1. 項目概述

醫院因其工作的特殊性，存在著人員密集、人流量大，病員的就診和生活無法嚴格區分，樓宇設備、建筑設備、病房設備密集的特點。醫院的供電負荷等級較高，供配電方式與其他民用建筑有較大區別，各種大功率儀器設備和應急電源多，二類場所的供電采用IT系統，對電能質量比較敏感，人員密度大存在用電安全隱患。

安科瑞Acrel-EMS系統能源管理系統建筑版加強對醫院的電力能耗監測和用能分析核算，對供電系統實時監控，監測供電質量、電能消耗和用電安全，對重要設備運行和用能進行監測和預警，提升醫院建筑的整體智能化水平和安全運行可靠性。

2. 用戶需求

供電系統在一次系統的設計上已經很好的保證了醫院供電可靠性，但是還需要對供電系統進行實時的監控，對用電安全進行預警，對重要設備運行工況和用能實時監視，這樣才能對供電系統可能存在的安全隱患和重要設備運行狀況有清楚、及時的了解。醫院配電系統運行維護人員對供配電系統要求有以下幾點：

1) 對項目0.4kV配電室各回路和變壓器溫度進行不間斷數據采集，實現遙測、遙信功能，并對異常工況進行預警，提高供電系統的安全可靠性并長期保持，特別是一級負荷，增加短信報警功能，及時排除隱患；

2) 對UPS、發電機等應急電源工況實時監視，及時預警，確保醫院2類場所供電的可靠性和連續性；

3) 對醫院診斷設備如CT機、X光機、核磁共振設備、生命維持系統設備電源進行不間斷監測，保證醫院精密設備的供電質量和運行可靠；

4) 實時監測手術室和重癥監護室IT配電系統的絕緣性能；

5) 實時監測用電回路的漏電電流和線纜溫度。

以監控主站為中心，實現對全部的斷路器進行監視、測量、記錄、報警等功能，并與保護設備和遠方控制中心及其他設備通信，實時掌握供電系統運行狀況和可能存在的隱患，快速排除故障；各間隔層單元保留應急手動操作跳、合閘手段，各就地單元相互獨立、互不影響，功能上不依賴于站控計算機，系統的可靠性和可用性強。

3. 方案設計原則

Acrel-EMS系統智能配電系統通過高低壓二次設備：微機保護裝置、多功能儀表以及各種傳感器，把醫院供電系統的各回路模擬量、開關狀態量、電能消耗等通過通訊網絡實時的仿真到計算機畫面，供電運行維護人員可以通過監控計算機來實時了解供電系統的每個環節，通過人機界面可以瀏覽整個系統以及任何一個節點的運行狀況，在發生可能導致事故的異常狀況時可自動通過聲音、文字等告警信號通知運行人員，并且可以提供各種曲線、柱狀圖等分析圖形和報表。

根據可靠性和高效率配電管理的要求，智能電力監控系統的設計遵循下列原則。

3.1實用性

智能電力監控系統的組成和實際一定要符合現場配電的實際情況，系統的實用性是首先應遵循的第一設計原則。應具有良好的可學習性和可操作性，使具備電腦初級操作水平的管理人員，通過簡單的培訓就能掌握系統的操作要領，達到能完成值班任務的操作水平。

3.2 安全性

大型綜合性醫院的負荷等級大多為一級負荷，系統安全性顯得尤為重要，要求系統中的所有設備及配件在性能安全可靠運轉的同時， 還應符合中國或國際有關的安全標準。

3.3 實時性

電力系統中的電參量時刻都處在變化中，超負荷，不平衡等因素將會對配電設備造成巨大的損害，這些因素的產生具有偶然性，所以對系統的實時性要求非常關鍵，不僅能夠實現實時監測，還應具有記錄存儲的功能。

3.4 穩定性

由于電力監控系統是一項長期不間斷運行的系統，肩負著監測配電網絡的運行狀況，并具有一定的處理事件的功能，系統應有良好的穩定性。

3.5可擴展性

系統的設計并不是一層不變的，要求系統的設計應預留多路與其他系統的通訊接口，如樓宇自動化控制系統（BAS）、管理信息系統（MIS）、消防控制系統等運行，實現系統的擴展。

3.6易維護性

智能電力監控系統在運行過程中的維護應盡量做到簡單易行。

4. 參照標準

本方案遵循的國家標準有：

GB/T 14285-2006   《繼電保護和安全自動裝置技術規程》

GBT 14598.300-2008 《微機變壓器保護裝置通用技術要求》

DL/T 5430-2009    《無人值班變電站遠方監控中心設計技術規程》

DL/T634.5101-2002 《遠動設備及系統 第5-101部分：傳輸規約基本遠動任務配套準》

DL/T634.5104-2009 《遠動設備及系統 第5-104部分》

GB/T 2887-2011    《計算機場地通用規范》

Q/GDW 231-2008   《無人值守變電站及監控 中心技術導則》

GBT 14598.8-2008  《電氣繼電器 第20部分：保護系統》

GB50062－2008     《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》

GB/T 50063-2008   《電力裝置的電測量儀表裝置設計規范》

GB50052-2009     《供配電系統設計規范》

JGJ312-2013       《醫建筑電氣設計規范》

《公共機構節能條例》

5.
方案設計

下圖為典型建筑的配電系統一次圖，從10kV配電室到末端用電回路，包括應急電源、UPS、IT配電系統等。安科瑞電氣具備針對醫療建筑的完整解決方案。

5.1 硬件配置

5.1.1 10kV變電所高壓部分

u 10kV進線保護測控裝置AM5-F

l 保護功能

相間電流速斷保護，相間XIANSHI電流速斷保護（可帶低壓閉鎖），相間過電流保護（可帶低壓閉鎖），兩段式零序過流保護，反時限相間過流保護（可帶低壓閉鎖），零序反時限過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警；

l 測量功能

遙 測 量：IA，IB，IC，UA，UB，UC，UAB，UBC，UCA，3U0，P，Q，S，COSф，f；

l 操作功能

手動合閘、跳閘；遠方/就地控制切換并相互閉鎖，遙控分合閘；

l 遙信功能：16路遙信輸入；

l 繼電器輸出：8路繼電器輸出；

l 通訊功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103協議可選；

u 10kV變壓器保護測控裝置AM5-T

l 保護功能

電流速斷保護，過流保護，復壓閉鎖，反時限過流保護，復壓閉鎖，兩段式高壓側零序過流保護，兩段式低壓側零序過流保護，過負荷保護，控制回路異常告警，超溫/重瓦斯跳閘，過溫/輕瓦斯報警；

l 測量功能

遙 測 量：IA，IB，IC，UA，UB，UC，UAB，UBC，UCA，3U0，P，Q，S，COSф，f；

l 操作功能

手動合閘、跳閘；遠方/就地控制切換并相互閉鎖，遙控分合閘；

l 遙信功能：16路遙信輸入；

l 繼電器輸出：8路繼電器輸出；

l 通訊功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103協議可選；

u 10KV母聯保護測控及備自投裝置AM5-B

l 保護功能

相間電流速斷保護，相間過電流保護，母聯充電保護，母聯備自投，進線備自投，控制回路異常告警；

l 測量功能：遙 測 量：IA，IB，IC， Uab1，Ubc1，Uab2，Ubc2

l 操作功能：手動合閘、跳閘；遠方/就地控制切換并相互閉鎖、遙控分合閘

遙信功能：16路遙信輸入

l 繼電器輸出：8路繼電器輸出；

l 通訊功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103協議可選；

u 10kV多功能儀表APM810

測量及顯示內容：全電參量測量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、零序電流、四象限電能計量、實時及最大需量、本月和上月極值、復費率電能統計、2~63次諧波分量、電壓與電流不平衡度計算等。

DI/DO：2路開入，2路繼電器輸出；

通訊接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：0.5S

5.1.2 低壓部分儀表設置

u 0.4kV受總回路APM810

測量及顯示內容：全電參量測量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、零序電流、四象限電能計量、實時及最大需量、本月和上月極值、復費率電能統計、2~63次諧波分量、電壓與電流不平衡度計算等。

2路開入，2路繼電器輸出；

通訊接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：0.5S

u 變電所饋線回路ARCM200L-Z

測量及顯示內容：全電參量測量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、四象限電能計量、1路剩余電流、4路溫度測量、事件記錄等。

4路開入，2路繼電器輸出；

通訊接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：1.0

u 普通樓層配電箱AEM96（嵌入式安裝）/DTSD1352（導軌式安裝）

測量及顯示內容：三相電流、電壓、有功功率、無功功率、有功電能、無功電能、四象限電能、功率因數、頻率；

2路開入，2路繼電器輸出；

通訊接口：RS485/MODBUS-RTU

5.1.3 有源濾波

諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護和自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于電力系統外部，諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。

為了消除配電系統諧波對醫院設備的影響，方案配置ANAPF有源濾波器，濾除電網2~21次諧波干擾。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產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，從而實現諧波治理和無功補償。

原理如下圖：

ANAPF有源濾波器原理示意圖

u ANAPF技術參數

u ANAPF配置原則

①　集中補償：變電所內按照變壓器容量配置，一般按照變壓器低壓側斷路器額定電流的20%左右配置諧波補償，單位：A。比如2000kVA變壓器，按照運行負荷率80%計算，補償容量為461A，建議按照500A配置，每臺變壓器配置一套ANAPF，安裝在無功補償柜和負載之間，用于集中補償；

②　就地補償：醫院中含有多種醫療設備，如CT、DR、MR、UPS等，這類設備電流波動快，對配電系統的沖擊較大，且會產生諧波電流，容易導致精密治療和診斷設備的故障率增大，甚至縮短使用壽命。

CT機諧波電流及電流畸變率及THDi變化趨勢

由圖可知，CT機諧波含量較大，且畸變十分嚴重，這類設備諧波含量很大，是產生諧波干擾最大的設備。根據相關測量結果來看，這類設備的諧波畸變率一般都在35%~45%之間，有些設備諧波含量更是高達60%。對于新建醫院，建議對該類諧波源處諧波進行就地治理，就地補償容量計算宜按照設備額定電流的40%計算補償容量。如CT機額定功率Pe=150kW，計算電流電流Ijs=285A，諧波補償容量建議選擇100A。

5.1.4 二類場所IT配電解決方案

《民用建筑電氣設計規范》14.7.6.3條明確規定：在電源突然中斷后，重大醫療危險的場所，應采用電力系統不接地（IT系統）的供電方式。同時《醫院潔凈手術部建筑技術規范》GB50333-2002中規定：2類醫療場所在維持患者生命 WK手術和其他位于患者周圍的電氣裝置均應采用醫用IT系統。如：搶救室（門診手術室）、手術室、心臟監控治療室、導管介入室、血管照影檢查室等。

安科瑞電氣股份有限公司的醫療隔離電源解決方案是針對醫療Ⅱ類場所的供電需求而開發設計的，能夠很好的滿足各類手術室和重癥監護室對電源安全性和可靠性的要求，并符合國家相關標準。

u ICU、CCU病房IT配電解決方案

ICU、CCU隔離電源方案配置表  

u 手術室配電解決方案

方案一 不帶絕緣故障定位功能

方案二 帶絕緣故障定位功能

手術室IT配電方案配置表

5.2 系統結構

系統采用分層、分布式系統結構，縱向分為三層：監控層、通訊網絡層和現場控制層。系統使用高可靠性工業控制計算機及軟、硬件系統，高性能的現場總線技術及網絡通信技術，整個系統運行安全、穩定可靠、使用維護方便。

監控層包含監控計算機、數據服務器、網絡交換機、打印機、UPS以及Acrel-5000能源管理軟件，用于管理醫院的能源統計、用能安全、運行監視、設備管理的運維中心。

通訊網絡層包括通訊管理機、光電轉換器、數據采集箱以及通訊光纖網絡等設備。

現場控制層包括安裝在現場的微機保護裝置、多功能儀表、漏電探測器等。此外系統還可以接入醫院IT配電系統、柴油發電機控制柜、空調系統、變頻器、UPS等重要設備，并且對醫院的重要診斷設備比如CT機、核磁共振等進行電源狀態監視，發生異常情況時及時發出告警信號。現場控制層設備通過RS485現場總線方式接入通訊管理機，采用MODBUS-RTU規約。通訊管理機把采集到的現場控制層設備信息經過分析處理后轉換成以太網，接入監控計算機。

5.3系統設備

5.3.1 計算器和服務器

工作站主機：工作站主機用于人機交互，包括日常操作、數據展示、報表打印等等。監控計算機采用高性能的研華工控機作為人機界面接口，適應長期不間斷運行。計算機配置22寸液晶顯示器，可以顯示豐富的人機界面，便于監視和操作。

數據服務器：數據服務器用于采集和存儲數據、數據訪問等等，采用主流高性能專業服務器，提高系統的響應速度和數據穩定性。

5.3.2 通訊管理機

配置：ANet-2E8S

ANet智能網關是一款由安科瑞基于工業物聯網架構自主、設計的工業級軟硬件一體化設備。該產品采用嵌入式軟硬件一體化結構，用于解決設備數據到平臺的安全傳輸和協議對接，為工業物聯網云平臺數據安全聯網提供終端和網絡解決方案。

網關硬件標配具有1/2路10M/100M以太網口、 1/2/5/8路RS485\可復用232，軟件支持工業協議轉換、多通道上傳、工程備份和遠程管理、數據斷線存儲等。滿足較高的系統應用配置，可以滿足復雜的工業現場環境，尤其適用于設備局部集中、站點較離散分布的聯網云平臺應用項目。

技術參數如下表：

5.4 項目設備清單

本次工程中系統所需的設備如下表所示：

6. 系統功能

   Acrel-EMS系統能源管理計算機通過現場設備和通信系統提供的傳輸通道，完成對各回路和設備參數的數據采集，信息經分析、處理，以報表等多種形式供值班員參考，使值班員能夠便捷的掌握供電系統的運行狀況，包括相關設備的運行狀況。

6.1 運行信息與保護信息采集

系統采集來自智能測控單元裝置送來的參數，所有回路的遙測信號，包括每個回路的實時電能值和各種告警信息等。軟件能夠以配電一次圖的形式直觀顯示配電線路的運行狀態，實時監測各回路電壓、電流、功率、功率因數、電能等電參數信息，動態監視各配電回路斷路器、隔離開關、地刀等合、分狀態，以及有關故障、告警等信號。

6.2 電能質量分析

對電能質量比較敏感的回路可以安裝電能質量監測儀表，并通過系統界面反映回路的電能質量，包括諧波畸變率、功率因數、三相不平衡、電壓合格率統計等等。

6.3 運行報表

系統具有實時電力參數和歷史電力參數的存儲和管理功能，所有實時采集的數據、順序事件記錄等均可保存到數據庫，在查詢界面中能夠自定義需要查詢的參數、時間或選擇查詢最近更新的記錄數據等，并通過報表方式顯示出來。

6.4 重要設備運行監視

系統對變壓器、柴油發電機、UPS的運行狀態進行實時監視，用曲線顯示其運行趨勢，包括變壓器負荷率及損耗、柴油發電機待機狀態、UPS工作狀態、電池電壓、報警信息等，方便運行維護人員及時掌握運行水平和用電需求，確保供電安全可靠性。

變壓器監視

UPS監視

6.5 漏電電流監測

系統實時采集配電回路漏電電流和線纜溫度，當漏電電流或者線纜溫度越限，可以通過系統或者手機短信發出報警信號，通知運維人員及時處理隱患，保障生命財產安全。

6.6 消防設備電源監測

系統實時采集重要消防設備的工作電源以及開關狀態，當消防設備電源出現失壓、低電壓等異常情況時可通過系統或手機短信發出報警信號。

6.7 暖通系統監視

系統實時采集醫院冷熱用水、熱量、冷量消耗信息，并根據醫院管網圖直觀顯示，幫助運維人員和管理者實時掌握建筑的暖通系統運行情況。

6.8 實時報警

系統具有實時報警功能，系統能夠對配電回路斷路器、隔離開關、接地刀分、合動作等遙信變位，保護動作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數越限等事件進行實時監測，并根據事件等級發出告警。系統報警時自動彈出實時報警窗口，并發出聲音或語音提醒。

6.9 數據可視化

系統根據醫院建筑分布圖，直觀顯示每棟建筑的能源消耗狀況，并直接給出能源成本、新能源收益、節能對比情況。

6.10 區域能耗統計

系統可以按照區域用能對能耗進行統計區分，比如不同建筑、同一建筑的不同樓層、同一樓層的不同功能分區等等。

6.11 回路用能分析

系統對一些主要用能回路可進行曲線、柱狀圖、餅圖分析，并可以進行同比環比分析比較，有助于發現用能趨勢。

6.12 分項用能分析

系統按照標準要求，對醫療建筑的用能按照照明插座、空調用電、動力用電和特殊用電進行統計分析，以餅圖、柱狀圖方式進行對比統計。

6.13 權限管理

系統為保障系統安全穩定運行，設置了用戶權限管理功能。通過用戶權限管理能夠防止未經授權的操作（如配電回路名稱修改等）。可以定義不同級別用戶的登錄名、密碼及操作權限，為系統運行、維護、管理提供可靠的安全保障。

6.14 通訊狀態圖

系統支持實時監視接入系統的各設備的通訊狀態，能夠完整的顯示整個系統網絡結構；可在線診斷設備通訊狀態，發生網絡異常時能自動在界面上顯示故障設備或元件及其故障部位。從而方便運行維護人員實時掌握現場各設備的通訊狀態，及時維護出現異常的設備，保證系統的穩定運行。

6.15 手機短信報警

系統支持手機短信報警功能，系統遙信、遙測實時報警信息可以通過短信報警模塊發送到的系統管理人員手機上，使得用戶能夠及時掌握現場配電情況，消除隱患。該功能的實現需要另外增配手機報警模塊。

6.16 開放的系統擴展功能

系統支持Modbus-RTU、Modbus/TCP等多種標準協議的數據轉發，具備后期對非標準規約協議的開發接入，使得所有智能設備都能無縫連接入系統；支持工業OPC接口、ADO接口、ODBC接口等與其他系統（如BA系統）進行數據交換，實現與第三方系統的數據共享。

7. 售后承諾和質量保證

7.1 維護服務

我公司的技術人員將負責系統工程的安裝、調試及優化等工作，提供全面、及時的培訓、維護、咨詢服務，并配合用戶管理系統的運行。

在整個系統運行期內，系統所有故障問題的檢測和恢復均由我公司負責，并作現場測試和恢復。在故障問題發生時，我公司將及時派出富有經驗的工程師（或工程師小組），利用有關工具和測試設備，檢測問題所在，并及時提出解決方案。具體地說，我們公司將成立專項服務小組，由技術部工程師負責該項目所涉及人員的技術培訓及解決日常出現的一些問題。我公司將免費接受用戶的電話技術咨詢和書函技術咨詢，幫助用戶解決在應用過程中遇到的各種技術問題。

對于非設備性故障或一般性故障以及電話技術咨詢，我公司保證在1小時內給予回應，必要時派專業技術人員到達現場處理故障。

對于設備性故障，一方面在系統設計時，我們盡量避免單點故障，另一方面我們將利用我們公司的零備件應急供應體系，及時排除故障，保證不影響系統的正常運行。

7.2 維修服務

系統自驗收合格之日起，免費保修三年，維護。系統常規軟件維護。

在質保期間發生問題，我方會在收到通知后及時響應，72小時內派合格的技術人員并攜帶工具無條件到現場作技術服務，除非該問題可以通過通訊解決。

在質保期內，如因我方責任需要調換或修理合同設備，并由此引起合同設備停機時，則有關合同設備的質保期按實際停機時間相應延長。重新修理或更換后的合同設備部件的質保期為修理和更換完畢并經雙方確認相應延長，但不能少于規定的一年質保期。

在質保期滿后30天內，買方因在質保期內發現合同設備有缺陷而出具的索賠證明仍然有效。

免費維修期內人為或自然災害引起的故障或損壞，僅收取維修成本費。

免費維修期以外的維修服務僅收取維修成本費。

7.3 更新改進服務

本公司產品設計更新提高或軟件版本升級，我司將即時通知和協助需方進行已運行系統的改進提高，并無償提供軟件新版本，使用戶的系統處于的水平和最完善的狀態。

用戶對系統改制、擴容、拆點等不同要求，公司將及時、準確地予以滿足。

7.4 質量保證

我公司通過了ISO9001認證。公司各項與質量有關的活動均嚴格按ISO9001:2008的要求開展。

公司從產品的整個過程對產品的質量進行控制。對訂貨合同，公司組織相關人員進行認真評審，并及時將評審結果傳達給相關人員，以確保產品能充分滿足顧客的要求。

在產品的設計和開發過程中，開發人員根據顧客的要求，相關的國際、國家、行業標準以及相關法律和法規編制開發計劃。

在設計和開發的過程中，分階段的進行設計評審和設計驗證，設計完成后，選擇能代表顧客的單位進行確認，確保公司的設計能滿足顧客的要求。

在原材料的采購方面，本公司事先對供應商進行調查，確信他們的質量保證能力后才會實施采購。

在生產安裝和加工的過程中，本公司制訂了完善的工藝指導書，并在管理人員的監督下由生產人員實施操作，以保證產品的均一性及質量的穩定性。

在檢驗和試驗的過程中，首先由質管部和開發部一起按企業標準制訂檢驗標準和檢驗作業指導書，并指導檢驗人員嚴格執行。本公司的檢驗和試驗設備先進、齊全，且都經過相關技術監督部門的校驗，確認合格后方可使用。檢驗中發現的產品不合格會及時反饋給責任部門，追查不合格原因，并限期整改。

本公司有完善的培訓制度，員工上崗前必須按規定接受培訓，經考核合格后方可上崗，保證每個崗位上均有一批訓練有素的骨干人員，為產品的質量合格提供了強有力的保障。

我方保證貨物是全新、未使用過的，是用好的工藝和最佳材料制造而成的并符合合同規定的質量、技術規范和性能的要求。我方保證所提供的貨物經正確安裝、正常運轉和保養在其使用壽命期內應具有滿意的性能。在貨物質量保證期之內，我方對由于設計、工藝或材料的缺陷而發生的任何不足或故障負責。