電能管理系統(tǒng)在吳淞中心醫(yī)院的應(yīng)用

摘要：本文主要介紹了吳淞中心醫(yī)院采用安科瑞智能電力儀表對配電現(xiàn)場的各種電參量的采集，通過總線型組網(wǎng)方式，把數(shù)據(jù)上傳至后臺，進行智能化組網(wǎng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了分散式采集和集中控制管理的智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化電能管理。 

關(guān)鍵詞：率；網(wǎng)絡(luò)電力儀表；電能管理

1.項目簡介

吳淞中心醫(yī)院創(chuàng)建于1934年，醫(yī)院占地面積42畝，建筑面積21500平方米，綠化面積6623平方米。醫(yī)院現(xiàn)有核定床位402張，實際開放床位524張，有正式在編職工804人，衛(wèi)技人員668人，其中職稱47人，中級職稱132人。有臨床醫(yī)技一級科室25個（其中中醫(yī)為上海市示范性中醫(yī)科），二級科室36個。

為了加強醫(yī)院用電的科學(xué)管理和用電設(shè)備的技術(shù)改造及提高電能的利用率，吳淞中心醫(yī)院需設(shè)計一套電能管理系統(tǒng)，此項目的監(jiān)控范圍為：吳淞中心醫(yī)院變電所內(nèi)智能儀表的運行參數(shù)，吳淞中心醫(yī)院共一個變電所，變電所內(nèi)有2路變壓器（1#變壓器、2#變壓器）出線及93路普通饋線。

上海安科瑞電氣股份有限公司于2012年10月承接了吳淞醫(yī)院系統(tǒng)集成工作，并根據(jù)吳淞醫(yī)院現(xiàn)場實際情況，為其選用了我司ACREL-3000電能管理系統(tǒng)。

進線回路采用ACR220ELH多功能諧波儀表，其是針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公共設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)電力儀表，它能測量所有常規(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、無功電度、并可監(jiān)測電壓、電流的2-31次諧波分量等多種電參量。并且本儀表帶有4路光電隔離開關(guān)量輸入接點和2路繼電器控制輸出接點，這些接點可以配合智能斷路器實現(xiàn)斷路器的遙信、遙控操作。該系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表主要應(yīng)用于變電站自動化、配電網(wǎng)自動化、小區(qū)電能管理、工業(yè)自動化、能源管理系統(tǒng)及智能建筑等領(lǐng)域。[1] ，普通饋線回路采用PZ96L-E4/C智能可編程電力儀表，該儀表主要測量所有常規(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、無功電度。

2.系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

GB2887-2000 《計算站場地技術(shù)要求》

GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術(shù)條件》

DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術(shù)條件》

DL/T400-2010        《繼電器和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

DL/T 814-2002     《配電自動化系統(tǒng)功能規(guī)范》

DL/T634-2002            《遠動設(shè)備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)》

DL/T721-2000            《配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)遠方終端》

DL/T770-2001            《微機變壓器保護裝置通用技術(shù)條件》

GB/T50063-2008 《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》

GB-14285-2006   《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》

GBJ232-2002           《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》

GB/T15145-2001 《微機線路保護裝置通用技術(shù)條件》

GB50171-2006            《電氣裝置安裝工作盤、柜及二次回路結(jié)線施工及驗收規(guī)范》

GB/50198-2011   《監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》

GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》

DL/T5003-2005 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》

2.2系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計

企業(yè)電能管理系統(tǒng)是應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能電網(wǎng)理念結(jié)合現(xiàn)代電力需求側(cè)電能管理思想為企業(yè)構(gòu)建的電能管理ERP系統(tǒng)。其目標(biāo)是讓企業(yè)通過電能管理系統(tǒng)科學(xué)管理電能，實現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟、、潔凈”的用的目標(biāo)和電能管理“四化”。

1、實現(xiàn)電能管理可視化。將電、電能這一無形、無色、無味的成本通過傳感技術(shù)實現(xiàn)可視化管理，就是讓我們：

n 看到電能的運動，從電網(wǎng)公司買得電去了哪里：

n 看到電能的質(zhì)量，使用的電能質(zhì)量如何，哪些設(shè)備在排放電力污染；

n 看到電能的浪費，每條的待機用電、輔助用電、變壓器損耗、線路損耗；

n 看到電能的危險，哪些設(shè)備發(fā)熱、哪些設(shè)備有安全隱患、哪些設(shè)備用電指標(biāo)異常；

n 看到電費的增加，每個樓層的當(dāng)日電費與累計電費，動態(tài)看到企業(yè)的成本隨時間的流失而流失；

2、實現(xiàn)電能管理數(shù)字化。電難管是人們對它陌生，電好電壞、管好管不好、節(jié)約與浪費、要用不要用沒有具體標(biāo)準(zhǔn)和尺度，將用電、管電、節(jié)電用數(shù)字進行量化，電能數(shù)字化的目標(biāo)是：

n 用多用少拿電量說話；

n 電能質(zhì)量好壞拿國家標(biāo)準(zhǔn)說話；

n 節(jié)約浪費拿電能運行指標(biāo)說話；

n 節(jié)約浪費拿產(chǎn)品單耗說話；

n 安全可靠拿用電異常和故障發(fā)生的百分數(shù)說話；

3、實現(xiàn)電能管理化。電難管的另一個原因有時性強，人們對它一知半解，長期壟斷。企業(yè)人才沒有、技術(shù)沒有、資金優(yōu)勢瓶頸，況且又不是自己的主業(yè)。電能化的目標(biāo)是：

n 像電網(wǎng)公司一樣有自己管電的團隊；

n 像電網(wǎng)公司一樣有自己管電的技術(shù)；

n 像電網(wǎng)公司一樣有自己管電的現(xiàn)代裝備；

n 像電網(wǎng)公司一樣運行、維護自己的配電系統(tǒng)和用電設(shè)備；

n 比電網(wǎng)公司更管理自己的用電設(shè)備；

4、實現(xiàn)電能管理網(wǎng)絡(luò)化。電難管的原因還有就是它實時性強、分布廣、危險性大，且枯燥乏味，我們需要做到的是只要有互聯(lián)網(wǎng)的地方我們都可以管理電能。

2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、站控管理層，系統(tǒng)拓撲圖如下圖（1）所示：

整套電能管理系統(tǒng)站控管理部分包括監(jiān)控管理主機、打印機、UPS電源等；網(wǎng)絡(luò)通訊層部分包括一個16口的串口服務(wù)器；現(xiàn)場智能儀表監(jiān)控設(shè)備層由ACR220ELH和PZ96L-E4組成。該配電系統(tǒng)分布在一個變電所內(nèi)，2臺變壓器的所有電力儀表通過RS485總線連接至串口服務(wù)器，并經(jīng)過超五類網(wǎng)線上傳至監(jiān)控后臺。

配電系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)主要是ACR網(wǎng)絡(luò)多功能儀表和PZ可編程智能電測儀表的現(xiàn)場各回路電力系統(tǒng)運行參數(shù)，包括電流、電壓、功率等遙測信息以及斷路器分合閘狀態(tài)、保護信息以及故障等；現(xiàn)場設(shè)備將所采集和處理過的信號經(jīng)屏蔽雙絞線上傳至通訊管理機，經(jīng)超五類線上傳至站控管理層。ACR220ELH、PZ96L-E4網(wǎng)絡(luò)多功能儀表采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)zui高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強，總線上允許連接多達32個設(shè)備，zui大傳輸距離為1.2km。

整個配電系統(tǒng)以計算機站控管理系統(tǒng)為核心，采用現(xiàn)代通訊技術(shù)，對整個配電系統(tǒng)的用電狀況進行統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測每個環(huán)節(jié)、每種設(shè)備的用電量；實時監(jiān)測、監(jiān)督電能質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)用電故障，避免用電的浪費。

2.4系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能

2.4.1用戶權(quán)限管理

針對不同級別的用戶，設(shè)置不同的權(quán)限，方便不同權(quán)限的管理人員對系統(tǒng)的不同操作，實現(xiàn)配電系統(tǒng)的安全，可靠運行。通過用戶管理進行用戶登錄、用戶注銷、修改密碼、添加刪除等操作，方便用戶對賬號和權(quán)限的修改。              

系統(tǒng)提供簡單、易用、良好的用戶使用界面。采用全中文界面，CAD圖形顯示配電系統(tǒng)電氣一次主接線圖，顯示配電系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)及相應(yīng)實時運行參數(shù)，畫面定時輪巡切換；畫面實時動態(tài)刷新；模擬量顯示；開關(guān)量顯示；連續(xù)記錄顯示等，通過畫面顏色的變化（紅色表示合閘狀態(tài)、綠色表示分閘狀態(tài)）可以看到各回路的分合閘狀態(tài)。

登錄普通權(quán)限用戶，通過主界面的操作，可以查看各回路運行的電參量（電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電度）；登錄zui高權(quán)限用戶，可以實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部電度報表、電流曲線、報警信息的打印及導(dǎo)出功能。

                       Acrel-3000電能管理系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線的分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。

吳淞中心醫(yī)院系統(tǒng)中分電能報表為1#變壓器及其回路報表和2#變壓器及其回路報表，方便管理員查看分析，同時系統(tǒng)將采集的有功電度數(shù)據(jù)，按照回路名稱的不同，自動生成報表并有報表打印功能，可對任意回路的某一時間段內(nèi)的用電量進行查詢與打印，這些報表均支持Excel導(dǎo)出功能。

2.4.5 報警功能

遙信和遙測報警功能，主要完成對低壓各出線回路的開關(guān)運行狀態(tài)和負載進線監(jiān)控，對開關(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，提醒值班人員及時處理。遙測報警值設(shè)置界面可以看到每個監(jiān)控點的實時值和報警設(shè)置值，方便值班人員比對進線設(shè)置，負載越限值在相應(yīng)權(quán)限下可自由設(shè)置。具備歷史查詢功能。

3.運行效果

3.1效益分析

電能管理給客戶帶來的效益主要體現(xiàn)在三個方面：

1、直接效益

指降低用電成本帶來的效益，也就是我們通常講的省錢。這部分的效益一般在年電報費的1-30%不等，主要根據(jù)企業(yè)規(guī)模、性質(zhì)、現(xiàn)行管理水平確定。

2、間接效益

指通過電能管理服務(wù)提高客戶電能管理、設(shè)備管理、生產(chǎn)管理帶來的效益。這部分的效益是實在的，但難以用價值衡量。如：

n 科學(xué)實施了有序用電，降低了zui大負荷需求，用電高峰不受拉閘限電影響；

n 發(fā)現(xiàn)電力污染源及污染性質(zhì)，為科學(xué)治理電力污染提供依據(jù)；

n 使配電管理人員管電變得方便、快捷、準(zhǔn)確；

n 建立健全了配電設(shè)備、用電設(shè)備檔案管理體系和設(shè)備運行管理體系，使企業(yè)不因人員更新導(dǎo)致配電系統(tǒng)資料、圖紙缺失帶來的損失；

n 培養(yǎng)了客戶電力總監(jiān)和管電的職業(yè)化團隊；

n 通過電能消耗和電力指標(biāo)變化管理生產(chǎn)運行等等；

n 上述這些間接效益，對客戶來說有的可能比直接效益更有價值。

3、社會效益

指通過電能管理服務(wù)實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排帶來的效益。主要體現(xiàn)在以下方面：

n 降低企業(yè)zui大負荷10%，使得電廠少發(fā)電；

n 實現(xiàn)了設(shè)備層面的有序用電，科學(xué)應(yīng)對用電高峰；

n 在用戶層面建能效電廠等等；

4.結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用，智能電能管理系統(tǒng)已成為大型公共建造的必然選擇，本文介紹的電力儀表及Acrel-3000電能管理系統(tǒng)在吳淞中心醫(yī)院項目的應(yīng)用，可以實現(xiàn)遠程遙測、遙信功能，實時顯示了現(xiàn)場電參量，方便值班人員查看；給用戶設(shè)置定值修改功能同樣人性化地提高了值班人員操作的安全系數(shù)；同時系統(tǒng)實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理，并生成各種電能報表、分析曲線、棒圖等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究；報警窗口的彈出有助于提醒值班人員及時檢查現(xiàn)場設(shè)備的運行狀況。

該項目所采用的Acrel-3000電能管理系統(tǒng)已經(jīng)于2013年1月底正式投入運行整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全，大的方便了用戶的使用，提供了大量實時、準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，為管理者進行內(nèi)部計量考核提供了依據(jù)，為進一步節(jié)能管理及節(jié)能措施的實施打下了基礎(chǔ)。

參考文獻

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