浅谈电力能源管理系统在绿色医院中的设计与应用

发布时间：2023/8/22 13:16:58: 浏览次数：372

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：在呼吁环保可持续发展的今天，建立绿色医院成了医院发展的热点。在绿色医院的发展构建中，医院的电力系统是优化的内容。电力能源管理系统结合多领域技术，对于医院的电力系统管理具有很大的提高，对于绿色医院的发展具有重要意义。

关键词：电力能源管理系统；绿色医院；节能；应用实践

1医院电力能源管理现状

1.1现行电力能源管理模式

由于电能对于医院的正常运作起到至关重要的作用，医院一直将电能的管控作为硬件设施管理检查的要点，但侧一直是保证正常供电及应对停电等突发事件，而对于绿色节能并没有概念。当前多数医院对于电力能源的主要管理模式依然为安排人员巡视供电系统作业情况和查抄电表，并由科室反馈信息进行故障原因排查和设备维护。但随着医院的不断发展，诸多先进的医*设备在提高医院的医*水平的同时，也给医院的电力系统带来了压力；并且随着医院管理体系的不断进步，对于电力能源的管理依然停滞不前，诸多问题开始暴露出来。现行的电力能源管理存在的问题成为制约医院发展的短板，也是发展绿色医院的一大障碍，其存在的问题包括以下几点。

1.1.1人力资源不足

正如前文介绍，当前大多医院仍采用人工巡视和抄表的方式对电力系统进行监管，且由于抄表工作简单，许多医院在此岗位配置人员并非专*人员。这种运作方式不仅造成人力资源的不是，还可能导致潜在危险难以发现。同时，这种间接性的巡查也不能保证问题得到及时反馈。医院的电力能源管理同时涉及医院用电指标、配电技术、电路设备维护技术、信息技术等多个领域，而不是简单的巡视抄表。

1.1.2管理制度不当

多数医院仅将医*管理的相关制度作为工作要点，虽然知道电力能源管理对于医院运作的重要性，却没有将电能管理摆在重要位置，电能的管理没有与医院同步发展，导致落后的电力能源管理与医院先进的体系格格不入。

虽然对电路及电力设备进行检修与故障排查，但人工巡查往往对事件具体信息缺乏记录，只是将设备是否正常和用电量进行简单记录，这就导致信息价值大打折扣，不利于故障或事故原因的鉴定。其次，由于采用人工观察的方法进行检查，往往只能看到电力系统表面，难以检测内部情况而不能确保系统正常，难以对内部问题进行维护，同时，不利于事故原因的确定，影响抢修工作的进行。第三，医院的供电系统并不会随着医*设施同步更新，这就导致新增的大型医*仪器增加了供电系统的载荷，而供电系统的电路又缺乏质量检测，很有可能导致部分电路超负荷运转，甚至可能由于电路年久老化导致安全事故。第四，人工抄表统计电量的做法对于医院的合理用电不能起到指导作用，无法指导医院节能发展。第五，医院电力能源管理过程中，经常会由于人力不足导致配电室无人值班，而缺乏其他监控措施导致电路故障或漏电现象难以及时发现。

1.2医院电力能源硬件设施

虽然现在医*技术日新月异，医*设备不断更新，但医院的电力能源设施却没有得到及时的更新换代。作为用电大户，医院诸多科室需保证24h不间断供电，这无疑加大了供电电路的压力，缩短了电路寿命，而老化的电路会增加额外的能耗，不仅浪费能源，还有可能引起断电甚至火灾。医院的备用电源，是保证医院在停电等突发情况下正常运作的重要电力设备，目前常用的备用供电系统多由柴油发电机和蓄电池组成。在电力系统的监控方面，目前国内多数医院并不具备电力系统的全称监控系统。

2电力能源管理系统在绿色医院建设中的应用

电力能源管理系统旨在替代传统的人工巡查且能对整个电力系统进行全程实时监控，主要利用摄像头、传感器等信息接收装置，通过网络技术和计算机将数据和信息收集并通过分析结果判断系统运行状态。相对于人工巡查不仅更加细致，可以对整个电路系统以及电力设备内部进行监测，还能做到24h实时监控，并记录数据及时间。电力能源管理系统有利于及时发现电力系统中存在的问题；利用该系统可以尽快发现电路中的故障位置，从而节省维修时间；可以利用检测记录对事故原因进行分析，并协助制定防*方案。

2.1电力能源管理系统构建

2.1.1系统设计的原则

为确保电力能源管理系统的运作和功能完备，在设计阶段应根据医院实际情况全面考虑，确保系统的稳定性和结构的完整性。此外，系统还应具有长久适用性，能适应医*设备的快速更新，整个系统的软件硬件设施需要具备升级更新的功能，才能满足医院的发展；同时还应具备节能环保的特点，以促*绿色医院的构建。

2.1.2网络系统的选择

对于医院电力能源管理系统的网络构建，主要依托于医院所用的TCP/IP局域网，其优势在于信息传输快捷方便；利用现有网络系统可以节约成本；方便利用局域网内的计算机查询用电情况；对于网络维护也比较方便，仅需对一个网络系统进行维护便可以保证两个用网系统的正常运作。但也存在一些弊端，医院的网络系统本身就比较复杂，再加入医院的电力能源管理系统，会进一步提高网络复杂程度；医院系统与医院电力能源管理系统共用一个网络系统，一旦其中一个系统出现问题影响了网络，必然对另一个系统造成影响。

3电力能源管理系统功能

电力能源管理系统可以对医院的整个电路系统和重要的电力设备进行实时数据监测。电力能源管理系统可以根据医院的实际情况对整体或部分的用电情况进行实时监测，评估其用电水平，以方便医院合理优化用电，节约能源，绿色发展。此外，电路系统一旦出现问题，管理系统监测到的数据会受到影响，通过自动分析可以及时发现问题，结合管理系统中的可视化监控手段确定问题原因并定位出现的问题，提高医院电力系统的维护效率，防止电力事故发生，防范于未然。

利用电力能源管理系统可以查询医院用电的历史数据。可以根据医院的实际情况储存监测的电力系统数据，可以随时调取历史数据，并以曲线、表格等形式展现，有助于排查故障原因，确定故障时间。此外，历史用电数据可以为医院的绿色节能发展提供数据参照，帮助医院构建合理的用电方案。

电力能源管理系统可以对收集的数据进行统计分析。通过分析整个电路系统、部分科室、建筑分区和分项电路的用电分量、用电总量，便于及时发现系统中的用电问题，方便医院管理用电，制定更加节能的用电方案。

电力能源管理系统还可以对设备运行进行故障报警。通过监控电力系统的运行情况，分析收集到的数据，一旦出现异常现象或数据超限，可以及时发出警报，告知工作人员。涉及的报警内容包括设备运行异常报警、系统自诊断报警、用电超限报警等。工作人员只需在监控室便可以对用电系统进行更加的监控，相对于传统的人工现场检查抄表的方式而言，对电力系统的监测更细，故障发现更加及时，且节省了人力资源，提高了安全程度，有利于绿色医院的建立。

电力能源管理系统一改传统的人工抄表的低效作业方式，可以自动记录数据，并提供多种展现形式，呈现的用电情况更直观，更方便。

电力能源管理系统结合当前比较先进的技术，对医院的整体电力系统进行升级。网络数据传输与存储提高了医院电力管理效率；实时视频监控和数据分析可以短时间发现用电故障，提高了医院电力系统的安全水平和维护效率；与太阳能发电结合，清洁用电，响应了绿色医院的构建。

4AcrelEMS-MED医院能源管理平台

4.1平台概述

AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医*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。

4.2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”一*化的能源管理系统，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，关注消防和电气安全，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*隔离电源解决方案，

4.3平台拓扑图

4.4平台子系统

（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中*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。

（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。

（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、除*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，保证维护人员安全，延长设备使用寿命，实现配电动力环境的分布式远程管理。

（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、能*），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）医院智能照明控制系统解决方案

医院人流比较密集，科室较多，照明用电在医院电能消耗中约占到15%左右。所以合理使用照明控制系统，在提升医生和患者的体验情况下大程度使用自然光照明，通过感应控制做到人来灯亮，人走灯灭或保持地强度照明，尽量解决照明用电。

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，能有*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。

（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。

（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，通过现场总线构成一套完整的预防电气火灾的监控系统，数据可集成至企业消控室监控系统。

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，实现对建筑电气安全预警。现场设置的传感器监测配电系统回路的漏电电流和线缆温度，异常时实时发出报警信号，关注门诊楼、住院楼、医技楼等区域漏电或者电缆发热等问题。

（8）医院消防设备电源监控系统解决方案

医院消防安全非常重要，消防设备比较多，消防设备电源监控系统主要功能就是用于监测消防设备的工作电源是否正常，保障在发生火灾时消防设备可以正常投入使用。

（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，防止烟雾向安全区域扩散。

（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。

（11）医院有源谐波治理系统解决方案

都是谐波源，比如X光机、CT机等都会产生大量谐波，谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于医院的精*化验设备可能会产生干扰。

为了消*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。

（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。同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警；能够远程控制，提供财务报表和数据分析等功能。

（13）医院医*隔离电源解决方案

《民用建筑电气设计规范》14.7.6.3条明确规定：在电源突然中断后，重大医*危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。同时《医院洁净手*部建筑技术规范》GB50333-2002中规定：2类医*场所在维持患者生命，外科手*和其他位于患者周围的电气装置均应采用医用IT系统。如：抢救室（门诊手*室）、手*室、心脏监控治*室、导管介入室、血管照影检查室等。

安科瑞电气股份有限公司的医*隔离电源解决方案是针对医*Ⅱ类场所的供电需求而开发设计的，能够很好的满足各类手*室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合相关标准。