安科瑞淺析北京市醫(yī)院用電隱患問題的改良對策
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摘 要：提出加強應(yīng)急電源管理、開展電能質(zhì)量治理、提升配電系統(tǒng)柔性水平，有針對性地進(jìn)行醫(yī)院各類人員用電培訓(xùn)，改良醫(yī)院用電隱患的對策。
關(guān)鍵詞：醫(yī)院用電；柔性；供電智慧樹
0前言
為保障北京市醫(yī)療系統(tǒng)用電，北京市醫(yī)管和北京市醫(yī)院后勤管理質(zhì)控多次組織行業(yè)專家和單位，對北京市三十多家三級以上醫(yī)院進(jìn)行了為期三年的用電隱患排查。這些隱患問題以《北京市醫(yī)院用電隱患分析》和《醫(yī)療場所電氣火災(zāi)分析》為題發(fā)表后，引起了北京市醫(yī)療系統(tǒng)各級負(fù)責(zé)供配電的領(lǐng)導(dǎo)和工作人員高度重視，許多單位還多次組織行業(yè)專家和單位共同探討，圍繞提高重要醫(yī)療場所供電保障能力和大型醫(yī)療設(shè)備電能質(zhì)量獻(xiàn)計獻(xiàn)策，提出許多切實可行的醫(yī)院用電隱患消除對策。
1從應(yīng)急電源設(shè)計入手，提高重要醫(yī)療場所供電保障能力
1.1對UPS/EPS安裝位置進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計
某醫(yī)院在初期規(guī)劃時UPS/EPS系統(tǒng)采用分布式安裝，并設(shè)計了各UPS/EPS機房位置。但在系統(tǒng)BIM仿真后，發(fā)現(xiàn)分布式無法實現(xiàn)。據(jù)醫(yī)院特殊需要，儲能電站進(jìn)行了特殊設(shè)計。
1.2UPS和EPS不能混用
在醫(yī)療場所，既有為重要醫(yī)療場所提供應(yīng)急保障的UPS系統(tǒng)，也有根據(jù)消防部門要求建設(shè)的EPS系統(tǒng)。兩者功能、適用場合和等級不同，但筆者在許多醫(yī)院發(fā)現(xiàn)UPS和EPS混用濫用的現(xiàn)象。UPS和EPS的主要區(qū)別如下：UPS電源一般用于醫(yī)院智能性電子負(fù)載。EPS一般用于消防保安設(shè)備，應(yīng)急照明和事故照明等；UPS有三大功能：穩(wěn)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(yīng)急類的負(fù)荷為目標(biāo)，功能是提供獨立回路的供電系統(tǒng)。能夠提供應(yīng)急電源，實現(xiàn)持續(xù)供電、沒有改進(jìn)設(shè)備供電質(zhì)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?nèi)N工作模式。EPS電源具有持續(xù)供電功能，平時采用旁路供電，市電停電時才轉(zhuǎn)為逆變供電。UPS電源平時處于在線狀態(tài)，失去市電后繼續(xù)供電、但會發(fā)出告警。
1.3工頻UPS和高頻UPS不能選錯
目前，UPS從結(jié)構(gòu)上通常分為工頻和和高頻。二者從原理、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場合都有本質(zhì)的不同，根據(jù)不同的負(fù)荷設(shè)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(wǎng)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(yī)療場所，除醫(yī)院信息系統(tǒng)機房和相關(guān)設(shè)備選用工頻UPS外，其余都應(yīng)配置高頻UPS。
2采取專項治理，提升大型醫(yī)療設(shè)備供電質(zhì)量
2.1消除閃絡(luò)，減少醫(yī)療設(shè)備的損壞
消除閃絡(luò)的方法主要有UPS（不間斷電源）、STS（靜態(tài)切換開關(guān)）、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(fā)電機組）、TCR（變壓器分接頭調(diào)節(jié)器）和DVR（動態(tài)電壓恢復(fù)器）等。
2.2治理諧波，使醫(yī)療設(shè)備運行
目前諧波治理方法按技術(shù)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(yī)療場所諧波的好方法是找到源頭，治標(biāo)先治本。一方面要降低電網(wǎng)和醫(yī)療設(shè)備的諧波分量，另一方面要提高醫(yī)療設(shè)備自身的抗諧波干擾能力。
3加強針對性培訓(xùn)，提高醫(yī)院用電管理水平
醫(yī)療系統(tǒng)電力培訓(xùn)可在增強重要醫(yī)療場所供電保障能力、使供電質(zhì)量的提高以及利用供電智慧樹進(jìn)行電力故障仿真等方面發(fā)力，從而進(jìn)一步保障醫(yī)療供電系統(tǒng)。
首先，培訓(xùn)可增強重要醫(yī)療場所供電保障能力。其次，培訓(xùn)可加強醫(yī)療設(shè)備供電質(zhì)量控制。
4推行柔性管理，提高醫(yī)院供配電系統(tǒng)的整體。
4.1堅持科學(xué)評估，實現(xiàn)運行狀態(tài)的可視性
1）確定醫(yī)院供配電可靠性指標(biāo)體系
2）建立醫(yī)院供配電可靠性評估模型
3）完善繳費渠道架設(shè)以及繳費服務(wù)布點
4.2建立供電智慧樹，實現(xiàn)醫(yī)院供配電運行邏輯的自發(fā)現(xiàn)
4.3監(jiān)測斷路器的健康狀態(tài)，實現(xiàn)運行過程的可控性
5安科瑞AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺
5.1平臺概述
AcrelEMS-MED醫(yī)院能源管理平臺充分結(jié)合《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則》等行業(yè)規(guī)范、根據(jù)醫(yī)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(shù)據(jù)，監(jiān)測以電能質(zhì)量、智慧用電相關(guān)指標(biāo)以及其他用能指標(biāo)，并與能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進(jìn)行能源供應(yīng)系統(tǒng)及設(shè)備的運行管理工作，幫助醫(yī)院管理層實時掌握醫(yī)院的能耗情況，為醫(yī)院能源信息化建設(shè)和節(jié)能管理提供了良好的技術(shù)平臺。
5.2平臺組成
安科瑞醫(yī)院能源管理系統(tǒng)建立基于云平臺的“監(jiān)、控、維"整體的能源管理系統(tǒng)，從數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預(yù)警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務(wù)等方面的設(shè)計，幫助醫(yī)院后勤管理部門了解醫(yī)院能源運行情況，關(guān)注消防和電氣，及時預(yù)警異常情況，提高運維效率。它集成了10KV/O.4KV變電站電力監(jiān)控系統(tǒng)、變電所運維云平臺，配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)，能耗管理系統(tǒng)，智能照明控制系統(tǒng)，智慧消防平臺，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，充電樁管理系統(tǒng)，電能質(zhì)量治理解決方案，醫(yī)療隔離電源解決方案。
5.3平臺拓?fù)鋱D
5.4平臺子系統(tǒng)
5.4.1醫(yī)院電力監(jiān)控解決方案
電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對變壓器、柴油發(fā)電機、斷路器以及其它重要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護(hù)設(shè)備和遠(yuǎn)方控制及其他設(shè)備通信，實時掌握供電系統(tǒng)運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障，提高醫(yī)院供電可靠性。
電力監(jiān)控系統(tǒng)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(hù)裝置及多功能儀表進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)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(shù)和用能情況。同時對醫(yī)院重要設(shè)備如柴油發(fā)電機、無功補償裝置、有源濾波裝置、UPS、隔離電源系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。
5.4.2醫(yī)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(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所回路電氣參數(shù)和變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務(wù)到相關(guān)人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。
5.4.3醫(yī)院配電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
Acrel-2000E配電室綜合監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)開關(guān)柜運行監(jiān)控、高壓開關(guān)柜帶電顯示、母線及電纜測溫監(jiān)測、環(huán)境溫濕度監(jiān)測、有害氣體監(jiān)測、安防監(jiān)控，可對燈光、風(fēng)機、空調(diào)控制等設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設(shè)備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導(dǎo)致配電設(shè)備運行故障，保證維護(hù)人員，延長設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠(yuǎn)程管理。
5.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案
對建筑各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。
①搭建醫(yī)院智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)測；
②排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；
③區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；
④同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；
⑤能耗評估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進(jìn)行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；
⑥能耗競爭排名：各個科室能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強全院工作人員的節(jié)能意識；
⑦對能耗的使用數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)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(jù)；
⑧能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進(jìn)行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。
5.4.5醫(yī)院智能照明控制系統(tǒng)解決方案
ASL1000智能照明控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)場景控制、時間控制、區(qū)域控制、光照度感應(yīng)控制以及紅外感應(yīng)控制等多種控制方式，能避免公共區(qū)域的照明浪費，還可以幫助醫(yī)院管理照明。
系統(tǒng)在配電箱內(nèi)的模塊主要有總線電源、開關(guān)驅(qū)動器、IP網(wǎng)關(guān)、耦合器、干接點輸入模塊等。這些模塊使用35mm標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝。
安裝在控制現(xiàn)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(jīng)過可以設(shè)定紅外感應(yīng)控制亮燈，人離開后在設(shè)定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設(shè)備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠(yuǎn)程控制相結(jié)合。
5.4.6醫(yī)院智慧消防平臺解決方案
智慧消防云平臺基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，將分散的火災(zāi)自動報警設(shè)備、電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)，并對這些設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"需求。從火災(zāi)預(yù)防，到火情報警，再到控制聯(lián)動，在統(tǒng)一的系統(tǒng)大平臺內(nèi)運行，用戶、安保人員、監(jiān)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(shè)備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細(xì)節(jié)隱患、發(fā)生火情等緊急和非緊急情況下，在幾秒時間內(nèi)，相關(guān)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(dá)相關(guān)人員。
5.4.7醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的預(yù)警子系統(tǒng)，由電氣火災(zāi)監(jiān)控主機、電氣火災(zāi)監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器以及測溫式電氣火災(zāi)探測器組成。醫(yī)院電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設(shè)置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣預(yù)警。
5.4.8醫(yī)院消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
消防設(shè)備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設(shè)置區(qū)域分機采集消防設(shè)備電源狀態(tài)，區(qū)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(guān)狀態(tài)信息，以此實現(xiàn)對消防設(shè)備電源工作狀態(tài)的實時監(jiān)視。
5.4.9醫(yī)院防火門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院防火門數(shù)量比較多，由于部分區(qū)域經(jīng)常有人走動，常開常閉防火門數(shù)量都不少，防火門監(jiān)控系統(tǒng)的作用就是監(jiān)測防火門開閉狀態(tài)，在發(fā)生火災(zāi)后自動關(guān)閉常開防火門，防止煙霧擴散。防火門監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線將具有通信功能的監(jiān)控模塊相互連接起來，用于監(jiān)測和控制防火門狀態(tài)，當(dāng)防火門發(fā)生異常位置信號時，防火門監(jiān)控器能發(fā)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(fā)生火災(zāi)時，關(guān)閉事故區(qū)域所有常開防火門，防止煙霧向區(qū)域擴散。
5.4.10醫(yī)院消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)解決方案
醫(yī)院人員流動性強，密度大，消防比較復(fù)雜，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應(yīng)急照明和指示系統(tǒng)可以和火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應(yīng)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(yīng)急預(yù)案，提升人員逃生概率。
5.4.11醫(yī)院有源諧波治理系統(tǒng)解決方案
為了改良配電系統(tǒng)諧波對醫(yī)院設(shè)備的影響，方案配置AnSinI有源濾波器，濾除電網(wǎng)2~31次諧波干擾。
AnSinI系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。
5.4.12醫(yī)院充電樁系統(tǒng)解決方案
醫(yī)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(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進(jìn)行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，解決物業(yè)、用電管理部門的充電樁使用、監(jiān)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(yuǎn)程充電樁系統(tǒng)可實時遠(yuǎn)程完成啟動充電、強制停止、單價設(shè)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(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應(yīng)的充電樁完成電動汽車的充電過程。
5.4.13醫(yī)院醫(yī)療隔離電源解決方案
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》14.7.6.3條明確規(guī)定：在電源突然中斷后，重大醫(yī)療危險的場所，應(yīng)采用電力系統(tǒng)不接地（IT系統(tǒng)）的供電方式。同時《醫(yī)院潔凈手術(shù)部建筑技術(shù)規(guī)范》GB50333-2002中規(guī)定：2類醫(yī)療場所在維持患者生命，外科和其他位于患者周圍的電氣裝置均應(yīng)采用醫(yī)用IT系統(tǒng)。
安科瑞電氣股份有限公司的醫(yī)療隔離電源解決方案是針對醫(yī)療Ⅱ類場所的供電需求而開發(fā)設(shè)計的，能夠很好的滿足各類室和重癥監(jiān)護(hù)室對電源可靠性的要求，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
5.5相關(guān)平臺部署硬件選型清單
5.5.1電力監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
5.5.2變電所運維云平臺硬件配置
5.5.3電房綜合監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.4能耗管理系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.5智能照明控制系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.6智慧消防平臺硬件配置方案
5.5.7電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.8消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.9防火門監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.10消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)硬件配置方
5.5.11有源諧波治理系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.12充電樁運營收費平臺硬件配置方案
5.5.13醫(yī)療隔離電源解決方案硬件配置方案
6結(jié)束語
智能配電網(wǎng)的自愈控制主要包含了信息采集、診斷、決策、執(zhí)行4個過程。其中信息采集的關(guān)鍵是對數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行校驗，提取數(shù)據(jù)特征，識別典型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與故障預(yù)警數(shù)據(jù)，排除干擾數(shù)據(jù)；診斷和決策將依據(jù)采集的信息，利用智能決策方法對整個配電網(wǎng)運行狀態(tài)進(jìn)行快速實時評估。
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