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安科瑞浅析北京市医院用电隐患问题的改良对策

浏览次数：702更新时间：2023-05-06

摘要：提出加强应急电源管理、开展电能质量治理、提升配电系统柔性水平，有针对性地进行医院各类人员用电培训，改良医院用电隐患的对策。

关键词：医院用电；柔性；供电智慧树

0前言

为保障北京市医疗系统用电，北京市医管和北京市医院后勤管理质控多次组织行业专家和单位，对北京市三十多家三级以上医院进行了为期三年的用电隐患排查。这些隐患问题以《北京市医院用电隐患分析》和《医疗场所电气火灾分析》为题发表后，引起了北京市医疗系统各级负责供配电的领导和工作人员高度重视，许多单位还多次组织行业专家和单位共同探讨，围绕提高重要医疗场所供电保障能力和大型医疗设备电能质量献计献策，提出许多切实可行的医院用电隐患消除对策。

1从应急电源设计入手，提高重要医疗场所供电保障能力

1.1对UPS/EPS安装位置进行规划设计

某医院在初期规划时UPS/EPS系统采用分布式安装，并设计了各UPS/EPS机房位置。但在系统BIM仿真后，发现分布式无法实现。据医院特殊需要，储能电站进行了特殊设计。

1.2UPS和EPS不能混用

在医疗场所，既有为重要医疗场所提供应急保障的UPS系统，也有根据消防部门要求建设的EPS系统。两者功能、适用场合和等级不同，但笔者在许多医院发现UPS和EPS混用滥用的现象。UPS和EPS的主要区别如下：UPS电源一般用于医院智能性电子负载。EPS一般用于消防保安设备，应急照明和事故照明等；UPS有三大功能：稳定供电电压和频率、克服电压暂降、过滤电源谐波。EPS以消防应急类的负荷为目标，功能是提供独立回路的供电系统。能够提供应急电源，实现持续供电、没有改进设备供电质量的功能。

EPS电源与UPS电源两者都具有电子旁路、维修旁路及逆变三种工作模式。EPS电源具有持续供电功能，平时采用旁路供电，市电停电时才转为逆变供电。UPS电源平时处于在线状态，失去市电后继续供电、但会发出告警。

1.3工频UPS和高频UPS不能选错

目前，UPS从结构上通常分为工频和和高频。二者从原理、结构和应用场合都有本质的不同，根据不同的负荷设备，慎重选择。工频UPS基于变压器，即升压隔离变压器。此外还包括可控硅整流器、逆变器和旁路电路。因其整流器和变压器工作频率均为50Hz，与电网频率一致，所以叫工频UPS。高频UPS无变压器，升降压基于电池电压变换器，此外还包括高频整流器、逆变器和旁路电路。

UPS的对外干扰一般有两种，一种是听得到的机械噪声、一种是听不到的电噪声。

综上分析，对医疗场所，除医院信息系统机房和相关设备选用工频UPS外，其余都应配置高频UPS。

2采取专项治理，提升大型医疗设备供电质量

2.1消除闪络，减少医疗设备的损坏

消除闪络的方法主要有UPS（不间断电源）、STS（静态切换开关）、SVC（静止无功补偿器）、AVC（自动无功补偿器）、CVT（谐振变压器）、MG（电动机发电机组）、TCR（变压器分接头调节器）和DVR（动态电压恢复器）等。

2.2治理谐波，使医疗设备运行

目前谐波治理方法按技术手段可分为无源滤波（PF）和有源滤波（APF）；按治理策略又可分为高压母线治理、低压母线治理和就地治理。消除医疗场所谐波的好方法是找到源头，治标先治本。一方面要降低电网和医疗设备的谐波分量，另一方面要提高医疗设备自身的抗谐波干扰能力。

3加强针对性培训，提高医院用电管理水平

医疗系统电力培训可在增强重要医疗场所供电保障能力、使供电质量的提高以及利用供电智慧树进行电力故障仿真等方面发力，从而进一步保障医疗供电系统。

首先，培训可增强重要医疗场所供电保障能力。其次，培训可加强医疗设备供电质量控制。

4推行柔性管理，提高医院供配电系统的整体。

4.1坚持科学评估，实现运行状态的可视性

1）确定医院供配电可靠性指标体系

2）建立医院供配电可靠性评估模型

3）完善缴费渠道架设以及缴费服务布点

4.2建立供电智慧树，实现医院供配电运行逻辑的自发现

4.3监测断路器的健康状态，实现运行过程的可控性

5安科瑞AcrelEMS-MED医院能源管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《医院建筑能耗监管系统建设技术导则》等行业规范、根据医院用户需求以及能源管理部门要求，采集分析能源、能耗、能效数据，监测以电能质量、智慧用电相关指标以及其他用能指标，并与能源政策与用能模式改革结合。能够辅助医院后勤管理人员进行能源供应系统及设备的运行管理工作，帮助医院管理层实时掌握医院的能耗情况，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。

5.2平台组成

安科瑞医院能源管理系统建立基于云平台的“监、控、维"整体的能源管理系统，从数据采集、设备控制、数据分析、异常预警、运维派单、系统架构和综合数据服务等方面的设计，帮助医院后勤管理部门了解医院能源运行情况，关注消防和电气，及时预警异常情况，提高运维效率。它集成了10KV/O.4KV变电站电力监控系统、变电所运维云平台，配电房综合监控系统，能耗管理系统，智能照明控制系统，智慧消防平台，电气火灾监控系统，消防设备电源监控系统，防火门监控系统，消防应急照明和疏散指示系统，充电桩管理系统，电能质量治理解决方案，医疗隔离电源解决方案。

5.3平台拓扑图

5.4平台子系统

5.4.1医院电力监控解决方案

电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制及其他设备通信，实时掌握供电系统运行状况和可能存在的隐患，快速排除故障，提高医院供电可靠性。

电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。

5.4.2医院变电所运维云平台解决方案

AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到相关人员手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。

5.4.3医院配电房综合监控系统解决方案

Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监测、有害气体监测、安防监控，可对灯光、风机、空调控制等设备进行联动控制。实现动力环境各数据的检测与设备控制，优化动力环境，避免运行环境的失控导致配电设备运行故障，保证维护人员，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。

5.4.4医院能耗管理系统解决方案

对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量，对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各科室建筑能耗经济指标及绩效考核指标，发现能源使用规律和能源浪费情况，提高人员主动节能的意识。

①搭建医院智慧能源管理系统的基本框架，对各个用能环节进行实时监测；

②排碳数据化：通过系统可实现建筑单位内人均能耗分析（包括水、电），实现低碳办公数据化；

③区域能效比：实现建筑单位内区域能耗对比，方便能耗考核；

④同期能效比：实现同年、同期、同一区域能耗对比，方便节能数据分析；

⑤能耗评估管理：按照能源消耗定额标准约束值、标准值、引导值进行分析单位面积能耗和人均能耗指标；

⑥能耗竞争排名：各个科室能耗对比，实现能耗排名，增强全院工作人员的节能意识；

⑦对能耗的使用数据进行综合的分析、统计、打印和查询等功能，并根据能耗监测管理系统的需要可选择不同样式报表的打印。为能耗运营管理部门提供可靠的依据；

⑧能耗数据采集，随时查询，并根据采集数据进行统计分析，监测异常能源用量，对能源智能仪表故障进行报警，提高系统信息化、自动化水平。

5.4.5医院智能照明控制系统解决方案

ASL1000智能照明控制系统可以实现场景控制、时间控制、区域控制、光照度感应控制以及红外感应控制等多种控制方式，能避免公共区域的照明浪费，还可以帮助医院管理照明。

系统在配电箱内的模块主要有总线电源、开关驱动器、IP网关、耦合器、干接点输入模块等。这些模块使用35mm标准导轨安装。

安装在控制现场的模块主要有光照度传感器、红外传感器和智能面板。有人经过可以设定红外感应控制亮灯，人离开后在设定的时间内熄灯，智能面板等手动控制设备，可实现自动控制、现场控制和值班室远程控制相结合。

5.4.6医院智慧消防平台解决方案

智慧消防云平台基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术，将分散的火灾自动报警设备、电气火灾监控设备、智慧烟感探测器、智慧消防用水等设备连接形成网络，并对这些设备的状态进行智能化感知、识别、定位，实时动态采集消防信息，通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"需求。从火灾预防，到火情报警，再到控制联动，在统一的系统大平台内运行，用户、安保人员、监管单位都能够通过平台直观地看到每一栋建筑物中各类消防设备和传感器的运行状况，并能够在出现细节隐患、发生火情等紧急和非紧急情况下，在几秒时间内，相关报警和事件信息通过手机短信、语音电话、邮件提醒和APP推送等手段，就迅速能够迅速通知到达相关人员。

5.4.7医院电气火灾监控系统解决方案

电气火灾监控系统作为火灾自动报警系统的预警子系统，由电气火灾监控主机、电气火灾监控单元、剩余电流式电气火灾探测器以及测温式电气火灾探测器组成。医院电气火灾监控系统以建筑为单位设置，采集数据后上传至值班室监控主机，实现对建筑电气预警。

5.4.8医院消防设备电源监控系统解决方案

消防设备电源监控监控系统采用消防二总线，以建筑为单位设置区域分机采集消防设备电源状态，区域分机通过二总线接收多台传感器的电压、电流信息和开关状态信息，以此实现对消防设备电源工作状态的实时监视。

5.4.9医院防火门监控系统解决方案

医院防火门数量比较多，由于部分区域经常有人走动，常开常闭防火门数量都不少，防火门监控系统的作用就是监测防火门开闭状态，在发生火灾后自动关闭常开防火门，防止烟雾扩散。防火门监控系统采用消防二总线将具有通信功能的监控模块相互连接起来，用于监测和控制防火门状态，当防火门发生异常位置信号时，防火门监控器能发出故障报警信号，指示故障报警部位并保存故障报警信息。发生火灾时，关闭事故区域所有常开防火门，防止烟雾向区域扩散。

5.4.10医院消防应急照明和疏散指示系统解决方案

医院人员流动性强，密度大，消防比较复杂，一旦发生火灾，疏散指示系统非常重要。消防应急照明和指示系统可以和火灾报警系统联动，提供应急照明和疏散路径指示，指引人群快速找到疏散出口，并可以一键选择疏散应急预案，提升人员逃生概率。

5.4.11医院有源谐波治理系统解决方案

为了改良配电系统谐波对医院设备的影响，方案配置AnSinI有源滤波器，滤除电网2~31次谐波干扰。

AnSinI系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

5.4.12医院充电桩系统解决方案

医院停车场有电动汽车和电动自行车，均需要提供充电桩。充电桩管理系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，解决物业、用电管理部门的充电桩使用、监控问题。电动自行车充电可采用投币、扫码充电方式，电动汽车支持IC卡和扫码充电方式。远程充电桩系统可实时远程完成启动充电、强制停止、单价设置等控制指令，用户可通过APP、微信、支付宝小程序扫描二维码，进行支付后，系统发起充电请求，控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。