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更新時間：2024-01-23
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吳柯霓
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要：針對供配電系統(tǒng)中大量非線性負荷使用對電能質量實時、可靠、*確的在線監(jiān)測控制需求，醫(yī)院能源管理系統(tǒng)中對電能質量監(jiān)測無論是監(jiān)測對象、運算分析算法以及系統(tǒng)功能結構等均需提高。以供配電系統(tǒng)中三相不平衡度、電壓閃變和諧波分量作為電能質量評估指標，構筑“ARM＋DSP"雙CPU嵌入式電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)。工程實踐應用效果分析表明，雙核電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，以IEC61850及國家標準要求的指標參數(shù)計算方法為基準，融合DSP和ARM芯片模塊優(yōu)勢，能夠*確監(jiān)測和運算分析供電電能質量，并動態(tài)調節(jié)SVC/SVG無功補償方案，降低和避免電能擾動，保障醫(yī)療設備性能正常穩(wěn)定發(fā)揮。
關鍵詞：供配電網(wǎng)；電能質量；在線監(jiān)測；電壓閃變；諧波
0引言
現(xiàn)代醫(yī)學技術的快速進步，在很大程度上得益于電了技術的飛速發(fā)展及在醫(yī)療領域內的*面滲透。影響醫(yī)療設備運行質量的因素很多，目前大多注重醫(yī)療設備自身性能方面的研究，而對于其工作環(huán)境因素的研究尤其是供電安全可靠性方面的研究相對較少。對于高精度檢測、監(jiān)測和輔助治療的大中型醫(yī)療設備而言，其危害*大的因素即為電源電壓不穩(wěn)定,偏高、偏低以及突然中斷等,均可能造成醫(yī)療設備內部電路板損壞、計算機控制系統(tǒng)素亂、檢測數(shù)據(jù)不準確等導致設備性能不能正常穩(wěn)定發(fā)揮。超過60%醫(yī)療設備出現(xiàn)故障的原因與供電質量有 關，同時也是醫(yī)療設備老化的主要因素。為了為醫(yī)療設備檢測、監(jiān)測和治療質量提供強有力的電能保障,掌握醫(yī)院供配電系統(tǒng)實際運行工況狀態(tài)，對供電電能質量進行在線實時監(jiān)測和動態(tài)調整，提高人性化服務水平，保障醫(yī)療設備運行質量和降低電能損耗，具有非常重要的理論研究和實際應用意義。
醫(yī)療設備數(shù)量規(guī)模的增加和類型的多樣化，對供電電能質量的實時監(jiān)測和在線優(yōu)化提出更高的要求。目前，國內對電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)設計已有很多研究，史建平設計一種基于單一DSP芯片為核心的電能監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)雖能夠準確進行電能質量計量，但在供電質量在線監(jiān)測，動態(tài)分析和智能決策等功能優(yōu)化方面存在不足，很難適應醫(yī)療設備供電電能在線實時可靠、動態(tài)調節(jié)等復雜功能調節(jié)需求。黃赟設計基于DSP和FPGA設計了三相電能質量信號模擬發(fā)生器，雖能有效解決多信號采集問題，但對于醫(yī)院等特殊場所的電能信號同步采集準確性還不高。夏建生等設計了一套DSP+PC架構的電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)雖然可以準確地檢測穩(wěn)態(tài)電能質量,但其對暫態(tài)擾動只能進行定位和識別，無法對暫態(tài)擾動分量進行準確檢測，為準確掌握配電系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)分量及數(shù)值，本文展開“DSP+ARM"雙CUP架構電能質量管理系統(tǒng)研究，通過連續(xù)監(jiān)測諧波、電壓波動和閃變等特征指標并結合智能算法進行智能分析,確保醫(yī)療設備供電運行具有較高安全可靠性，降低醫(yī)療設備帶來的醫(yī)療隱患等不良事件發(fā)生率,有效提高醫(yī)院供電科學管理和人性化服務水平。
1 電能在線監(jiān)測特征指標
1.1 電壓波動和閃變分量
醫(yī)院供配電系統(tǒng)中由于存在非線性及沖擊性負荷，會從電網(wǎng)系統(tǒng)中暖收大量無功功率，同時還會引起電壓波動和閃變。電壓波動和閃變是威脅醫(yī)院供電安全可靠性的主要原因，同時也是動態(tài)電能質量在線監(jiān)測的重要指標。
電壓波動和電壓閃變由系統(tǒng)中無功功率波動引起，當系統(tǒng)中沖擊性和非線性負荷增加時將會嚴重影響供電質量，影響醫(yī)療設備運行性能導致檢測不準、監(jiān)測不到位和疾病治療效果不佳等問題。根據(jù)國家電工委員會(IEC)相關標準，醫(yī)院供配電系統(tǒng)主要以10 KV、35KV為主，其電壓波動指標為:10KV為2.5%；35KV為2.0%。
1.2 諧波分量
醫(yī)院供配電系統(tǒng)中非線性設備的廣泛使用，勢必會產(chǎn)生一些非穩(wěn)定瞬態(tài)變化分量，疊加后會引起連續(xù)周期變化的基波電壓和電流分量發(fā)生畸變，即為諧波。諧波是供配電系統(tǒng)中不可避免的隨機擾動，給系統(tǒng)中監(jiān)測、保護、計量和通訊等設備帶來較大影響，醫(yī)院電能管理系統(tǒng)中主要以總畸變率指標(THD)來評估電能質量。
通過計算機數(shù)字檢測法，利用DSP微處理器對采集數(shù)字信號進行篩選和分類,可以準確獲得供電電壓的基波分量和各次諾波分量，以便技術人員采取合理措施抑制和消除諧波對供配電系統(tǒng)的影響,確保醫(yī)療設備性能正常穩(wěn)定的發(fā)揮。
2 醫(yī)院電能在線監(jiān)測管理系統(tǒng)
按照“分散監(jiān)測、集控管理"原則設計醫(yī)院電能管理系統(tǒng)，由監(jiān)控終端層、變配電臺區(qū)監(jiān)控中心層和醫(yī)院電能監(jiān)控中心層共三層結構組成。將醫(yī)院每個檢測室、手術室、實驗室、化驗室和*點部位按區(qū)域劃分為不同監(jiān)控點和監(jiān)測點區(qū)域內1~n監(jiān)控點和監(jiān)測點共同組成監(jiān)控終端層的監(jiān)控終端*小功能單位，通過Internet網(wǎng)絡與10KV變配電臺區(qū)的電能質量在線監(jiān)管中心進行數(shù)據(jù)信息的交互共享,*終經(jīng)ethernet以太網(wǎng)連接到醫(yī)院能源管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對供電電能質量的在線監(jiān)測、智能分析、動態(tài)調節(jié)和遠程調度等功能，經(jīng)合理切換SVC/SVG 等無功補償裝置，快速響應、吸收和抑制電網(wǎng)系統(tǒng)中由于非線性負荷引起的電壓波動和諧波，調節(jié)電壓電流分量和校正功率因數(shù)，提高供電安全可靠性。醫(yī)院能源管理系統(tǒng)電能在線監(jiān)測集控管理系統(tǒng)總體設計方案，如圖1所示。
從圖1可知，電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)中的*小功能單元為監(jiān)控終端層設置的監(jiān)控點和監(jiān)測點，它們主要負責收集用電終端的供電電壓、電流、電壓波動、電壓閃變、三項電壓不平衡和諧波等電能質量及質量擾動數(shù)據(jù)，并經(jīng)Internet上傳給電能質量在線監(jiān)管中心。電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)采集實時用電信息后，經(jīng)DSP數(shù)據(jù)處理器對數(shù)據(jù)進行實時分析并形成對應調度決策。
3 雙CPU電能監(jiān)測終端及無功補償控制
3.1 雙CPU 電能監(jiān)測終端
電能監(jiān)控終端是醫(yī)院電能在線監(jiān)測集控系統(tǒng)的*小功能單元，也是電能數(shù)據(jù)采集、智能分析和遠程傳輸?shù)暮诵摹樘岣弑O(jiān)控終端數(shù)據(jù)處理速度和精度，按照冗余原則綜合ARM在終端設備控制和DSP在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，構造“ARM+DSP"雙CPU嵌入式系統(tǒng)結構，如圖2所示。
從圖2可知，醫(yī)院電能質量在線監(jiān)測設備主要由數(shù)據(jù)采集模塊、DSP數(shù)據(jù)處理模塊和ARM 主控模塊3個功能模塊組成。其中:數(shù)據(jù)采集模塊，主要通過前端信號調理電路和ADS8365采樣芯片，從CT和PT互感器二次采集獲取電流/電壓數(shù)據(jù)，并進行預處理。DSP數(shù)據(jù)處理模塊是電能質量在線監(jiān)測設備的核心，通過內部IEC61850電能質量標準算法程序分析提取獲得諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動、電壓閃變等電能質量擾動分量，并通過插值和二次采集算法確保數(shù)據(jù)處理具有較高可靠性和精度。同時，DSP模塊經(jīng)EHPI并行端口與ARM主控模塊及外部主機并行通信。ARM主控模塊具有較強控制性能，負責接收DSP處理后的電能質量特性數(shù)據(jù)、在線波動圖形生成、歷史數(shù)據(jù)分析等功能。采用ARM+DSP雙CPU嵌入式芯片結構，利用雙核讓DSP負責數(shù)據(jù)處理而ARM控制所有外部設備，可加快DPS數(shù)據(jù)處理效率和精度，同時可避免DSP去訪問外部設備，確保芯片數(shù)據(jù)資料管理具有一致性、實時性和可靠性。
3.2 SVC/SVG無功補償控制
監(jiān)測終端采集到各電能質量在線監(jiān)管中心的電能數(shù)據(jù)后，經(jīng)通信擴展模塊將相應信號傳輸給無功補償控制柜中的無功補償控制器。由控制器自動判斷實時電壓、電流、功率因數(shù)等特征數(shù)據(jù)是否滿足要求,并利用電壓會差進行復核。如果超出設定限制則控制器經(jīng)內部分析計算投切容量并確定是三相同步投切或是三相分相投切等控制策略，經(jīng)RS485通訊準確控制 SVC/SVG集成無功補償電容器組的平緩投切,保持供電電壓穩(wěn)定。
4 雙CPU電能在線監(jiān)測系統(tǒng)應用分析
為了驗證電能在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置在醫(yī)院電能管理應用中的測量準確度和電能調節(jié)可靠性，按照圖 1、2結構組建電能質量監(jiān)測終端。結合電氣主接線進行柜體組裝，如圖3所示。
通過編程組建電能在線監(jiān)測集控管理系統(tǒng)可視化人機界面，經(jīng)IEC61850一致性檢測、IEC61850通信規(guī)約接入測試和GB/T19862-2005準確度測試，測試界面如圖4所示。
自動校準結果表明：研制的數(shù)字式多通道雙CPU電能在線監(jiān)測系統(tǒng),其基波電流/電壓、諧波、三相不平衡度、電壓波動、電壓閃變等特征指標，均滿足IEC61850等規(guī)范標準規(guī)定的誤差限值，測量數(shù)據(jù)準確可靠且精度高。
經(jīng)校準滿足規(guī)范標準要求后，該電能在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置在醫(yī)院10KV變電站電能管理系統(tǒng)中應用。其中，電子式CT/PT電流電壓互感器安裝在10KV進線開關柜中，0.4KV監(jiān)測終端通過雙CPU數(shù)據(jù)采集裝置將采樣信號送到電能在線監(jiān)測裝置，再以IEC61850通信規(guī)約上傳到醫(yī)院能源管理電能在線監(jiān)測集控中心平臺。根據(jù)醫(yī)院10KV變電站實際情況，監(jiān)控/監(jiān)測 終端、數(shù)據(jù)采集模塊、DSP/ARM芯片模塊等采取集中組屏方式安裝。系統(tǒng)投運后，各設備運行性能穩(wěn)定，供電電能質量評估優(yōu)良率達到98%，整個10 kV變電站供電側電能監(jiān)測數(shù)據(jù)一致性、實時性、完整性均好。表1~3所示為醫(yī)院采用雙CPU電能在線監(jiān)測系統(tǒng)，對10 kV側和0.4 kV電能質量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)結果，監(jiān)測時間為連續(xù)24h,諧波統(tǒng)計數(shù)據(jù)為95%概率值。
從表1~3可知，本文所建立的電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)，能夠準確可靠對電能特征指標數(shù)據(jù)進行24h實時連續(xù)監(jiān)測，同時可以利用內部DSP數(shù)據(jù)處理單元智能運行分析生成對應的 SVC/SVG調控決策，動態(tài)進行適當無功容量補償。在系統(tǒng)自動監(jiān)測調控作用下，醫(yī)院供電電能質量得到有效改善，電壓不平衡度*大為2.15，低于規(guī)范要求的2.5限制指標；短時閃變*大值為0.83，長時閃變*大值為0.66；均滿足規(guī)范限值要求；典型諧波分量含有率95%，統(tǒng)計值也在規(guī)范允許范圍內。
5 AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺
5.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結合《醫(yī)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術導則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)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(shù)據(jù)，監(jiān)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(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設和節(jié)能管理提供了良好的技術平臺。
5.2平臺組成
安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維"一體化的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關注消防和電氣安全，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案，
5.3平臺拓撲圖
5.4平臺子系統(tǒng)
（1）醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設備進行監(jiān)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(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進行監(jiān)測。
（2）醫(yī)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(wǎng)關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網(wǎng)關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到相關人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。
（3）醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關柜運行監(jiān)控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風機、除濕機、空調控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)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(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。
（4）醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案
對建筑各類耗能設備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。
① 搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；
② 排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；
③ 區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；
④ 同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)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(xiàn)能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；
⑦ 對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)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(jù)；
⑧ 能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。
（5）醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院人流比較密集，科室較多，照明用電在醫(yī)院電能消耗中約占到15%左右。所以合理使用照明控制系統(tǒng)，在提升醫(yī)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(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)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(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。
系統(tǒng)在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網(wǎng)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(xiàn)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(jīng)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(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結合。
（6）醫(yī)院智慧消防平臺解決方案
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內運行，用戶、安保人員、監(jiān)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(xiàn)細節(jié)隱患、發(fā)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(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)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(xiàn)場總線構成一套完整的預防電氣火災的監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可集成至企業(yè)消控室監(jiān)控系統(tǒng)。
醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣安全預警，F(xiàn)場設置的傳感器監(jiān)測配電系統(tǒng)回路的漏電電流和線纜溫度，異常時實時發(fā)出報警信號，重點關注門診樓、住院樓、醫(yī)技樓等區(qū)域漏電或者電纜發(fā)熱等問題。
（8）醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院消防安全非常重要，消防設備比較多，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)主要功能就是用于監(jiān)測消防設備的工作電源是否正常，保障在發(fā)生火災時消防設備可以正常投入使用。
消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(tài)，區(qū)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(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。
（9）醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)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(fā)生火災時，關閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向安全區(qū)域擴散。
（10）醫(yī)院消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)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(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案
都是諧波源，比如X光機、CT機等都會產(chǎn)生大量諧波，諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)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(xiàn)混亂。對于醫(yī)院的精密化驗設備可能會產(chǎn)生干擾。
為了消除配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。
AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，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(chǎn)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(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。
（12）醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案
醫(yī)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(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)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(tǒng)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(tǒng)發(fā)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(shù)據(jù)分析等功能。
（13）醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案
《民用建筑電氣設計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)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(yī)用IT系統(tǒng)。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監(jiān)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(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監(jiān)護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。
6 相關平臺部署硬件選型清單
6.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
應用場合 | 名稱 | 系列型號 | 圖片 | 功能 |
系統(tǒng)后臺 | 電力監(jiān)控軟件 | Acrel-2000/Z |
| 數(shù)據(jù)的實時采集、數(shù)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(wǎng)關 | Anet系列 |
| 8個RS485串口2kV隔離，2個以太網(wǎng)接口，支持ModbusRTU、IEC-60870-5-101/103/104、CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備的接入，支持ModbusRTU、ModbusTCP、IEC-60870-5-104等上傳協(xié)議、支持多中心不同數(shù)據(jù)服務要求，支持斷點續(xù)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(jiān)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(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)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(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 |
35KV/10KV測量 | 多功能網(wǎng)絡電力儀表 | APM-520 |
| 具有三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ）、電能統(tǒng)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(tài)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(wǎng)、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(jiān)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(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)。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(wǎng)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(tǒng)計、電能質 |
電能質量在線監(jiān)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(tài)、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發(fā)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(wǎng)接口（＋1維護網(wǎng)口）＋1USB接口支持U盤讀取數(shù)據(jù)，支持61850協(xié)議。 | |
測溫監(jiān)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(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)。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(tǒng) | AnSin-xxx |
| 有源電力濾波器井聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠對動態(tài)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(tǒng) | AnCos-xxx |
| 低壓無功功率補償裝置并聯(lián)在整個供電系統(tǒng)中，能根據(jù)電網(wǎng)中負載功率因數(shù)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(wǎng)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(tǒng)計、電能質 |
電氣火災監(jiān)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(jiān)測，4路溫度監(jiān)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(jiān)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 |
6.2
7 結語
可靠供電是醫(yī)院檢測、監(jiān)測和治療等醫(yī)療儀器設備性能正常穩(wěn)定發(fā)揮的重要保證措施。通過電能質量在線實時監(jiān)測和調控，可及時發(fā)現(xiàn)供配電系統(tǒng)中存在的安全隱患，實時調節(jié)SVC/SVG裝置進行無功補償，能有效降低和預防供電對醫(yī)療設備性能的影響。本文以完善醫(yī)院電能質量管理角度出發(fā),選定三相不平衡度、電壓閃變和諧波分量作為電能質量評估重要特征指標，構筑“ARM+DSP"雙CPU嵌入式電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在醫(yī)院能源管理系統(tǒng)中的合理應用，不僅能夠滿足電能質量在線監(jiān)測需求，同時可以根據(jù)供配電系統(tǒng)實時運行工況靈活選擇補償模式和補償容量，具有數(shù)據(jù)采集準確度高、傳輸速率快、調控穩(wěn)定可靠、適應性和擴展性強等優(yōu)點，應用前景良好。
參考文獻
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