醫院變配電智能運維系統(醫院電力運維方案)

綠色醫院變配電智能運維系統

【摘要】本文重點(diǎn)介紹在現代大型綜合醫院中，運用智能化、數字化平臺對醫院變配電系統的運維管理。結合醫院建設案例，改變傳統變配電運維模式，采用數字化平臺，有效地提升了醫院變配電系統的運行效率，減少維護工時(shí)，從而逐步實(shí)現對電力系統的精細化管理，提高現代綜合綠色醫院后勤的信息化程度。 

關(guān)鍵詞:變配電系統、智能化運維平臺、精細化管理、綠色醫院后勤

1第一人民醫院高新院區配電系統結構

連云港市第一人民醫院高新院區醫院總建筑面積30萬(wàn)平方米。變、配電結構設置為1座20kV 開(kāi)閉所、4座20k變電所。

2運維現狀及潛在隱患

2.1.1 運維現狀

傳統的變電站運維基本設置為在高壓側各斷路器配設有微機保護裝置，集中監測20kV高壓側各電氣信號；但未對變壓器狀態(tài)及0.4kV低壓側各回路電氣量實(shí)行集中監測。在人員配置上配電室運維目前仍以人工值守為主。配置專(zhuān)職值班管理人員，負責配電室24小時(shí)運行維護和數據記錄。

2.1.2 潛在隱患及問(wèn)題

（1）配電運維人員素質(zhì)參差不齊，且人工成本不斷提升，人力配置存在浪費。

正常運行過(guò)程中，電氣設備出現故障的頻率并不高，但配電室往往配置專(zhuān)職的值班人員，而這些值班人員大部分時(shí)間是無(wú)所事事的，存在較嚴重的人力浪費情況。

（2）不能通過(guò)信息化手段查看配電室運行情況，故障識別及響應速度慢。

因配電室不具備集中監測功能，重要回路發(fā)生跳閘故障未能及時(shí)發(fā)現，運維人員在故障發(fā)生很長(cháng)時(shí)間后才獲悉、且無(wú)法迅速定位故障位置，極大降低運維效率我院低壓共有526個(gè)回路，如發(fā)生突發(fā)情況也將面臨較大的維護挑戰。

（3）對電氣設備老化缺乏預見(jiàn)性，無(wú)法實(shí)現狀態(tài)預警，易突發(fā)故障造成重大損失。

由于電氣設備的損耗往往是隱性的，現有的人工巡視僅僅只能看到設備運行的表象，設備的老化程度無(wú)法掌握，極易埋下事故隱患，提高了配電運維應急處理的難度。

（4）未實(shí)施用電分類(lèi)采集，能效合理性無(wú)從談起。

配電運維部門(mén)所轄區域的用電實(shí)際情況往往與設計時(shí)存在比較大的出入，既有的運維方式只能被動(dòng)的支付用電費用，而不能有效的利用數據監測，分析用電合理性，從而調整用電方式，降低用電成本。

3變、配電室智能運維概念

3.1  數字化智能運維平臺介紹

配電智能運維是將云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數據技術(shù)與配電室運維、用電服務(wù)相結合的創(chuàng )新型用電運維方式。

通過(guò)分布在配電室內的各類(lèi)傳感器、采集與通信設備，將各種電氣信號、運行參數和環(huán)境數據傳送到基于云平臺的智能運維監控平臺上，對配電室進(jìn)行遠程、集中、實(shí)時(shí)監控，實(shí)現配電室“無(wú)人值班”。同時(shí)，配合院區內專(zhuān)業(yè)電力人工資源，開(kāi)展日常巡視、檢修、應急響應、事故處理等現場(chǎng)處理工作，可通過(guò)移動(dòng)運維搶修平臺及移動(dòng)APP對現場(chǎng)服務(wù)進(jìn)行全程調度和質(zhì)量監控，從而實(shí)現“線(xiàn)上+線(xiàn)下”的服務(wù)閉環(huán)。

在此基礎上，智能運維特有的電務(wù)大數據平臺、能效管理平臺、資產(chǎn)管理系統和專(zhuān)家診斷系統等輔助支撐系統，可為配電室的安全運行、故障診斷、狀態(tài)預警和能效改善提供智能分析與精確指導，方便醫院更安全、可靠、便宜用電。

4智能運維平臺的搭建

以第一人民醫院高新院區建設方案為例，規劃監控內容，為運維操作提供更好地操作平臺。

4.1智能運維監測范圍及內容

配電室配電監測、內容如下：

（1）20kV高壓側：

監測：20kV所有開(kāi)關(guān)柜母線(xiàn)的相電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、有功電量、無(wú)功電量、電壓不平衡、電流不平衡。所有開(kāi)關(guān)柜的斷路器所有位置信號及各故障告警信號。

控制：20kV所有出現開(kāi)關(guān)柜具備遙分、合閘功能（不包含PT柜、隔離柜）。

（2）20/0.4kV變壓器： 

變壓器三相鐵芯溫度，風(fēng)機狀態(tài)、變壓器報警信號狀態(tài)。

（3）0.4kV低壓側： 

監測：低壓進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)三相電壓、電流、功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電量、無(wú)功電量。低壓進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)開(kāi)關(guān)斷路器運行狀態(tài)、電容器投切狀態(tài)。

控制：0.4kV進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)開(kāi)關(guān)柜具備遙分、合閘功能。

4.2  智能運維線(xiàn)上線(xiàn)下的配合

數字化平臺提供了良好的參考界面，能夠及時(shí)配合現場(chǎng)電力工作人員的線(xiàn)下工作，形成配電智能運維的完整閉環(huán)。線(xiàn)上線(xiàn)下的工作內容如下：

4.3運維平臺的系統設計結構

結合人民醫院的電力系統結構，規劃的平臺將由遠程監控系統由監控中心和配電室兩部分組成，系統結構框圖如圖1所示。

圖1 監控系統結構框圖

配電室配置通過(guò)優(yōu)化設計采用以下結構，由底層監測設備、電力綜合測控終端、非電量綜合監測終端、聯(lián)動(dòng)控制模塊和通信設備等組成，如下圖2所示。

圖2 配電室采集裝置通信示意圖

4.4  系統需實(shí)現的功能

4.4.1 實(shí)時(shí)數據采集

采集配電室的遙測、遙信數據。包括：

表1  配電室20kV電壓等級采集數據表

表2  配電室0.4kV電壓等級采集數據表

4.4.2 實(shí)時(shí)數據處理

經(jīng)過(guò)處理的數據成為配電管理系統各種應用功能的基礎，在確保數據處理可靠的同時(shí)，既能抓住電網(wǎng)突發(fā)的瞬變，又不能讓壞信息干擾其它應用功能的判斷。

表3 20kV電壓等級數據處理

表4  配電室0.4kV電壓等級數據處理

4.4.3  報警處理

表5  配電室20kV電壓等級報警處理表

表6  配電室380V電壓等級報警處理表

4.4.4  畫(huà)面生成及顯示

以圖形方式實(shí)時(shí)顯示設備運行數據和以不同的顏色表示設備的運行狀態(tài)。

圖3 用戶(hù)端顯示主界面

4.4.5  在線(xiàn)計算

提供的計算指標包括：電量統計；功率總加計算；三相電流不平衡度計算；三相電壓不平衡度計算；電壓合格率計算等。所有在線(xiàn)計算可定時(shí)存儲如歷史數據庫?？砂磿r(shí)間、站點(diǎn)、類(lèi)別查詢(xún)并以表格、曲線(xiàn)、圖形等方式輸出。

4.4.6  制表及曲線(xiàn)

具備基本報表，歷史數據查詢(xún)、顯示等。根據選擇的設備及輸入的日期，可以查詢(xún)歷史數據形成報表、曲線(xiàn)等直觀(guān)形式；根據輸入的日期可以查詢(xún)歷史事件順序記錄等。 

4.4.7   能效分析

平臺提供能效分析軟件，可以通過(guò)軟件對用戶(hù)設備用能情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和對比，從而找到設備用電的差異和規律，進(jìn)而找到節能降耗的方法，降低用電成本。

圖4 能效監測界面

4.4.8   三相不平衡監測

三相不平衡是配網(wǎng)普遍存在的問(wèn)題，也是配網(wǎng)電能浪費的主要原因。平臺提供三相不平衡監測，通過(guò)對三相不平衡的監測，可以發(fā)現用戶(hù)負荷分配不合理的問(wèn)題，可及時(shí)提示用戶(hù)，合理分配負荷，達到節能的目的。

圖5 三相不平衡監測畫(huà)面

4.4.9設備壽命監控

開(kāi)關(guān)的分合次數和電容器的投入時(shí)間是其壽命的判斷標準，平臺對開(kāi)關(guān)分合次數及電容器投入時(shí)間進(jìn)行統計，可提前預警其壽命的終結，可避免因設備自身?yè)p壞導致更大的電氣事故。

4.4.10與其它系統接口

系統提供界面配置數據庫接口，提供界面配置遠程瀏覽接口，可同時(shí)增加/修改/刪除接口數據庫用戶(hù)、密碼、訪(fǎng)問(wèn)內容、訪(fǎng)問(wèn)方式等。

5運維平臺實(shí)施的目的及意義

（1）智能運維提升自動(dòng)化管理水平，順應智能物業(yè)的發(fā)展趨勢。

通過(guò)監控中心365*24小時(shí)的全天候在線(xiàn)監測，隨時(shí)隨地全面了解配電室各電氣設備的實(shí)時(shí)狀態(tài)，第一時(shí)間獲悉故障發(fā)生的準確信息，縮短故障處理時(shí)間，降低故障影響，提升應對故障的響應質(zhì)量，提高自動(dòng)化管理水平。

（2）智能診斷設備狀態(tài)，提升用電可靠性，防患于未然。

通過(guò)對各電氣設備的數據采集及大數據分析系統，對電氣設備的各電氣參數進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，根據各電氣參數的正常值與實(shí)際值的對比及運行時(shí)間等參數進(jìn)行修正計算，映射電器元件的衰耗情況，采取預警措施，及時(shí)消除故障隱患。

（3）集約化人員管理，優(yōu)化人員配置，降低人工成本。

通過(guò)配電室智能運維系統，將多座變/配電室各電氣設備的數據進(jìn)行集中監控，對片區內所有物業(yè)電工進(jìn)行集約化管理，在提高用電安全性和可靠性的同時(shí)，可最大程度減少物業(yè)電工配置數量，優(yōu)化人員分工。

（4）基于能效分析合理調整用電方式，提高用電效率并降低用電成本。

通過(guò)對重點(diǎn)用電回路的用電時(shí)間、用電習慣、負荷分配、用電量等用電情況的分類(lèi)監測，可動(dòng)態(tài)分析重點(diǎn)用電回路的能效情況，便于采取節能措施，降低能耗成本。

（5）為即將到來(lái)的售電交易鋪路架橋，最終實(shí)現便宜購電。 

未來(lái)2-3年內，售電交易將向一般工商業(yè)用戶(hù)最終開(kāi)放（山西省在2017年已實(shí)現有條件放開(kāi)）?；趯?shí)時(shí)用電監測，可為商業(yè)項目提供精準的用電負荷預測，有力支撐商業(yè)項目參與售電交易，實(shí)現更加市場(chǎng)化、更加便宜地購電。

參考文獻

[1] 陳進(jìn)勇.淺談醫院建筑智能化設計的著(zhù)重點(diǎn)[J].黑龍江科技信息,2010,14(26):38-39.

[2] 周中,等.智能電力監控儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣,2010,(8):55-59.

[3] 楊紅波,等.0.4k V供電網(wǎng)智能監控系統研究[J].計算機技術(shù)與發(fā)展,2009,19(11):218-220.

[4] 陳丁劍,等.一種基于CORBA的電力監控系統的設計[J].計算機應用,2004,24(12):284-286.

[5] 張靜,謝路鋒.電力監控系統在供配電設計中的應用[J].低壓電器,2008,49(2):48-51.

[6] 王昕,丁玉鳳,王舟,等智能建筑中的電能質(zhì)量問(wèn)題及其監測[J].

本文作者：連云港市第一人民醫院（楊晨暉）