于醫院而言不僅工作方式更加便捷，還為醫院在人力與物力方面大大縮減了開支。
2.2關于所有能耗數據的采集應用分析
應用于醫院的智能監控平臺，需要對整個醫院內所有用電設備產生的能耗數據進行采集，這些用電設備在實際運行中對于電能的消耗是巨大的，為了嚴格控制能耗，對其產生的數據進行采集是非常有必要的。但是有些供電設備具有一定的特殊性，對其產生相關電能能耗參數進行采集的時候，還需要采用人工這種傳統方式開展采集工作，以保證采集的相關數據的準確性。同時，能耗數據采集工作在實際開展的過程中，需要保證所有用電設備處于監控范圍之內，而且這些用電設備的運行狀態保持在良好狀態，在這種情況下才能使醫院持續經濟效益的發展目標得以實現。
2.3關于自動生成能耗報表系統在醫院的應用分析
在電力系統智能監控平臺中重要的一項功能，就是對醫院所產生的所有能耗報表能夠自動生成，這就要求監控平臺具備非常強大的功能，能夠實時的針對醫院內全部的用電設備進行監控，將所有用電設備運行中產生的能耗數據進行采集，并針對這些數據進行深入分析，及時進行整理工作并及時予以存儲，然后自動生成所有能耗的數據報表。相關工作人員針對設備運行情況開展相關工作時，可以直接對相關數據信息進行調用，促使能耗問題的表現更加具有直觀性。
3AcrelEMS-MED醫院能源綜合管理平臺
3.1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。
3.2平臺拓撲圖
3.3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。
應用場景 | 型號 | 圖 片 | 保護功能 |
能耗管理云平臺 | AcrelCloud-5000 |
| 采用泛在物聯、云計算、大數據、移動通訊、智能傳感等技術手段可為用戶提供能源數據采集、統計分析、能效分析、用能預警、設備管理等服務，平臺可以廣泛應用于多種領域。 |
智能網關 | Anet系列網管 |
| 采用嵌入式硬件計算機平臺，具有多個下行通信接口及一個或者多個上行網絡接口，作為信息采集系統中采集終端與平臺系統間的橋梁，能夠根據不同的采集規約進行水表、氣表、電表、微機保護等設備終端的數據采集匯總，并使用相應的規約轉發現場設備的數據給平臺系統。 |
高壓重要回路或低壓進線柜 | APM810 |
| 具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。 |
APM520 |
| 三相全電量測量，2-63次諧波，不平衡度，支持付費率，越限報警，SOE,4-20mA輸出。 | |
低壓聯絡柜、出線柜 | AEM96 |
| 三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信"和“遙控"功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統，SCADA系統和能源管理系統中。 |
動力柜 | ACR120EL |
| 測量所有的常用電力參數，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯網功能，非常適合于實時電力監控系統。 |
DTSD1352 |
| DIN35mm導軌式安裝結構，體積小巧，能測量電能及其他電參量，可進行時鐘、費率時段等參數設置，精度高、可靠性好、性能指標符合國標GB/T17215-2002、GB/T17883-1999和電力行業標準DL/T614-2007對電能表的各項技術要求，并且具有電能脈沖輸出功能；可用RS485通訊接口與上位機實現數據交換。 | |
AEW100 |
| 三相全電量測量，剩余電流、2-63次諧波，支持付費率，量值、電纜溫度，可選2G/4G通訊。 |
3.4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。
應用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統后臺 | 電力監控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數據的實時采集、數字通信、遠程操作與程序拉制、權限管理、車件記錄與告營、故障分析、各類報表 |
通訊層 | 智能網關 | Anet系列 |
| 8個RS485串口 2kV隔離， 2個以太網接口，支持Modbus RTU、IEC-60870-5-101/103/ 104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持Modbus RTU、Modbus TCP、IEC-60870-5 -104等上傳協議、支持多中心不同數據服務要求，支持斷點續傳，裝置電源:220V AC/DC。 |
35KV、10KV | 微機保護裝置 | AM6-x |
| 相間電流速斷保護，相間xian時電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警。 |
35KV\10KV進線側 | 電能質量在線監測裝置 | 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/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
35KV/10KV測量 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
35KV\10KV帶電顯示裝置 | 智能操控裝置 | ASD500 |
| 5寸大液晶彩屏動態顯示一次模擬圖及彈簧儲能指示、高壓帶電顯示及閉鎖、驗電、核相、3路溫溫度控制及顯示、遠方/就地、分合閘、儲能旋鈕預分預合閃光指示、分合閘完好指示、分合閘回路電壓測量、人體感應、柜內照明控制、1路以太網、2路RS485、1路USB接口、GPS對時、高壓柜內電氣接點無線測溫、全電參量測溫、脈沖輸出、4～20mA輸出； |
35KV\10KV弧光保護 | 弧光保護裝置 | ARB5-x |
| 主控單元，可接20路弧光信號或4個擴展單元，配置弧光保護（8組）、失靈保護（4組）、TA斷線監測（4組）、11個跳閘出口； |
35KV\10KV配電柜 | 無線測溫 | ATE400（PT柜選用ATE200） |
| 監測母線、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，也可以上傳至監控系統。電源分為內置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ |
0.4KV進線 | 多功能網絡電力儀表 | APM-520(96外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
電能質量在線監測裝置 | 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/閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G，16D0＋22D1，通訊2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口支持U盤讀取數據，支持61850協議。 | |
測溫監控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 監測母線、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，也可以上傳至監控系統。電源分為內置電池式和感應取電式，固定方式有螺栓固定，表帶式捆綁，測溫范圍-50℃-125℃，精度±1℃ | |
0.4KV濾波柜 | 有源諧波治理系統 | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償， |
0.4KV補償柜 | 有源無功補償系統 | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中，能根據電網中負載功率因數的變化通過控制器控制電力電容器投切進行補償,無功功率補償裝置采用散件組成方案，主要以電容電抗、投切開關、控制器等組成。 |
0.4KV饋線 | 多功能網絡電力儀表 | APM-510(72外型) |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統計、電能質 |
電氣火災監測模塊 | ARCM200系列 |
| 三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvar h、Hz、cos中) ， 視在電能、四象限電能計量， 單回路剩余電流監測，4路溫度監測，2路繼電器輸出，4路開關量輸入，事件記錄，內置時鐘，點陣式LCD顯示， 2路獨立RS 485/Modbus通訊 | |
測溫監控裝置 | ARTM-Pn-E |
| 無線測溫采集可接入60個無線測溫傳感器；U、I、P、Q等全電參量測量；2路告警輸出；1路RS485通訊； | |
無線測溫傳感器 | ATE400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5A，測溫范圍-50-125C，測量精度±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 |
| 測量型互感器，采集交流電流信號 |
4總結
綜上所述，對于醫院而言用電量是非常可觀的，基于綜合考慮醫院建筑實現智能化是勢在必行的，在當前階段已經相當普及了。對于醫院而言具備性能良好的電力系統智能管理平臺是至關重要的，能夠對醫院的科技化水平評判產生直接的影響。本文針對智能電力系統只能監控平臺展開了深入分析，希望醫院內部的供電設備在實際運行中，對于安全性、可靠性、實惠性的基本要求得到保障。
參考文獻：
[1]曹建峰.醫院電力系統智能監控平臺在能耗中的應用分析
[2]許小斌.醫院電力系統智能監控平臺在能耗中的應用[J].電子測試, 2020（03）：028.
[3]錢馳勛.淺析智能電力監控系統在三級醫院配電系統中的應用[J].中小企業管理與科技, 2020(17):2.
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊2020.06版．
[5] 安科瑞用戶變電站變配電監控解決方案2021.10
作者簡介：
任運業，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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