安科瑞 繆凱倫

摘要：基于目前科學技術飛速發(fā)展，人們對電力資源的依賴越來越廣泛，而現(xiàn)階段國內電力系統(tǒng)的運營成本還相對較高，因此完善電力系統(tǒng)各方面的工作已經(jīng)勢在必行。電力監(jiān)控系統(tǒng)在整個電力系統(tǒng)中具有重要的作用，它能夠有力的促進電網(wǎng)管理工作效率，降低電力系統(tǒng)的運營成本，本文通過安徽省立醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)的應用介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中的應用。

關鍵字：電力系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采集；醫(yī)院；監(jiān)控系統(tǒng)

0  引言

隨著電力網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，用戶更加關注電能質量問題，同時也對電能質量提出了更加嚴格的要求。用戶需要更加有效的電力監(jiān)控管理解決方案來應對上述變化帶來的挑戰(zhàn)，以實現(xiàn)配電系統(tǒng)持續(xù)可靠、低耗的運行。本文通過對安徽省立醫(yī)院電力監(jiān)控的建設，介紹電力監(jiān)控系統(tǒng)在醫(yī)院中的應用。

1   項目概述及建設目標

安徽省立醫(yī)院綜合病房大樓工程位于合肥市廬江路 17 號 , 整個項目分兩期建設 , 其中 一期總建筑面積為 15.32 萬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(tǒng)部分投資概算約人民幣 2000 萬元。

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

本電力監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控要求主要有以下幾個方面：

1.遠程觀測。要求系統(tǒng)能夠準確的對電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、視在功率、功率因數(shù)、頻率、開關狀態(tài)等信息進行檢測。

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

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

2   電力監(jiān)控系統(tǒng)的設計

在監(jiān)控系統(tǒng)的設計中，要充分考慮客戶的實際需求，以及電力系統(tǒng)的實際結構、電力系統(tǒng)的實際載荷能力等因素，進而合理的選擇監(jiān)控設備，這既有利于減少系統(tǒng)運作的成本，同時也有利于系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。

本項目的電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動更加安全，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(tǒng)結構

依據(jù)醫(yī)院配電室分布情況，電力監(jiān)控系統(tǒng)建設采用分層分布式結構，系統(tǒng)包括：站控管理層、網(wǎng)絡通訊層、現(xiàn)場設備層。系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如圖所示：

站控管理層管理人員與計算機進行人機交互的直接窗口，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，并以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集器。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負責對現(xiàn)場設備回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和傳送等工作的同時，轉達上位機對現(xiàn)場設備的各種控制命令。

現(xiàn)場設備層主要是連接于網(wǎng)絡中用于電參量采集測量的各類型的儀表等，也是構建該配電系統(tǒng)必要的基本組成元素。根據(jù)本項目的實際特點，在本項目方案設計時為低壓配電進線回路安裝PZ96-E4/KC智能儀表出線回路安裝PZ72-E4/KC智能儀表，實現(xiàn)每個回路三相電流、三相電壓、頻率、功率、電能等電參量監(jiān)測；并對每個回路斷路器分合閘狀態(tài)進行監(jiān)測。

2.2 網(wǎng)絡設計

電力監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡系統(tǒng)能夠及時的對數(shù)據(jù)進行傳輸，并迅速傳遞操作指令，是實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)各項功能的基礎。對于安徽省立醫(yī)院電力監(jiān)控系統(tǒng)來說，系統(tǒng)中監(jiān)控設備較多，而且分布于2個配電時內，由于距離比較近，通過屏蔽雙絞線直接接至值班室的數(shù)據(jù)采集器上然后將所有數(shù)據(jù)上傳至后臺監(jiān)控主機。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)軟件功能設計

系統(tǒng)依據(jù)客戶實際需求進行設計，并實現(xiàn)了一次主接線圖界面顯示；電參量遙測及電參量越限報警；事件記錄；系統(tǒng)運行異常監(jiān)測；故障報警及操作記錄；報表查詢與打??；系統(tǒng)負荷實時、歷史曲線，用戶權限管理等主要功能。

變電所實時監(jiān)控系統(tǒng)圖為主監(jiān)控畫面，主要實時監(jiān)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(tǒng)圖中可以直觀的看到每路進線和出線的運行參數(shù)和狀態(tài)，可以看到變壓器出線側的所有常規(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、有功電度等。如下圖所示：

變電所一次系統(tǒng)圖

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。負載越限值在相應權限下可自由設置。具備歷史查詢功能，如下圖所示：

報警功能歷史查詢

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

報警功能實時查詢

參數(shù)抄表功能，主要對低壓各出線回路的電參數(shù)進線查詢。支持任意時刻電參數(shù)查詢，具備數(shù)據(jù)導出和報表打印等功能。該報表查詢安徽省立醫(yī)院變電所變壓器出線各低壓回路的電參數(shù)，主要包括：三相電流、有功功率和有功電度。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示

電參數(shù)抄表

用電量報表功能，可選擇時間段進行查詢，支持任意時間段電度累計查詢，具備數(shù)據(jù)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。該報表各回路名稱和數(shù)據(jù)庫關聯(lián)，方便用戶修改回路名稱。如下圖所示，顯示辦公樓實驗樓配電回路的用電量，用戶可以直接打印報表，可以以EXCEL格式另存到其他位置。 如下圖所示：

電能報表

系統(tǒng)通訊結構示意圖，主要顯示系統(tǒng)的組網(wǎng)結構，系統(tǒng)采用分層分布式結構，同時監(jiān)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

負荷趨勢曲線界面中可直觀的查看回路的負荷運行情況。查看實時和歷史趨勢曲線，點擊畫面相應按鈕或菜單項可以完成相應功能的切換；幫助用戶進線趨勢分析和故障追憶，具備曲線打印功能。為分析整個系統(tǒng)的運行狀況提供了直觀而方便的軟件支持。如下圖所示：

趨勢曲線圖

3、供配電設計中應用電力監(jiān)控系統(tǒng)的意義

綜上所述，電力監(jiān)控系統(tǒng)幫助用電單位提高效率、減少損失、降低運營成本，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效確保電網(wǎng)管理效率、縮小電力運營成本，也成為供配電設計中*的重要組成部分。電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信、故障報警、數(shù)據(jù)存儲記錄等功能使得工作人員在實際工作中更加方便，可以通過人機操作界面, 直接了解到電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),并能迅速傳遞出操作指令，由于監(jiān)控設備對數(shù)據(jù)的傳遞都是通過網(wǎng)絡傳輸來實現(xiàn)，因此，不同的電力監(jiān)控系統(tǒng)可以設計不同的組網(wǎng)方式,確保數(shù)據(jù)信息能夠迅速進行傳輸。另一方面，在供配電設計中運用電力監(jiān)控系統(tǒng)，應該根據(jù)實際情況選擇監(jiān)控設備。

在商務樓、寫字樓，學校、醫(yī)院等場所設置電力監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對樓內高低壓配電回路的實時監(jiān)控，有利于電能管理。另一方面，電力監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠準確的表示出回路的用電狀況，它還具備網(wǎng)絡通訊等功能，能夠與計算機、串口服務器等設備進行組合，及時的顯示樓內各個配電回路的運作狀態(tài)，當樓內電力系統(tǒng)的負載越標時，電力監(jiān)控系統(tǒng)能夠迅速報警，發(fā)出語音提示。另外，電力監(jiān)控系統(tǒng)還能夠生成報表、曲線圖等統(tǒng)計信息，便于有關人員分析樓內各部分的用電狀況，使樓內的用電活動更加安全，從而保證樓內人員的生命安全，提高辦公人員的工作效率。