淺談醫院配電系統中智能電力監控系統的應用

摘要：隨著社會的發展和醫療技術的進步，醫療衛生事業對電力系統的需求和依賴程度也在不斷增加。由于大型醫院建筑的年代久遠，其供電系統往往存在設備老化、安全隱患多、智能化程度不夠等問題。同時，醫院作為一種特殊的機構，其供電系統的穩定性和安全性直接關系到患者的生命安全和醫療設備的正常運行。

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

1.1 數據采集與處理：可以收集醫院內各種醫療設備的開關量和模擬量，形成直觀的數據，并投射到系統監控主機上，由監控系統進行儲存并實時更新。這些數據包括高壓進出線、直流屏、變壓器、低壓進出線等設備的運行參數，能夠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。

1.2 實時畫面：智能電力監控系統中呈現的實時圖像功能指的就是一次接線圖，其能夠時刻顯示醫院配電程序的運行情況、電流和電壓的強弱以及諧波畸變率等的實際狀況，方便相關工作者能夠實時查看配電程序的運轉狀態，更有利于維護工人隨時進行修理。

1.3 歷史數據庫：如果和訊息搜集與治理功能對比來講，智能電力監控系統的歷史訊息數據庫不但能夠更為完備的存儲配電系統的各類遙信和遙測數據，還可以針對各種類別的數據展開科學、合理的解析，從而創建出在各個階段中系統運營的曲線圖，在很大程度上降低了相關工作者的工作量。

1.4 報警功能：在醫院的配電程序出現類似于開關移位的狀況時，智能電力監控系統就會發送預警訊號，用音效和圖像彈窗的預警方式來提醒相關工作者。另外監控程序提出的預警狀況、預警原因、設施運轉狀況等訊息都會自主的存儲于歷史數據庫內，進而方便相關工作者隨時查看，也為配電系統的不良問題帶來了參考依據。

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

3.1數據采集與處理：智能電力監控系統可以采集醫院配電系統中各種設備的運行數據，如電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率等，并進行實時處理和分析。這些數據不僅用于監測配電系統的運行狀態，也為醫院的能源管理和節能減排提供了重要的參考依據。

3.2 實時監控與報警：智能電力監控系統可以通過實時監控畫面，顯示醫院配電系統的實時運行狀態和參數，如電流和電壓的強弱、諧波畸變率等。一旦出現異常情況，系統會立即發出報警信號，并顯示相應的故障信息，以便維護人員及時進行維修和處理。

3.3 歷史數據存儲與分析：智能電力監控系統能夠存儲配電系統的歷史運行數據，并對其進行分類、統計和分析。這些數據可以為醫院制定更加合理的能源管理策略提供支持，如根據設備的實際運行狀態和負載情況，優化設備的開關時間和頻率，以提高系統的運行效率和能源利用效率。

3.4 遠程監控與管理：智能電力監控系統可以通過互聯網或移動終端進行遠程監控和管理，方便管理人員隨時隨地了解醫院的配電系統運行情況，并做出相應的管理和調控決策。

3.5 安全防護：智能電力監控系統還具有完善的安全防護功能，可以對配電系統進行全面的安全監控和保護，防止非法入侵和破壞電力設備。

4.智能電力監控系統的優勢

提高用電管理水平：通過智能電力監控系統，醫院可以對各個用電環節進行實時監控和數據分析，幫助管理人員更好地了解電力設備的運行狀態，及時調整用電策略，降低能源消耗和管理成本。

提高電力調度效率：智能電力監控系統可以實現遠程監控和控制，讓醫院管理人員可以隨時隨地了解電力設備的運行情況，從而更好地進行電力調度和資源分配，提高電力資源的利用效率。

保障用電安全：智能電力監控系統可以對電力設備進行實時監測和預警，及時發現和解決潛在的用電安全隱患，保障醫院用電安全。

節能減排：通過智能電力監控系統，醫院可以更好地了解和掌握電力設備的運行情況和能源消耗情況，從而采取針對性的節能減排措施，降低醫院的能源消耗和環境污染。

提升醫院形象：智能電力監控系統可以為醫院提供現代化的用電管理方案，提升醫院的技術形象和管理水平，為醫院的可持續發展提供有力支持。

5.存在的問題

目前，很多醫院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進行了設計，建立了基于云平臺的“監、控、維”一體化的能源管理系統，幫助醫院后勤管理部門更好地了解和掌握醫院能源的運行情況，及時發現和解決潛在的問題，提高了運維效率和管理水平，為醫院的可持續發展提供了有力的支持。

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。

能耗監測：通過在醫院的各個用能環節安裝智能電表、水表等設備，實時監測水、電等能源的消耗情況，并采集相關數據。

數據處理：對采集到的能耗數據進行分析和處理，包括數據清洗、歸類、計算等，以得到各種能耗指標，如單位面積能耗、人均能耗等。

能耗分析：利用各種能耗指標，對醫院的能耗情況進行分析，發現能源消耗的熱點和瓶頸，提出相應的節能措施和優化建議。

能耗可視化：通過圖表、圖形等方式，將醫院的能耗數據和指標呈現出來，讓醫院管理者更直觀地了解醫院的能耗情況，便于發現和解決問題。

能耗管理：根據能耗分析結果，制定相應的能耗管理制度和規范，建立能耗考核評價體系，提高全院工作人員的節能意識。

能耗預測：利用歷史數據和預測模型，對醫院的未來能耗趨勢進行預測，為醫院的能源規劃和發展提供參考。

節能技術推廣：引進先進的節能技術和設備，如節能型醫療設備、綠色建筑材料等，降低醫院的能源消耗。

培訓與宣傳：開展節能減排方面的培訓和宣傳活動，提高全院工作人員的節能意識和技能水平。

與第三方合作：與專業的能源管理公司、技術提供商等開展合作，引進先進的能源管理理念和技術手段，提高醫院能源管理的水平。

（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?，F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醫用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

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ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、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:220VAC/DC。
35KV、10KV	微機保護裝置	AM6-x		相間電流速斷保護，相間限時電流速斷保護（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。
35KV10KV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 量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控
35KV10KV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；
35KV10KV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； 擴展單元，多可以插接6塊擴展插件，每個擴展插件可以采集5路弧光信號： 弧光探頭，可安裝于中壓開關柜的母線室、斷路器室或電纜室，也可于低壓柜?；」馓筋^的檢測范圍為180°，半徑0.5m的扇形區域；
35KV10KV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 量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控
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。 補償方式:線性補償，全響應時間<5ms，瞬時響應時間≤100us;補償效果:≥0.99，可補償容性無功和感性無功，濾除5、7、9、11、13次以內的諧波;自身損耗:≤2%，效率:>98%;監控以及顯示具備遠程通訊接口，可以通過PC機實時監控;具有人性化的人機交互界面，可通過該界面看到系統和本體的實時電能質量信息，操作簡單，可以遠控，也可以本控;標準模塊化設計，縮短交付周期，同時提高了使用的可靠性和可維護性。
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 量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、AO模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態監控
電氣火災監測模塊	ARCM200系列

	三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、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RS485/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

審核編輯 黃宇