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，有針對性地進行醫(yī)院各類人員用電培訓，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)療場所電氣火災分析》為題發(fā)表后，引起了北京市醫(yī)療系統(tǒng)各級負責供配電的領(lǐng)導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)療設備電能質(zhì)量獻計獻策，提出許多切實可行的醫(yī)院用電隱患消除對策。
1從應急電源設計入手，提高重要醫(yī)療場所供電保障能力
1.1對UPS/EPS安裝位置進行規(guī)劃設計
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，儲能電站進行了特殊設計。
1.2UPS和EPS不能混用
在醫(yī)療場所，既有為重要醫(yī)療場所提供應急保障的UPS系統(tǒng)，也有根據(jù)消防部門要求建設的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)院智能性電子負載。EPS一般用于消防保安設備，應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以消防應急類的負荷為目標，功能是提供獨立回路的供電系統(tǒng)。能夠提供應急電源，實現(xiàn)持續(xù)供電、沒有改進設備供電質(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)和應用場合都有本質(zhì)的不同，根據(jù)不同的負荷設備，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)設備選用工頻UPS外，其余都應配置高頻UPS。
2采取專項治理，提升大型醫(yī)療設備供電質(zhì)量
2.1消除閃絡，減少醫(yī)療設備的損壞
消除閃絡的方法主要有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)電壓恢復器）等。
2.2治理諧波，使醫(yī)療設備運行
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，治標先治本。一方面要降低電網(wǎng)和醫(yī)療設備的諧波分量，另一方面要提高醫(yī)療設備自身的抗諧波干擾能力。
3加強針對性培訓，提高醫(yī)院用電管理水平
醫(yī)療系統(tǒng)電力培訓可在增強重要醫(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行電力故障仿真等方面發(fā)力，從而進一步保障醫(yī)療供電系統(tǒng)。
首先，培訓可增強重要醫(yī)療場所供電保障能力。其次，培訓可加強醫(yī)療設備供電質(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）完善繳費渠道架設以及繳費服務布點
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)療建筑電氣設計規(guī)范》《綠色醫(yī)院建筑評價標準》、《醫(yī)院建筑能耗監(jiān)管系統(tǒng)建設技術(shù)導則》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)指標以及其他用能指標，并與能源政策與用能模式改革結(jié)合。能夠輔助醫(yī)院后勤管理人員進行能源供應系統(tǒng)及設備的運行管理工作，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、設備控制、數(shù)據(jù)分析、異常預警、運維派單、系統(tǒng)架構(gòu)和綜合數(shù)據(jù)服務等方面的設計，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，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，防火門監(jiān)控系統(tǒng)，消防應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平臺拓撲圖
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備進行監(jiān)視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制及其他設備通信，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裝置及多功能儀表進行保護和監(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)運維任務到相關(guān)人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(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、風機、空調(diào)控制等設備進行聯(lián)動控制。實現(xiàn)動力環(huán)境各數(shù)據(jù)的檢測與設備控制，優(yōu)化動力環(huán)境，避免運行環(huán)境的失控導致配電設備運行故障，保證維護人員，延長設備使用壽命，實現(xiàn)配電動力環(huán)境的分布式遠程管理。
5.4.4醫(yī)院能耗管理系統(tǒng)解決方案
對建筑各類耗能設備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各科室建筑能耗經(jīng)濟指標及績效考核指標，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準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；
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、光照度感應控制以及紅外感應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標準導軌安裝。
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)過可以設定紅外感應控制亮燈，人離開后在設定的時間內(nèi)熄燈，智能面板等手動控制設備，可實現(xiàn)自動控制、現(xiàn)場控制和值班室遠程控制相結(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)，將分散的火災自動報警設備、電氣火災監(jiān)控設備、智慧煙感探測器、智慧消防用水等設備連接形成網(wǎng)絡，并對這些設備的狀態(tài)進行智能化感知、識別、定位，實時動態(tài)采集消防信息，通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。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。從火災預防，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備和傳感器的運行狀況，并能夠在出現(xiàn)細節(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相關(guān)人員。
5.4.7醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)作為火災自動報警系統(tǒng)的預警子系統(tǒng)，由電氣火災監(jiān)控主機、電氣火災監(jiān)控單元、剩余電流式電氣火災探測器以及測溫式電氣火災探測器組成。醫(yī)院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)以建筑為單位設置，采集數(shù)據(jù)后上傳至值班室監(jiān)控主機，實現(xiàn)對建筑電氣預警。
5.4.8醫(yī)院消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)解決方案
消防設備電源監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)采用消防二總線，以建筑為單位設置區(qū)域分機采集消防設備電源狀態(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，消防比較復雜，一旦發(fā)生火災，疏散指示系統(tǒng)非常重要。消防應急照明和指示系統(tǒng)可以和火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，提供應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急預案，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)生一個和當前諧波分量和無功分量對應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。遠程充電樁系統(tǒng)可實時遠程完成啟動充電、強制停止、單價設置等控制指令，用戶可通過APP、微信、支付寶小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應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)設計的，能夠很好的滿足各類室和重癥監(jiān)護室對電源可靠性的要求，并符合相關(guān)標準。
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電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置方案
5.5.8消防設備電源監(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)進行校驗，提取數(shù)據(jù)特征，識別典型業(yè)務數(shù)據(jù)與故障預警數(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)進行快速實時評估。
參考文獻
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