浅谈医院配电系统中智能电力监控系统的应用

摘要：随着社会的发展和医疗技术的进步，医疗卫生事业对电力系统的需求和依赖程度也在不断增加。由于大型医院建筑的年代久远，其供电系统往往存在设备老化、安全隐患多、智能化程度不够等问题。同时，医院作为一种特殊的机构，其供电系统的稳定性和安全性直接关系到患者的生命安全和医疗设备的正常运行。

关键词：供电；医院；电力监控系统

1.智能电力监控系统的功能

1.1 数据采集与处理：可以收集医院内各种医疗设备的开关量和模拟量，形成直观的数据，并投射到系统监控主机上，由监控系统进行储存并实时更新。这些数据包括高压进出线、直流屏、变压器、低压进出线等设备的运行参数，能够实时显示医院各条供电线路的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、电能、功率补偿因数、频率、开关位置状态等参数信息。

1.2 实时画面：智能电力监控系统中呈现的实时图像功能指的就是一次接线图，其能够时刻显示医院配电程序的运行情况、电流和电压的强弱以及谐波畸变率等的实际状况，方便相关工作者能够实时查看配电程序的运转状态，更有利于维护工人随时进行修理。

1.3 历史数据库：如果和讯息搜集与治理功能对比来讲，智能电力监控系统的历史讯息数据库不但能够更为完备的存储配电系统的各类遥信和遥测数据，还可以针对各种类别的数据展开科学、合理的解析，从而创建出在各个阶段中系统运营的曲线图，在很大程度上降低了相关工作者的工作量。

1.4 报警功能：在医院的配电程序出现类似于开关移位的状况时，智能电力监控系统就会发送预警讯号，用音效和图像弹窗的预警方式来提醒相关工作者。另外监控程序提出的预警状况、预警原因、设施运转状况等讯息都会自主的存储于历史数据库内，进而方便相关工作者随时查看，也为配电系统的不良问题带来了参考依据。

2.智能电力监控系统的系统架构

2.1通讯接口层

能够实现现场间隔层、监控管理层之间进行信息互换，从而辅助完成自动化装置的连接，保障了物理通讯的转换。它主要包含了网关、数据交换机等相关核心网络设备。

2.2监控管理层

后台的监控设备组成的层次就为监控管理层，它是整个系统的交通枢纽以及控制中心主站监控服务器以及变电所中子站客户端。它的作用可以使配电系统数据的安全性得到提升，同时可以设置数据库冗余。

2.3现场间隔层

现场间断层里面含有的智能设备的主要功能是实现测量、控制、监控、保护、操作等。

3.智能电力监控系统在医院配电系统中的应用

3.1数据采集与处理：智能电力监控系统可以采集医院配电系统中各种设备的运行数据，如电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等，并进行实时处理和分析。这些数据不仅用于监测配电系统的运行状态，也为医院的能源管理和节能减排提供了重要的参考依据。

3.2 实时监控与报警：智能电力监控系统可以通过实时监控画面，显示医院配电系统的实时运行状态和参数，如电流和电压的强弱、谐波畸变率等。一旦出现异常情况，系统会立即发出报警信号，并显示相应的故障信息，以便维护人员及时进行维修和处理。

3.3 历史数据存储与分析：智能电力监控系统能够存储配电系统的历史运行数据，并对其进行分类、统计和分析。这些数据可以为医院制定更加合理的能源管理策略提供支持，如根据设备的实际运行状态和负载情况，优化设备的开关时间和频率，以提高系统的运行效率和能源利用效率。

3.4 远程监控与管理：智能电力监控系统可以通过互联网或移动终端进行远程监控和管理，方便管理人员随时随地了解医院的配电系统运行情况，并做出相应的管理和调控决策。

3.5 安全防护：智能电力监控系统还具有完善的安全防护功能，可以对配电系统进行全面的安全监控和保护，防止非法入侵和破坏电力设备。

4.智能电力监控系统的优势

提高用电管理水平：通过智能电力监控系统，医院可以对各个用电环节进行实时监控和数据分析，帮助管理人员更好地了解电力设备的运行状态，及时调整用电策略，降低能源消耗和管理成本。

提高电力调度效率：智能电力监控系统可以实现远程监控和控制，让医院管理人员可以随时随地了解电力设备的运行情况，从而更好地进行电力调度和资源分配，提高电力资源的利用效率。

保障用电安全：智能电力监控系统可以对电力设备进行实时监测和预警，及时发现和解决潜在的用电安全隐患，保障医院用电安全。

节能减排：通过智能电力监控系统，医院可以更好地了解和掌握电力设备的运行情况和能源消耗情况，从而采取针对性的节能减排措施，降低医院的能源消耗和环境污染。

提升医院形象：智能电力监控系统可以为医院提供现代化的用电管理方案，提升医院的技术形象和管理水平，为医院的可持续发展提供有力支持。

5.存在的问题

目前，很多医院配电系统现状并不容乐观，大多数的设备配置都比较落后，不支持对其数据的采集。而且较为简单，相关的运行维护人数也不足，对于这部分的管理也大多呈现随意、粗放的形式，所以在普及智能电力监控系统的时候有一定的难度。

6.AcrelEMS-MED医院能源管理平台

6.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、智慧用电相关指标以及其他用能指标，并与国家能源政策与用能模式改革结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。

6.2平台组成

安科瑞医院能源管理系统从数据采集、设备控制、数据分析、异常预警、运维派单、系统架构和综合数据服务等方面进行了设计，建立了基于云平台的“监、控、维”一体化的能源管理系统，帮助医院后勤管理部门更好地了解和掌握医院能源的运行情况，及时发现和解决潜在的问题，提高了运维效率和管理水平，为医院的可持续发展提供了有力的支持。

6.3平台拓扑图

6.4平台子系统

（1）医院电力监控解决方案

电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高医院供电可靠性。

电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。

（2）医院变电所运维云平台解决方案

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

（3）医院配电房综合监控系统解决方案

Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、除湿机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。

（4）医院能耗管理系统解决方案

对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量，对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各科室建筑能耗经济指标及绩效考核指标，发现能源使用规律和能源浪费情况，提高人员主动节能的意识。

能耗监测：通过在医院的各个用能环节安装智能电表、水表等设备，实时监测水、电等能源的消耗情况，并采集相关数据。

数据处理：对采集到的能耗数据进行分析和处理，包括数据清洗、归类、计算等，以得到各种能耗指标，如单位面积能耗、人均能耗等。

能耗分析：利用各种能耗指标，对医院的能耗情况进行分析，发现能源消耗的热点和瓶颈，提出相应的节能措施和优化建议。

能耗可视化：通过图表、图形等方式，将医院的能耗数据和指标呈现出来，让医院管理者更直观地了解医院的能耗情况，便于发现和解决问题。

能耗管理：根据能耗分析结果，制定相应的能耗管理制度和规范，建立能耗考核评价体系，提高全院工作人员的节能意识。

能耗预测：利用历史数据和预测模型，对医院的未来能耗趋势进行预测，为医院的能源规划和发展提供参考。

节能技术推广：引进先进的节能技术和设备，如节能型医疗设备、绿色建筑材料等，降低医院的能源消耗。

培训与宣传：开展节能减排方面的培训和宣传活动，提高全院工作人员的节能意识和技能水平。

与第三方合作：与专业的能源管理公司、技术提供商等开展合作，引进先进的能源管理理念和技术手段，提高医院能源管理的水平。

（5）医院智能照明控制系统解决方案

医院人流比较密集，科室较多，照明用电在医院电能消耗中约占到15%左右。所以合理使用照明控制系统，在提升医生和患者的体验情况下大程度使用自然光照明，通过感应控制做到人来灯亮，人走灯灭或保持地强度照明，尽量解决照明用电。

ASL1000智能照明控制系统可以实现场景控制、时间控制、区域控制、光照度感应控制以及红外感应控制等多种控制方式，能有效避免公共区域的照明浪费，还可以帮助医院管理照明。

系统在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

安装在控制现场的模块主要有光照度传感器、红外传感器和智能面板。有人经过可以设定红外感应控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯，智能面板等手动控制设备，可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

（6）医院智慧消防平台解决方案

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化”、“智能化”、“系统化”需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

（7）医院电气火灾监控系统解决方案

电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至企业消控室监控系统。

医院电气火灾监控系统以建筑为单位设置，采集数据后上传至值班室监控主机，实现对建筑电气安全预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号，重点关注门诊楼、住院楼、医技楼等区域漏电或者电缆发热等问题。

（8）医院消防设备电源监控系统解决方案

医院消防安全非常重要，消防设备比较多，消防设备电源监控系统主要功能就是用于监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

消防设备电源监控监控系统采用消防二总线，以建筑为单位设置区域分机采集消防设备电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。

（9）医院防火门监控系统解决方案

医院防火门数量比较多，由于部分区域经常有人走动，常开常闭防火门数量都不少，防火门监控系统的作用就是监测防火门开闭状态，在发生火灾后自动关闭常开防火门，防止烟雾扩散。防火门监控系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，用于监测和控制防火门状态，当防火门发生异常位置信号时，防火门监控器能发出故障报警信号，指示故障报警部位并保存故障报警信息。发生火灾时，关闭事故区域所有常开防火门，防止烟雾向安全区域扩散。

（10）医院消防应急照明和疏散指示系统解决方案

医院人员流动性强，密度大，消防比较复杂，一旦发生火灾，疏散指示系统非常重要。消防应急照明和指示系统可以和火灾报警系统联动，提供应急照明和疏散路径指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一键选择疏散应急预案，提升人员逃生概率。

（11）医院有源谐波治理系统解决方案

都是谐波源，比如X光机、CT机等都会产生大量谐波，谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于医院的精密化验设备可能会产生干扰。

为了消除配电系统谐波对医院设备的影响，方案配置AnSinI有源滤波器，滤除电网2~31次谐波干扰。

AnSinI系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

（12）医院充电桩系统解决方案

医院停车场有电动汽车和电动自行车，均需要提供充电桩。充电桩管理系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，解决物业、用电管理部门的充电桩使用、监控问题。电动自行车充电可采用投币、扫码充电方式，电动汽车支持IC卡和扫码充电方式。远程充电桩系统可实时远程完成启动充电、强制停止、单价设置等控制指令，用户可通过APP、微信、支付宝小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；能够远程控制，提供财务报表和数据分析等功能。

（13）医院医疗隔离电源解决方案

《民用建筑电气设计规范》14.7.6.3条明确规定：在电源突然中断后，重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。同时《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002中规定：2类医疗场所在维持患者生命，外科手术和其他位于患者周围的电气装置均应采用医用IT系统。如：抢救室（门诊手术室）、手术室、心脏监控治疗室、导管介入室、血管照影检查室等。

安科瑞电气股份有限公司的医疗隔离电源解决方案是针对医疗Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。

7.相关平台部署硬件选型清单

7.1电力监控系统硬件配置

应用场合	名称	系列型号	图片	功能
系统后台	电力监控软件	Acrel-2000/Z

	数据的实时采集、数字通信、远程操作与程序拉制、权限管理、車件记录与告營、故障分析、各类报表
通讯层	智能网关	Anet系列		8个RS485串口2kV隔离，2个以太网接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上传协议、支持多中心不同数据服务要求，支持断点续传，装置电源:220VAC/DC。
35KV、10KV	微机保护装置	AM6-x		相间电流速断保护，相间限时电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警。
35KV10KV进线侧	电能质量在线监测装置	APView500

	相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
35KV/10KV测量	多功能网络电力仪表	APM-520

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
35KV10KV带电显示装置	智能操控装置	ASD500

	5寸大液晶彩屏动态显示一次模拟图及弹簧储能指示、高压带电显示及闭锁、验电、核相、3路温温度控制及显示、远方/就地、分合闸、储能旋钮预分预合闪光指示、分合闸完好指示、分合闸回路电压测量、人体感应、柜内照明控制、1路以太网、2路RS485、1路USB接口、GPS对时、高压柜内电气接点无线测温、全电参量测温、脉冲输出、4～20mA输出；
35KV10KV弧光保护	弧光保护装置	ARB5-x

	主控单元，可接20路弧光信号或4个扩展单元，配置弧光保护（8组）、失灵保护（4组）、TA断线监测（4组）、11个跳闸出口； 扩展单元，多可以插接6块扩展插件，每个扩展插件可以采集5路弧光信号： 弧光探头，可安装于中压开关柜的母线室、断路器室或电缆室，也可于低压柜。弧光探头的检测范围为180°，半径0.5m的扇形区域；
35KV10KV配电柜	无线测温	ATE400（PT柜选用ATE200）		监测母线、线缆接头、断路器触臂、触头温度，可通过无线传输至ASD320就地显示，也可以上传至监控系统。电源分为内置电池式和感应取电式，固定方式有螺栓固定，表带式捆绑，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV进线	多功能网络电力仪表	APM-520(96外型)

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
电能质量在线监测装置	APView500

	相电压电流＋零序电压零序电流，电压电流不平衡度，有功无功功率及电能、事件告警及故障录波，谐波（电压/电流63次谐波、63组间谐波、谐波相角、谐波含有率、谐波功率、谐波畸变率、K因子）、波动/闪变、电压暂升、电压暂降、电压瞬态、电压中断、1024点波形采样、触发及定时录波，波形实时显示及故障波形查看，PQDIF格式文件存储，内存32G，16D0＋22D1，通讯2RS485＋1RS232＋1GPS，3以太网接口（＋1维护网口）＋1USB接口支持U盘读取数据，支持61850协议。
测温监控装置	ARTM-Pn-E

	无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯；
无线测温传感器	ATE400		监测母线、线缆接头、断路器触臂、触头温度，可通过无线传输至ASD320就地显示，也可以上传至监控系统。电源分为内置电池式和感应取电式，固定方式有螺栓固定，表带式捆绑，测温范围-50℃-125℃，精度±1℃
0.4KV滤波柜	有源谐波治理系统	AnSin-xxx		有源电力滤波器井联在含谐波负载的低压配电系統中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿，
0.4KV补偿柜	有源无功补偿系统	AnCos-xxx		低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化通过控制器控制电力电容器投切进行补偿,无功功率补偿装置采用散件组成方案，主要以电容电抗、投切开关、控制器等组成。 补偿方式:线性补偿，全响应时间<5ms，瞬时响应时间≤100us;补偿效果:≥0.99，可补偿容性无功和感性无功，滤除5、7、9、11、13次以内的谐波;自身损耗:≤2%，效率:>98%;监控以及显示具备远程通讯接口，可以通过PC机实时监控;具有人性化的人机交互界面，可通过该界面看到系统和本体的实时电能质量信息，操作简单，可以远控，也可以本控;标准模块化设计，缩短交付周期，同时提高了使用的可靠性和可维护性。
0.4KV馈线	多功能网络电力仪表	APM-510(72外型)

	具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、电能统计、电能质 量分析（包括谐波、间谐波、闪变）、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、AO模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
电气火灾监测模块	ARCM200系列

	三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中)，视在电能、四象限电能计量，单回路剩余电流监测，4路温度监测，2路继电器输出，4路开关量输入，事件记录，内置时钟，点阵式LCD显示，2路独立RS485/Modbus通讯
测温监控装置	ARTM-Pn-E

	无线测温采集可接入60个无线测温传感器；U、I、P、Q等全电参量测量；2路告警输出；1路RS485通讯；
无线测温传感器	ATE400		合金片固定，CT感应取电，启动电流大于5A，测温范围-50-125C，测量精度±1℃；无线传输距离空旷150米；
低压回路	电流互感器	AKH-0.66系列		测量型互感器，采集交流电流信号

审核编辑 黄宇