山西省汾陽(yáng)醫院綜合樓項目智能化工程項目能耗監測系統的研究與應用

 1安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；

摘要：介紹山西省汾陽(yáng)醫院急診醫技住院全科醫生培養基地綜合樓項目，采用智能電力儀表、采集配電現場(chǎng)的各種電參量和開(kāi)關(guān)信號。系統采用現場(chǎng)就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)通訊并遠傳至后臺，通過(guò)電能能耗監測系統實(shí)現配電室配電回路用電的實(shí)時(shí)監控和管理。

 

 

 

0概述 

山西省汾陽(yáng)醫院位于汾陽(yáng)市城內勝利街186號。

此次需對山西省汾陽(yáng)醫院醫技門(mén)診綜合樓做電能能耗監測系統?，F場(chǎng)共有一間變配電室，17面高壓柜和35面低壓柜，合計13臺微機保護、17臺操顯裝置、3臺微機消諧裝置、1臺直流屏控制器、162只低壓儀表；同時(shí)樓層配電箱上還安裝了100塊多功能電表。

       為保證綜合樓用電負荷的統計與分析及對危險源實(shí)時(shí)監控。需要對項目現場(chǎng)的配電室中高壓配電柜以及低壓進(jìn)線(xiàn)及出線(xiàn)回路進(jìn)行電壓、電流、功率等參數進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)監控。一旦監控點(diǎn)被監視參數異常，能夠及時(shí)檢測報警，有關(guān)人員采取必要的措施，避免安全事故的發(fā)生。自動(dòng)抄表功能節省了人力物力，功率趨勢曲線(xiàn)功能能夠直觀(guān)的顯示各回路的工作狀態(tài)與時(shí)間，方便用戶(hù)找出非正常用電回路并且及時(shí)進(jìn)行整改，建立電能多級計量體系提供用能分析依據。

        自動(dòng)采集現場(chǎng)所有電量?jì)x表的模擬量數據，自動(dòng)采集現場(chǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及故障狀態(tài)等開(kāi)關(guān)量數據。

        支持實(shí)時(shí)采集、自動(dòng)周期采集（定時(shí)采集）可配置周期（1分鐘～24小時(shí)）。

        支持數據傳輸正確性檢驗，異常數據自動(dòng)處理。

        支持多線(xiàn)程處理機制，提高數據采集效率，能同時(shí)對多個(gè)設備進(jìn)行數據采集。

        數據實(shí)時(shí)顯示采用配電柜一次圖直觀(guān)顯示模式，各回路開(kāi)關(guān)斷合以及故障狀態(tài)直觀(guān)可見(jiàn)。

 數據分析與處理

        數據的綜合統計、分析實(shí)現以下功能：

        各設備用電數據小時(shí)、日、月、年等時(shí)間段內的統計、計算。

        各設備的用電負荷（有功、無(wú)功）、最小、平均值計算。

        統計各出線(xiàn)回路及整體的用電量（有功、無(wú)功）。

       能方便實(shí)現客戶(hù)端查詢(xún)和各級管理人員的查詢(xún)，查詢(xún)界面能適應各級管理人員的要求能夠支持靈活的條件組合查詢(xún)和對比分析，各類(lèi)統計分析的數據可靈活采用報表等多種圖表方式直觀(guān)的展示功能。

數據展示功能按照不同用戶(hù)的不同的權限，分為操作層、管理層用能展示。

       對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。

系統具備合理完善的用戶(hù)安全控制機制，能使應用環(huán)境中的信息資源得到有效地保護，防止信息的丟失、失竊和破壞。

       故障判斷與報警具有故障自動(dòng)判斷并采用聲光方式報警功能。報警類(lèi)型包括微機保護開(kāi)關(guān)量變位，電壓、電流超限，現場(chǎng)綜?；蛘邇x表與監控系統通訊故障等。報警時(shí)間自動(dòng)記入系統數據庫，方便用戶(hù)查詢(xún)，工作人員可隨時(shí)掌握配電室實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，發(fā)現變配電運行故障并作出相應處理，提高變配電的管理效率，提升電力系統安全性、可靠性。

       安科瑞電能能耗監測系統根據山西省汾陽(yáng)醫院急診醫技住院全科醫生培養基地綜合樓現場(chǎng)實(shí)際情況，整體網(wǎng)絡(luò )結構采用屏蔽雙絞線(xiàn)直接接至通訊管理機，然后通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接接至配電室內的監控主機，保障了電能管理監控系統傳輸的穩定性與實(shí)時(shí)性。

       現場(chǎng)配電室內共有13只微機保護，11只開(kāi)關(guān)狀態(tài)模擬指示儀，1臺直流屏,168只嵌入式多功能儀表；樓層配電箱100只電力儀表，綜保和儀表分為二十二條RS485總線(xiàn)接至通訊管理機上，通訊管理機通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到監控主機實(shí)現總線(xiàn)上儀表與監控主機的數據連通。

1）站控管理層

       站控管理層針對電力監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口。在山西省汾陽(yáng)醫院急診醫技住院全科醫生培養基地綜合樓工程中主要指置于值班室的監控主機。

2）網(wǎng)絡(luò )通訊層

        通訊層主要是由ANet系列通訊管理機及以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組成。通訊管理機主要功能是采集現場(chǎng)智能儀表數據；以太網(wǎng)設備及總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的主要功能是實(shí)現站控管理層于現場(chǎng)設備之間的數據交互，使配電系統管理集中化、信息化、智能化，極大提高了配電系統的安全性、可靠性和穩定性，真正達到了無(wú)人值守的目的。

3）現場(chǎng)設備層

       現場(chǎng)設備層是數據采集終端，主要由微機保護以及智能儀表等組成，微機保護及智能儀表等通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)RS485接口，采用MODBUS通訊協(xié)議總線(xiàn)型連接接入ANet系列通訊管理機，經(jīng)通訊管理機到達值班室監控主機進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現遠程控制。

系統結構圖

 

智能儀表現場(chǎng)連接示意

       現場(chǎng)儀表以手拉手方式通過(guò)屏蔽雙絞線(xiàn)(RVSP2*1.0)進(jìn)行通訊連接，每根總線(xiàn)連接微機保護在5只左右，智能儀表數量在20只左右，不同種類(lèi)的智能裝置連接在不同的總線(xiàn)上，然后將數據上傳至ANet系列通訊管理機，進(jìn)而將數據上傳至當地監控終端。具體連接示意圖如下所示：

 

       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)，可以看到高低壓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：

一次系統圖

       遙信和遙測報警功能，主要完成對高低壓各回路的開(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。       

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。

       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)山西省汾陽(yáng)醫院急診醫技住院全科醫生培養基地綜合樓配電室高低壓進(jìn)出線(xiàn)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。為值班人員提供了精確可靠的電能報表。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，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。

用戶(hù)權限管理，對不同用戶(hù)賦予不同角色的權限，能授權到功能子菜單、具體檔案記錄、數據記錄等。下圖為權限配置界面。

       在當今配電設施的應用中，醫療建筑項目的配電安全性至關(guān)重要，本文介紹的電能能耗監測系統在山西省汾陽(yáng)醫院急診醫技住院全科醫生培養基地綜合樓的應用，可以實(shí)現對配電室供配電回路用電的實(shí)時(shí)監控，系統對采集數據的分析、處理，實(shí)時(shí)顯示配電室內各配電回路的運行狀態(tài)，對負載越限具有彈出報警對話(huà)框、語(yǔ)音提示，并生成各種電能報表、分析曲線(xiàn)、圖形等，便于電能的遠程抄表以及分析、研究，該系統運行安全、可靠、穩定，為本項目解決用電問(wèn)題提供了真實(shí)可靠的依據。

 

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，中國電力出版社

[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：柏為為 男   本科  

任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司