電能管理系統(tǒng)在吳淞中心醫(yī)院的應用

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)絡化電能管理。 

關鍵詞：率；網(wǎng)絡電力儀表；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)院用電的科學管理和用電設備的技術改造及提高電能的利用率，吳淞中心醫(yī)院需設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)、公共設施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設計的網(wǎng)絡電力儀表，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)絡電力儀表主要應用于變電站自動化、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)設計方案

2.1設計標準

GB2887-2000 《計算站場地技術要求》

GB/T13729-2002 《遠動終端通用技術條件》

DL478-2001 《靜態(tài)繼電保護及安全自動裝置通用技術條件》

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

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

DL/T634-2002            《遠動設備和系統(tǒng)傳輸規(guī)約基本遠動任務配套標準》

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條件》

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

GB-14285-2006   《繼電保護和安全自動裝置技術規(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條件》

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

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

GB/T17626.5 《浪涌（沖擊）抗擾度試驗》

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

2.2系統(tǒng)目標設計

企業(yè)電能管理系統(tǒng)是應用物聯(lián)網(wǎng)技術和智能電網(wǎng)理念結合現(xiàn)代電力需求側電能管理思想為企業(yè)構建的電能管理ERP系統(tǒng)。其目標是讓企業(yè)通過電能管理系統(tǒng)科學管理電能，實現(xiàn)“安全、可靠、經(jīng)濟、、潔凈”的用的目標和電能管理“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，哪些設備發(fā)熱、哪些設備有安全隱患、哪些設備用電指標異常；

n 看到電費的增加，每個樓層的當日電費與累計電費，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準和尺度，將用電、管電、節(jié)電用數(shù)字進行量化，電能數(shù)字化的目標是：

n 用多用少拿電量說話；

n 電能質(zhì)量好壞拿國家標準說話；

n 節(jié)約浪費拿電能運行指標說話；

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；

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)和用電設備；

n 比電網(wǎng)公司更管理自己的用電設備；

4、實現(xiàn)電能管理網(wǎng)絡化。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)結構

Acrel-3000電能管理系統(tǒng)采用分層分布式結構，即現(xiàn)場設備層、網(wǎng)絡通訊層、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)絡通訊層部分包括一個16口的串口服務器；現(xiàn)場智能儀表監(jiān)控設備層由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，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用戶權限管理

針對不同級別的用戶，設置不同的權限，方便不同權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)設備狀態(tài)及相應實時運行參數(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)用相關回路實時曲線界面分析該回路當前的負荷運行狀況。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。遙測報警值設置界面可以看到每個監(jiān)控點的實時值和報警設置值，方便值班人員比對進線設置，負載越限值在相應權限下可自由設置。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提高客戶電能管理、設備管理、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、準確；

n 建立健全了配電設備、用電設備檔案管理體系和設備運行管理體系，使企業(yè)不因人員更新導致配電系統(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)了設備層面的有序用電，科學應對用電高峰；

n 在用戶層面建能效電廠等等；

4.結束語

隨著社會的發(fā)展及電力的廣泛應用，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。

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