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安科瑞淺析北京市醫院用電隱患問題的改良對策

瀏覽次數：785更新時間：2023-05-06

摘要：提出加強應急電源管理、開展電能質量治理、提升配電系統柔性水平，有針對性地進行醫院各類人員用電培訓，改良醫院用電隱患的對策。

關鍵詞：醫院用電；柔性；供電智慧樹

0前言

為保障北京市醫療系統用電，北京市醫管和北京市醫院后勤管理質控多次組織行業專家和單位，對北京市三十多家三級以上醫院進行了為期三年的用電隱患排查。這些隱患問題以《北京市醫院用電隱患分析》和《醫療場所電氣火災分析》為題發表后，引起了北京市醫療系統各級負責供配電的領導和工作人員高度重視，許多單位還多次組織行業專家和單位共同探討，圍繞提高重要醫療場所供電保障能力和大型醫療設備電能質量獻計獻策，提出許多切實可行的醫院用電隱患消除對策。

1從應急電源設計入手，提高重要醫療場所供電保障能力

1.1對UPS/EPS安裝位置進行規劃設計

某醫院在初期規劃時UPS/EPS系統采用分布式安裝，并設計了各UPS/EPS機房位置。但在系統BIM仿真后，發現分布式無法實現。據醫院特殊需要，儲能電站進行了特殊設計。

1.2UPS和EPS不能混用

在醫療場所，既有為重要醫療場所提供應急保障的UPS系統，也有根據消防部門要求建設的EPS系統。兩者功能、適用場合和等級不同，但筆者在許多醫院發現UPS和EPS混用濫用的現象。UPS和EPS的主要區別如下：UPS電源一般用于醫院智能性電子負載。EPS一般用于消防保安設備，應急照明和事故照明等；UPS有三大功能：穩定供電電壓和頻率、克服電壓暫降、過濾電源諧波。EPS以消防應急類的負荷為目標，功能是提供獨立回路的供電系統。能夠提供應急電源，實現持續供電、沒有改進設備供電質量的功能。

EPS電源與UPS電源兩者都具有電子旁路、維修旁路及逆變三種工作模式。EPS電源具有持續供電功能，平時采用旁路供電，市電停電時才轉為逆變供電。UPS電源平時處于在線狀態，失去市電后繼續供電、但會發出告警。

1.3工頻UPS和高頻UPS不能選錯

目前，UPS從結構上通常分為工頻和和高頻。二者從原理、結構和應用場合都有本質的不同，根據不同的負荷設備，慎重選擇。工頻UPS基于變壓器，即升壓隔離變壓器。此外還包括可控硅整流器、逆變器和旁路電路。因其整流器和變壓器工作頻率均為50Hz，與電網頻率一致，所以叫工頻UPS。高頻UPS無變壓器，升降壓基于電池電壓變換器，此外還包括高頻整流器、逆變器和旁路電路。

UPS的對外干擾一般有兩種，一種是聽得到的機械噪聲、一種是聽不到的電噪聲。

綜上分析，對醫療場所，除醫院信息系統機房和相關設備選用工頻UPS外，其余都應配置高頻UPS。

2采取專項治理，提升大型醫療設備供電質量

2.1消除閃絡，減少醫療設備的損壞

消除閃絡的方法主要有UPS（不間斷電源）、STS（靜態切換開關）、SVC（靜止無功補償器）、AVC（自動無功補償器）、CVT（諧振變壓器）、MG（電動機發電機組）、TCR（變壓器分接頭調節器）和DVR（動態電壓恢復器）等。

2.2治理諧波，使醫療設備運行

目前諧波治理方法按技術手段可分為無源濾波（PF）和有源濾波（APF）；按治理策略又可分為高壓母線治理、低壓母線治理和就地治理。消除醫療場所諧波的好方法是找到源頭，治標先治本。一方面要降低電網和醫療設備的諧波分量，另一方面要提高醫療設備自身的抗諧波干擾能力。

3加強針對性培訓，提高醫院用電管理水平

醫療系統電力培訓可在增強重要醫療場所供電保障能力、使供電質量的提高以及利用供電智慧樹進行電力故障仿真等方面發力，從而進一步保障醫療供電系統。

首先，培訓可增強重要醫療場所供電保障能力。其次，培訓可加強醫療設備供電質量控制。

4推行柔性管理，提高醫院供配電系統的整體。

4.1堅持科學評估，實現運行狀態的可視性

1）確定醫院供配電可靠性指標體系

2）建立醫院供配電可靠性評估模型

3）完善繳費渠道架設以及繳費服務布點

4.2建立供電智慧樹，實現醫院供配電運行邏輯的自發現

4.3監測斷路器的健康狀態，實現運行過程的可控性

5安科瑞AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺

5.1平臺概述

AcrelEMS-MED醫院能源管理平臺充分結合《醫療建筑電氣設計規范》《綠色醫院建筑評價標準》、《醫院建筑能耗監管系統建設技術導則》等行業規范、根據醫院用戶需求以及能源管理部門要求，采集分析能源、能耗、能效數據，監測以電能質量、智慧用電相關指標以及其他用能指標，并與能源政策與用能模式改革結合。能夠輔助醫院后勤管理人員進行能源供應系統及設備的運行管理工作，幫助醫院管理層實時掌握醫院的能耗情況，為醫院能源信息化建設和節能管理提供了良好的技術平臺。

5.2平臺組成

安科瑞醫院能源管理系統建立基于云平臺的“監、控、維"整體的能源管理系統，從數據采集、設備控制、數據分析、異常預警、運維派單、系統架構和綜合數據服務等方面的設計，幫助醫院后勤管理部門了解醫院能源運行情況，關注消防和電氣，及時預警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監控系統、變電所運維云平臺，配電房綜合監控系統，能耗管理系統，智能照明控制系統，智慧消防平臺，電氣火災監控系統，消防設備電源監控系統，防火門監控系統，消防應急照明和疏散指示系統，充電樁管理系統，電能質量治理解決方案，醫療隔離電源解決方案。

5.3平臺拓撲圖

5.4平臺子系統

5.4.1醫院電力監控解決方案

電力監控系統實現對變壓器、柴油發電機、斷路器以及其它重要設備進行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫院供電可靠性。

電力監控系統主要針對開閉所和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和用能情況。同時對醫院重要設備如柴油發電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統狀態進行監測。

5.4.2醫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、邊緣計算網關及大數據分析技術，通過智能網關采集現場數據并存儲在本地，再定時向云平臺推送數據。平臺采集的數據包括變電所回路電氣參數和變壓器溫度、環境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發生10S內通過短信和APP發出告警信號。平臺通過手機APP下發運維任務到相關人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執行過程進行閉環，提高運維效率，即時發現運行缺陷并做消缺處理。

5.4.3醫院配電房綜合監控系統解決方案

Acrel-2000E配電室綜合監控系統，可實現開關柜運行監控、高壓開關柜帶電顯示、母線及電纜測溫監測、環境溫濕度監測、有害氣體監測、安防監控，可對燈光、風機、空調控制等設備進行聯動控制。實現動力環境各數據的檢測與設備控制，優化動力環境，避免運行環境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員，延長設備使用壽命，實現配電動力環境的分布式遠程管理。

5.4.4醫院能耗管理系統解決方案

對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發現能源使用規律和能源浪費情況，提高人員主動節能的意識。

①搭建醫院智慧能源管理系統的基本框架，對各個用能環節進行實時監測；

②排碳數據化：通過系統可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電），實現低碳辦公數據化；

③區域能效比：實現建筑單位內區域能耗對比，方便能耗考核；

④同期能效比：實現同年、同期、同一區域能耗對比，方便節能數據分析；

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，實現能耗排名，增強全院工作人員的節能意識；

⑦對能耗的使用數據進行綜合的分析、統計、打印和查詢等功能，并根據能耗監測管理系統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；

⑧能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統計分析，監測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統信息化、自動化水平。

5.4.5醫院智能照明控制系統解決方案

ASL1000智能照明控制系統可以實現場景控制、時間控制、區域控制、光照度感應控制以及紅外感應控制等多種控制方式，能避免公共區域的照明浪費，還可以幫助醫院管理照明。

系統在配電箱內的模塊主要有總線電源、開關驅動器、IP網關、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，可實現自動控制、現場控制和值班室遠程控制相結合。

5.4.6醫院智慧消防平臺解決方案

智慧消防云平臺基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網絡，并對這些設備的狀態進行智能化感知、識別、定位，實時動態采集消防信息，通過云平臺進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統化"需求。從火災預防，到火情報警，再到控制聯動，在統一的系統大平臺內運行，用戶、安保人員、監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，并能夠在出現細節隱患、發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。

5.4.7醫院電氣火災監控系統解決方案

電氣火災監控系統作為火災自動報警系統的預警子系統，由電氣火災監控主機、電氣火災監控單元、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。醫院電氣火災監控系統以建筑為單位設置，采集數據后上傳至值班室監控主機，實現對建筑電氣預警。

5.4.8醫院消防設備電源監控系統解決方案

消防設備電源監控監控系統采用消防二總線，以建筑為單位設置區域分機采集消防設備電源狀態，區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信息，以此實現對消防設備電源工作狀態的實時監視。

5.4.9醫院防火門監控系統解決方案

醫院防火門數量比較多，由于部分區域經常有人走動，常開常閉防火門數量都不少，防火門監控系統的作用就是監測防火門開閉狀態，在發生火災后自動關閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監控系統采用消防二總線將具有通信功能的監控模塊相互連接起來，用于監測和控制防火門狀態，當防火門發生異常位置信號時，防火門監控器能發出故障報警信號，指示故障報警部位并保存故障報警信息。發生火災時，關閉事故區域所有常開防火門，防止煙霧向區域擴散。

5.4.10醫院消防應急照明和疏散指示系統解決方案

醫院人員流動性強，密度大，消防比較復雜，一旦發生火災，疏散指示系統非常重要。消防應急照明和指示系統可以和火災報警系統聯動，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。

5.4.11醫院有源諧波治理系統解決方案

為了改良配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網2~31次諧波干擾。

AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，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，從而實現諧波治理和無功補償。

5.4.12醫院充電樁系統解決方案

醫院停車場有電動汽車和電動自行車，均需要提供充電樁。充電樁管理系統通過物聯網技術對接入系統的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數據采集和監控，解決物業、用電管理部門的充電樁使用、監控問題。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，系統發起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。