山西省汾陽醫(yī)院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地智能化工程項目能耗監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用

 安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹山西省汾陽醫(yī)院急診醫(yī)技住院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地綜合樓項目，采用智能電力儀表、采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)配電室配電回路用電的實時監(jiān)控和管理。

0概述 

山西省汾陽醫(yī)院位于汾陽市城內勝利街186號。

此次需對山西省汾陽醫(yī)院醫(yī)技門診綜合樓做電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)。現(xiàn)場共有一間變配電室，17面高壓柜和35面低壓柜，合計13臺微機保護、17臺操顯裝置、3臺微機消諧裝置、1臺直流屏控制器、162只低壓儀表；同時樓層配電箱上還安裝了100塊多功能電表。

       為保證綜合樓用電負荷的統(tǒng)計與分析及對危險源實時監(jiān)控。需要對項目現(xiàn)場的配電室中高壓配電柜以及低壓進線及出線回路進行電壓、電流、功率等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控。一旦監(jiān)控點被監(jiān)視參數(shù)異常，能夠及時檢測報警，有關人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動抄表功能節(jié)省了人力物力，功率趨勢曲線功能能夠直觀的顯示各回路的工作狀態(tài)與時間，方便用戶找出非正常用電回路并且及時進行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據(jù)。

        自動采集現(xiàn)場所有電量儀表的模擬量數(shù)據(jù)，自動采集現(xiàn)場開關狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開關量數(shù)據(jù)。

        支持實時采集、自動周期采集（定時采集）可配置周期（1分鐘～24小時）。

        支持數(shù)據(jù)傳輸正確性檢驗，異常數(shù)據(jù)自動處理。

        支持多線程處理機制，提高數(shù)據(jù)采集效率，能同時對多個設備進行數(shù)據(jù)采集。

        數(shù)據(jù)實時顯示采用配電柜一次圖直觀顯示模式，各回路開關斷合以及故障狀態(tài)直觀可見。

 數(shù)據(jù)分析與處理

        數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)計、分析實現(xiàn)以下功能：

        各設備用電數(shù)據(jù)小時、日、月、年等時間段內的統(tǒng)計、計算。

        各設備的用電負荷（有功、無功）最大、最小、平均值計算。

        統(tǒng)計各出線回路及整體的用電量（有功、無功）。

       能方便實現(xiàn)客戶端查詢和各級管理人員的查詢，查詢界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢和對比分析，各類統(tǒng)計分析的數(shù)據(jù)可靈活采用報表等多種圖表方式直觀的展示功能。

數(shù)據(jù)展示功能按照不同用戶的不同的權限，分為操作層、管理層用能展示。

       對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。

系統(tǒng)具備合理完善的用戶安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

       故障判斷與報警具有故障自動判斷并采用聲光方式報警功能。報警類型包括微機保護開關量變位，電壓、電流超限，現(xiàn)場綜保或者儀表與監(jiān)控系統(tǒng)通訊故障等。報警時間自動記入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，方便用戶查詢，工作人員可隨時掌握配電室實時運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統(tǒng)安全性、可靠性。

       安科瑞電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)山西省汾陽醫(yī)院急診醫(yī)技住院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地綜合樓現(xiàn)場實際情況，整體網(wǎng)絡結構采用屏蔽雙絞線直接接至通訊管理機，然后通過網(wǎng)線直接接至配電室內的監(jiān)控主機，保障了電能管理監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性。

       現(xiàn)場配電室內共有13只微機保護，11只開關狀態(tài)模擬指示儀，1臺直流屏,168只嵌入式多功能儀表；樓層配電箱100只電力儀表，綜保和儀表分為二十二條RS485總線接至通訊管理機上，通訊管理機通過網(wǎng)線連接到監(jiān)控主機實現(xiàn)總線上儀表與監(jiān)控主機的數(shù)據(jù)連通。

1）站控管理層

       站控管理層針對電力監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口。在山西省汾陽醫(yī)院急診醫(yī)技住院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地綜合樓工程中主要指置于值班室的監(jiān)控主機。

2）網(wǎng)絡通訊層

        通訊層主要是由ANet系列通訊管理機及以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡組成。通訊管理機主要功能是采集現(xiàn)場智能儀表數(shù)據(jù)；以太網(wǎng)設備及總線網(wǎng)絡的主要功能是實現(xiàn)站控管理層于現(xiàn)場設備之間的數(shù)據(jù)交互，使配電系統(tǒng)管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，真正達到了無人值守的目的。

3）現(xiàn)場設備層

       現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)采集終端，主要由微機保護以及智能儀表等組成，微機保護及智能儀表等通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入ANet系列通訊管理機，經(jīng)通訊管理機到達值班室監(jiān)控主機進行組網(wǎng)，實現(xiàn)遠程控制。

系統(tǒng)結構圖

智能儀表現(xiàn)場連接示意

       現(xiàn)場儀表以手拉手方式通過屏蔽雙絞線(RVSP2*1.0)進行通訊連接，每根總線連接微機保護在5只左右，智能儀表數(shù)量在20只左右，不同種類的智能裝置連接在不同的總線上，然后將數(shù)據(jù)上傳至ANet系列通訊管理機，進而將數(shù)據(jù)上傳至當?shù)乇O(jiān)控終端。具體連接示意圖如下所示：

       變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)測變電所所有回路的運行狀態(tài)，紅色代表合閘，綠色代表分閘。在系統(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到高低壓的所有常規(guī)電力參數(shù)，如：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、有功電度等。如下圖所：

一次系統(tǒng)圖

       遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各回路的開關運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關變位和負載越限彈出報警界面指示具體的報警位置并聲音報警，提醒值班人員及時處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。       

事件告警記錄功能，主要完成對查詢時間段內出現(xiàn)的報警信息事件記錄以及發(fā)生時間，為值班人員提供依據(jù)并且分析事故發(fā)生的原因。

       參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢山西省汾陽醫(yī)院急診醫(yī)技住院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地綜合樓配電室高低壓進出線回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示:

                    電參數(shù)抄表

       用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

       系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)測間隔層設備的通信狀態(tài)。紅色表示通訊正常，綠色表示通訊故障。下圖為變電所通訊狀態(tài)示意圖。

通訊結構示意圖

負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。

用戶權限管理，對不同用戶賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數(shù)據(jù)記錄等。下圖為權限配置界面。

       在當今配電設施的應用中，醫(yī)療建筑項目的配電安全性至關重要，本文介紹的電能能耗監(jiān)測系統(tǒng)在山西省汾陽醫(yī)院急診醫(yī)技住院全科醫(yī)生培養(yǎng)基地綜合樓的應用，可以實現(xiàn)對配電室供配電回路用電的實時監(jiān)控，系統(tǒng)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，實時顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話框、語音提示，并生成各種電能報表、分析曲線、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統(tǒng)運行安全、可靠、穩(wěn)定，為本項目解決用電問題提供了真實可靠的依據(jù)。

參考文獻：

[1]《電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，中國電力出版社

[2]《電力監(jiān)控系統(tǒng)在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風

[3]《電力監(jiān)控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地