王海芹

安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801

摘要：基于目前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴(lài)越來(lái)越廣泛，而現階段電力系統的運營(yíng)成本還相對較高，因此完善電力系統各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監控系統在整個(gè)電力系統中具有重要的作用，它能夠有力的電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統的運營(yíng)成本，本文通過(guò)安徽省立醫院電力監控系統的應用介紹電力監控系統在醫院中的應用。

關(guān)鍵字：電力系統；數據采集；醫院；監控系統

0  引言

    配電自動(dòng)化，是一項集計算機技術(shù)、數據傳輸技術(shù)、控制技術(shù)、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統。其目的是提高供電可靠性，電能質(zhì)量，向用戶(hù)提供服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動(dòng)強度。

    隨著(zhù)電力網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展，用電負荷的持續增長(cháng)，各種新型負載不斷涌現，用戶(hù)更加關(guān)注電能質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)也對電能質(zhì)量提出了更加嚴格的要求。用戶(hù)需要更加有效的電力監控管理解決方案來(lái)應對上述變化帶來(lái)的挑戰，以實(shí)現配電系統持續可靠、低耗的運行。本文通過(guò)對安徽省立醫院電力監控的建設，介紹電力監控系統在醫院中的應用。

1   項目概述及建設目標

    安徽省立醫院綜合病房大樓工程位于合肥市廬江路 17 號 , 整個(gè)項目分兩期建設 , 其中 一期總建筑面積為 15.32 萬(wàn)m²；其中：建筑等級為一級；防火等級一級；抗震烈度按八度設防；人防工程等級六級二等人員掩蔽所，建筑高度 99.5m, 一 期工程的智能化系統部分投資概算約 2000 萬(wàn)元。

    在本項目共有2個(gè)變電所，其中10/0.4KV變配電室1個(gè)、0.4KV配電室1個(gè)，共有21個(gè)高壓微機保護，低壓出線(xiàn)432個(gè)回路；

    本電力監控系統中，監控要求主要有以下幾個(gè)方面：

    1.遠程觀(guān)測。要求系統能夠準確的對電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、有功電能、無(wú)功電能、視在功率、功率因數、頻率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)等信息進(jìn)行檢測。

    2.遠程通信。要求系統能夠及時(shí)的傳遞設備運作狀態(tài)以及故障信息。

    3.報警。要求系統能夠通過(guò)設定，對各種信息進(jìn)行報警。4.顯示。要求系統能夠就地顯示出各部分運作信息。

2   電力監控系統的設計

    在監控系統的設計中，要充分考慮客戶(hù)的實(shí)際需求，以及電力系統的實(shí)際結構、電力系統的實(shí)際載荷能力等因素，進(jìn)而合理的選擇監控設備，這既有利于減少系統運作的成本，同時(shí)也有利于系統功能的實(shí)現。

    本項目的電力監控系統，可以實(shí)現對樓內高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò )通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

    2.1 系統結構

   依據醫院配電室分布情況，電力監控系統建設采用分層分布式結構，系統包括：站控管理層、網(wǎng)絡(luò )通訊層、現場(chǎng)設備層。系統網(wǎng)絡(luò )結構如圖所示：

    站控管理層管理人員與計算機進(jìn)行人機交互的直接窗口，對采集的現場(chǎng)各類(lèi)數據信息計算、分析與處理，并以圖形、數顯、聲音等方式反映現場(chǎng)的運行狀況，是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如工業(yè)級計算機、打印機、UPS電源等組成。

    通訊層使用的設備為2臺NPORT5630-16數據采集器。該層是數據信息交換的橋梁，負責對現場(chǎng)設備回送的數據信息進(jìn)行采集、分類(lèi)和傳送等工作的同時(shí)，轉達上位機對現場(chǎng)設備的各種控制命令。

    現場(chǎng)設備層主要是連接于網(wǎng)絡(luò )中用于電參量采集測量的各類(lèi)型的儀表等，也是構建該配電系統必要的基本組成元素。根據本項目的實(shí)際特點(diǎn)，在本項目方案設計時(shí)為低壓配電進(jìn)線(xiàn)回路安裝P96-E4/KC智能儀表出線(xiàn)回路安裝P72-E4/KC智能儀表，實(shí)現每個(gè)回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監測；并對每個(gè)回路斷路器分合閘狀態(tài)進(jìn)行監測。

2.2 網(wǎng)絡(luò )設計

   電力監控系統中的網(wǎng)絡(luò )系統能夠及時(shí)的對數據進(jìn)行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實(shí)現電力監控系統各項功能的基礎。對于安徽省立醫院電力監控系統來(lái)說(shuō)，系統中監控設備較多，而且分布于2個(gè)配電時(shí)內，由于距離比較近，通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至值班室的數據采集器上然后將所有數據上傳至后臺監控主機。

2.3監控系統軟件功能設計

    系統依據客戶(hù)實(shí)際需求進(jìn)行設計，并實(shí)現了一次主接線(xiàn)圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統運行異常監測；故障報警及操作記錄；報表查詢(xún)與打??；系統負荷實(shí)時(shí)、歷史曲線(xiàn)，用戶(hù)權限管理等主要功能。

    變電所實(shí)時(shí)監控系統圖為主監控畫(huà)面，主要實(shí)時(shí)監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。在系統圖中可以直觀(guān)的看到每路進(jìn)線(xiàn)和出線(xiàn)的運行參數和狀態(tài)，可以看到變壓器出線(xiàn)側的所有常規電力參數，如：三相電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、頻率、有功電度等。如下圖所示：

 變電所一次系統圖

    遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線(xiàn)回路的開(kāi)關(guān)運行狀態(tài)和負載進(jìn)線(xiàn)監控，對開(kāi)關(guān)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(shí)處理。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢(xún)功能，如下圖所示：

報警功能歷史查詢(xún)

    事件告警記錄功能，主要完成對查詢(xún)時(shí)間段內出現的報警信息事件記錄以及發(fā)生時(shí)間，為值班人員提供依據并且分析事故發(fā)生的原因，如下圖所示：

報警功能實(shí)時(shí)查詢(xún)

    參數抄表功能，主要對低壓各出線(xiàn)回路的電參數進(jìn)線(xiàn)查詢(xún)。支持任意時(shí)刻電參數查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。該報表查詢(xún)安徽省立醫院變電所變壓器出線(xiàn)各低壓回路的電參數，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(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示

電參數抄表

    用電量報表功能，可選擇時(shí)間段進(jìn)行查詢(xún)，支持任意時(shí)間段電度累計查詢(xún)，具備數據導出和報表打印等功能。為值班人員提供了可靠的電能報表。該報表各回路名稱(chēng)和數據庫關(guān)聯(lián)，方便用戶(hù)修改回路名稱(chēng)。如下圖所示，顯示辦公樓實(shí)驗樓配電回路的用電量，用戶(hù)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

    系統通訊結構示意圖，主要顯示系統的組網(wǎng)結構，系統采用分層分布式結構，同時(shí)監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(xiàn)界面中可直觀(guān)的查看回路的負荷運行情況。查看實(shí)時(shí)和歷史趨勢曲線(xiàn)，點(diǎn)擊畫(huà)面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)趨勢分析和故障追憶，具備曲線(xiàn)打印功能。為分析整個(gè)系統的運行狀況提供了直觀(guān)而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線(xiàn)圖

3、供配電設計中應用電力監控系統的意義

    綜上所述，電力監控系統幫助用電單位提率、減少損失、降低運營(yíng)成本，電力監控系統能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營(yíng)成本，也成為供配電設計中*的重要組成部分。電力監控系統的通信、故障報警、數據存儲記錄等功能使得工作人員在實(shí)際工作中更加方便，可以通過(guò)人機操作界面, 直接了解到電力系統的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監控設備對數據的傳遞都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸來(lái)實(shí)現，因此，不同的電力監控系統可以設計不同的組網(wǎng)方式,確保數據信息能夠迅速、的進(jìn)行傳輸。另一方面，在供配電設計中運用電力監控系統，應該根據實(shí)際情況選擇監控設備。一般的電力監控系統通常都采用具有遠程通信、遠程觀(guān)測以及遠程控制等功能的設備，而一些電力監控系統則需要選擇功能更加齊全的智能設備。

    在商務(wù)樓、寫(xiě)字樓，學(xué)校、醫院等場(chǎng)所設置電力監控系統，可以實(shí)現對樓內高低壓配電回路的實(shí)時(shí)監控，有利于電能管理。另一方面，電力監控系統不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡(luò )通訊等功能，能夠與計算機、串口服務(wù)器等設備進(jìn)行組合，及時(shí)的顯示樓內各個(gè)配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統的負載越標時(shí)，電力監控系統能夠迅速報警，發(fā)出語(yǔ)音提示。另外，電力監控系統還能夠生成報表、曲線(xiàn)圖等統計信息，便于有關(guān)人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動(dòng)更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。

參考文獻

[1]《電力電測數字儀表原理與應用指南》， 任致程、周中，電力出版社

[2]《電力監控系統在供配電設計中的應用》，高士宏，科技風(fēng)

[3]《電力監控運用于10kv供配電設計》，姚強，科技天地

作者簡(jiǎn)介：

王海芹，女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監控系統。：，，