1. 项目概述

医院因其工作的特殊性，存在着人员密集、人流量大，病员的就诊和生活无法严格区分，楼宇设备、建筑设备、病房设备密集的特点。医院的供电负荷等级较高，供配电方式与其他民用建筑有较大区别，各种大功率仪器设备和应急电源多，二类场所的供电采用IT系统，对电能质量比较敏感，人员密度大存在用电安全隐患。

安科瑞Acrel-EMS系统能源管理系统建筑版加强对医院的电力能耗监测和用能分析核算，对供电系统实时监控，监测供电质量、电能消耗和用电安全，对重要设备运行和用能进行监测和预警，提升医院建筑的整体智能化水平和安全运行可靠性。

2. 用户需求

供电系统在一次系统的设计上已经很好的保证了医院供电可靠性，但是还需要对供电系统进行实时的监控，对用电安全进行预警，对重要设备运行工况和用能实时监视，这样才能对供电系统可能存在的安全隐患和重要设备运行状况有清楚、及时的了解。医院配电系统运行维护人员对供配电系统要求有以下几点：

1) 对项目0.4kV配电室各回路和变压器温度进行不间断数据采集，实现遥测、遥信功能，并对异常工况进行预警，提高供电系统的安全可靠性并长期保持，特别是一级负荷，增加短信报警功能，及时排除隐患；

2) 对UPS、发电机等应急电源工况实时监视，及时预警，确保医院2类场所供电的可靠性和连续性；

3) 对医院诊断设备如CT机、X光机、核磁共振设备、生命维持系统设备电源进行不间断监测，保证医院精密设备的供电质量和运行可靠；

4) 实时监测手术室和重症监护室IT配电系统的绝缘性能；

5) 实时监测用电回路的漏电电流和线缆温度。

以监控主站为中心，实现对全部的断路器进行监视、测量、记录、报警等功能，并与保护设备和远方控制中心及其他设备通信，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；各间隔层单元保留应急手动操作跳、合闸手段，各就地单元相互独立、互不影响，功能上不依赖于站控计算机，系统的可靠性和可用性强。

3. 方案设计原则

Acrel-EMS系统智能配电系统通过高低压二次设备：微机保护装置、多功能仪表以及各种传感器，把医院供电系统的各回路模拟量、开关状态量、电能消耗等通过通讯网络实时的仿真到计算机画面，供电运行维护人员可以通过监控计算机来实时了解供电系统的每个环节，通过人机界面可以浏览整个系统以及任何一个节点的运行状况，在发生可能导致事故的异常状况时可自动通过声音、文字等告警信号通知运行人员，并且可以提供各种曲线、柱状图等分析图形和报表。

根据可靠性和高效率配电管理的要求，智能电力监控系统的设计遵循下列原则。

3.1实用性

智能电力监控系统的组成和实际一定要符合现场配电的实际情况，系统的实用性是首先应遵循的第一设计原则。应具有良好的可学习性和可操作性，使具备电脑初级操作水平的管理人员，通过简单的培训就能掌握系统的操作要领，达到能完成值班任务的操作水平。

3.2 安全性

大型综合性医院的负荷等级大多为一级负荷，系统安全性显得尤为重要，要求系统中的所有设备及配件在性能安全可靠运转的同时， 还应符合中国或国际有关的安全标准。

3.3 实时性

电力系统中的电参量时刻都处在变化中，超负荷，不平衡等因素将会对配电设备造成巨大的损害，这些因素的产生具有偶然性，所以对系统的实时性要求非常关键，不仅能够实现实时监测，还应具有记录存储的功能。

3.4 稳定性

由于电力监控系统是一项长期不间断运行的系统，肩负着监测配电网络的运行状况，并具有一定的处理事件的功能，系统应有良好的稳定性。

3.5可扩展性

系统的设计并不是一层不变的，要求系统的设计应预留多路与其他系统的通讯接口，如楼宇自动化控制系统（BAS）、管理信息系统（MIS）、消防控制系统等运行，实现系统的扩展。

3.6易维护性

智能电力监控系统在运行过程中的维护应尽量做到简单易行。

4. 参照标准

本方案遵循的国家标准有：

GB/T 14285-2006   《继电保护和安全自动装置技术规程》

GBT 14598.300-2008 《微机变压器保护装置通用技术要求》

DL/T 5430-2009    《无人值班变电站远方监控中心设计技术规程》

DL/T634.5101-2002 《远动设备及系统 第5-101部分：传输规约基本远动任务配套准》

DL/T634.5104-2009 《远动设备及系统 第5-104部分》

GB/T 2887-2011    《计算机场地通用规范》

Q/GDW 231-2008   《无人值守变电站及监控 中心技术导则》

GBT 14598.8-2008  《电气继电器 第20部分：保护系统》

GB50062－2008     《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》

GB/T 50063-2008   《电力装置的电测量仪表装置设计规范》

GB50052-2009     《供配电系统设计规范》

JGJ312-2013       《医建筑电气设计规范》

《公共机构节能条例》

5.
方案设计

下图为典型建筑的配电系统一次图，从10kV配电室到末端用电回路，包括应急电源、UPS、IT配电系统等。安科瑞电气具备针对医疗建筑的完整解决方案。

5.1 硬件配置

5.1.1 10kV变电所高压部分

u 10kV进线保护测控装置AM5-F

l 保护功能

相间电流速断保护，相间XIANSHI电流速断保护（可带低压闭锁），相间过电流保护（可带低压闭锁），两段式零序过流保护，反时限相间过流保护（可带低压闭锁），零序反时限过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警；

l 测量功能

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

l 操作功能

手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换并相互闭锁，遥控分合闸；

l 遥信功能：16路遥信输入；

l 继电器输出：8路继电器输出；

l 通讯功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103协议可选；

u 10kV变压器保护测控装置AM5-T

l 保护功能

电流速断保护，过流保护，复压闭锁，反时限过流保护，复压闭锁，两段式高压侧零序过流保护，两段式低压侧零序过流保护，过负荷保护，控制回路异常告警，超温/重瓦斯跳闸，过温/轻瓦斯报警；

l 测量功能

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

l 操作功能

手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换并相互闭锁，遥控分合闸；

l 遥信功能：16路遥信输入；

l 继电器输出：8路继电器输出；

l 通讯功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103协议可选；

u 10KV母联保护测控及备自投装置AM5-B

l 保护功能

相间电流速断保护，相间过电流保护，母联充电保护，母联备自投，进线备自投，控制回路异常告警；

l 测量功能：遥 测 量：IA，IB，IC， Uab1，Ubc1，Uab2，Ubc2

l 操作功能：手动合闸、跳闸；远方/就地控制切换并相互闭锁、遥控分合闸

遥信功能：16路遥信输入

l 继电器输出：8路继电器输出；

l 通讯功能：RS485，MODBUS-RTU/IEC60870-5-103协议可选；

u 10kV多功能仪表APM810

测量及显示内容：全电参量测量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、零序电流、四象限电能计量、实时及最大需量、本月和上月极值、复费率电能统计、2~63次谐波分量、电压与电流不平衡度计算等。

DI/DO：2路开入，2路继电器输出；

通讯接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：0.5S

5.1.2 低压部分仪表设置

u 0.4kV受总回路APM810

测量及显示内容：全电参量测量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、零序电流、四象限电能计量、实时及最大需量、本月和上月极值、复费率电能统计、2~63次谐波分量、电压与电流不平衡度计算等。

2路开入，2路继电器输出；

通讯接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：0.5S

u 变电所馈线回路ARCM200L-Z

测量及显示内容：全电参量测量（U、I、kW、kVar、kWh、kVarh、Hz、cosφ）、四象限电能计量、1路剩余电流、4路温度测量、事件记录等。

4路开入，2路继电器输出；

通讯接口：RS485/MODBUS-RTU

精度：1.0

u 普通楼层配电箱AEM96（嵌入式安装）/DTSD1352（导轨式安装）

测量及显示内容：三相电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、四象限电能、功率因数、频率；

2路开入，2路继电器输出；

通讯接口：RS485/MODBUS-RTU

5.1.3 有源滤波

谐波的危害十分严重。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。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

为了消除配电系统谐波对医院设备的影响，方案配置ANAPF有源滤波器，滤除电网2~21次谐波干扰。

ANAPF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。

原理如下图：

ANAPF有源滤波器原理示意图

u ANAPF技术参数

u ANAPF配置原则

①　集中补偿：变电所内按照变压器容量配置，一般按照变压器低压侧断路器额定电流的20%左右配置谐波补偿，单位：A。比如2000kVA变压器，按照运行负荷率80%计算，补偿容量为461A，建议按照500A配置，每台变压器配置一套ANAPF，安装在无功补偿柜和负载之间，用于集中补偿；

②　就地补偿：医院中含有多种医疗设备，如CT、DR、MR、UPS等，这类设备电流波动快，对配电系统的冲击较大，且会产生谐波电流，容易导致精密治疗和诊断设备的故障率增大，甚至缩短使用寿命。

CT机谐波电流及电流畸变率及THDi变化趋势

由图可知，CT机谐波含量较大，且畸变十分严重，这类设备谐波含量很大，是产生谐波干扰最大的设备。根据相关测量结果来看，这类设备的谐波畸变率一般都在35%~45%之间，有些设备谐波含量更是高达60%。对于新建医院，建议对该类谐波源处谐波进行就地治理，就地补偿容量计算宜按照设备额定电流的40%计算补偿容量。如CT机额定功率Pe=150kW，计算电流电流Ijs=285A，谐波补偿容量建议选择100A。

5.1.4 二类场所IT配电解决方案

《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，重大医疗危险的场所，应采用电力系统不接地（IT系统）的供电方式。同时《医院洁净手术部建筑技术规范》GB50333-2002中规定：2类医疗场所在维持患者生命 WK手术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（门诊手术室）、手术室、心脏监控治疗室、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疗隔离电源解决方案是针对医疗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术室和重症监护室对电源安全性和可靠性的要求，并符合国家相关标准。

u ICU、CCU病房IT配电解决方案

ICU、CCU隔离电源方案配置表  

u 手术室配电解决方案

方案一 不带绝缘故障定位功能

方案二 带绝缘故障定位功能

手术室IT配电方案配置表

5.2 系统结构

系统采用分层、分布式系统结构，纵向分为三层：监控层、通讯网络层和现场控制层。系统使用高可靠性工业控制计算机及软、硬件系统，高性能的现场总线技术及网络通信技术，整个系统运行安全、稳定可靠、使用维护方便。

监控层包含监控计算机、数据服务器、网络交换机、打印机、UPS以及Acrel-5000能源管理软件，用于管理医院的能源统计、用能安全、运行监视、设备管理的运维中心。

通讯网络层包括通讯管理机、光电转换器、数据采集箱以及通讯光纤网络等设备。

现场控制层包括安装在现场的微机保护装置、多功能仪表、漏电探测器等。此外系统还可以接入医院IT配电系统、柴油发电机控制柜、空调系统、变频器、UPS等重要设备，并且对医院的重要诊断设备比如CT机、核磁共振等进行电源状态监视，发生异常情况时及时发出告警信号。现场控制层设备通过RS485现场总线方式接入通讯管理机，采用MODBUS-RTU规约。通讯管理机把采集到的现场控制层设备信息经过分析处理后转换成以太网，接入监控计算机。

5.3系统设备

5.3.1 计算器和服务器

工作站主机：工作站主机用于人机交互，包括日常操作、数据展示、报表打印等等。监控计算机采用高性能的研华工控机作为人机界面接口，适应长期不间断运行。计算机配置22寸液晶显示器，可以显示丰富的人机界面，便于监视和操作。

数据服务器：数据服务器用于采集和存储数据、数据访问等等，采用主流高性能专业服务器，提高系统的响应速度和数据稳定性。

5.3.2 通讯管理机

配置：ANet-2E8S

ANet智能网关是一款由安科瑞基于工业物联网架构自主、设计的工业级软硬件一体化设备。该产品采用嵌入式软硬件一体化结构，用于解决设备数据到平台的安全传输和协议对接，为工业物联网云平台数据安全联网提供终端和网络解决方案。

网关硬件标配具有1/2路10M/100M以太网口、 1/2/5/8路RS485\可复用232，软件支持工业协议转换、多通道上传、工程备份和远程管理、数据断线存储等。满足较高的系统应用配置，可以满足复杂的工业现场环境，尤其适用于设备局部集中、站点较离散分布的联网云平台应用项目。

技术参数如下表：

5.4 项目设备清单

本次工程中系统所需的设备如下表所示：

6. 系统功能

   Acrel-EMS系统能源管理计算机通过现场设备和通信系统提供的传输通道，完成对各回路和设备参数的数据采集，信息经分析、处理，以报表等多种形式供值班员参考，使值班员能够便捷的掌握供电系统的运行状况，包括相关设备的运行状况。

6.1 运行信息与保护信息采集

系统采集来自智能测控单元装置送来的参数，所有回路的遥测信号，包括每个回路的实时电能值和各种告警信息等。软件能够以配电一次图的形式直观显示配电线路的运行状态，实时监测各回路电压、电流、功率、功率因数、电能等电参数信息，动态监视各配电回路断路器、隔离开关、地刀等合、分状态，以及有关故障、告警等信号。

6.2 电能质量分析

对电能质量比较敏感的回路可以安装电能质量监测仪表，并通过系统界面反映回路的电能质量，包括谐波畸变率、功率因数、三相不平衡、电压合格率统计等等。

6.3 运行报表

系统具有实时电力参数和历史电力参数的存储和管理功能，所有实时采集的数据、顺序事件记录等均可保存到数据库，在查询界面中能够自定义需要查询的参数、时间或选择查询最近更新的记录数据等，并通过报表方式显示出来。

6.4 重要设备运行监视

系统对变压器、柴油发电机、UPS的运行状态进行实时监视，用曲线显示其运行趋势，包括变压器负荷率及损耗、柴油发电机待机状态、UPS工作状态、电池电压、报警信息等，方便运行维护人员及时掌握运行水平和用电需求，确保供电安全可靠性。

变压器监视

UPS监视

6.5 漏电电流监测

系统实时采集配电回路漏电电流和线缆温度，当漏电电流或者线缆温度越限，可以通过系统或者手机短信发出报警信号，通知运维人员及时处理隐患，保障生命财产安全。

6.6 消防设备电源监测

系统实时采集重要消防设备的工作电源以及开关状态，当消防设备电源出现失压、低电压等异常情况时可通过系统或手机短信发出报警信号。

6.7 暖通系统监视

系统实时采集医院冷热用水、热量、冷量消耗信息，并根据医院管网图直观显示，帮助运维人员和管理者实时掌握建筑的暖通系统运行情况。

6.8 实时报警

系统具有实时报警功能，系统能够对配电回路断路器、隔离开关、接地刀分、合动作等遥信变位，保护动作、事故跳闸，以及电压、电流、功率、功率因数越限等事件进行实时监测，并根据事件等级发出告警。系统报警时自动弹出实时报警窗口，并发出声音或语音提醒。

6.9 数据可视化

系统根据医院建筑分布图，直观显示每栋建筑的能源消耗状况，并直接给出能源成本、新能源收益、节能对比情况。

6.10 区域能耗统计

系统可以按照区域用能对能耗进行统计区分，比如不同建筑、同一建筑的不同楼层、同一楼层的不同功能分区等等。

6.11 回路用能分析

系统对一些主要用能回路可进行曲线、柱状图、饼图分析，并可以进行同比环比分析比较，有助于发现用能趋势。

6.12 分项用能分析

系统按照标准要求，对医疗建筑的用能按照照明插座、空调用电、动力用电和特殊用电进行统计分析，以饼图、柱状图方式进行对比统计。

6.13 权限管理

系统为保障系统安全稳定运行，设置了用户权限管理功能。通过用户权限管理能够防止未经授权的操作（如配电回路名称修改等）。可以定义不同级别用户的登录名、密码及操作权限，为系统运行、维护、管理提供可靠的安全保障。

6.14 通讯状态图

系统支持实时监视接入系统的各设备的通讯状态，能够完整的显示整个系统网络结构；可在线诊断设备通讯状态，发生网络异常时能自动在界面上显示故障设备或元件及其故障部位。从而方便运行维护人员实时掌握现场各设备的通讯状态，及时维护出现异常的设备，保证系统的稳定运行。

6.15 手机短信报警

系统支持手机短信报警功能，系统遥信、遥测实时报警信息可以通过短信报警模块发送到的系统管理人员手机上，使得用户能够及时掌握现场配电情况，消除隐患。该功能的实现需要另外增配手机报警模块。

6.16 开放的系统扩展功能

系统支持Modbus-RTU、Modbus/TCP等多种标准协议的数据转发，具备后期对非标准规约协议的开发接入，使得所有智能设备都能无缝连接入系统；支持工业OPC接口、ADO接口、ODBC接口等与其他系统（如BA系统）进行数据交换，实现与第三方系统的数据共享。

7. 售后承诺和质量保证

7.1 维护服务

我公司的技术人员将负责系统工程的安装、调试及优化等工作，提供全面、及时的培训、维护、咨询服务，并配合用户管理系统的运行。

在整个系统运行期内，系统所有故障问题的检测和恢复均由我公司负责，并作现场测试和恢复。在故障问题发生时，我公司将及时派出富有经验的工程师（或工程师小组），利用有关工具和测试设备，检测问题所在，并及时提出解决方案。具体地说，我们公司将成立专项服务小组，由技术部工程师负责该项目所涉及人员的技术培训及解决日常出现的一些问题。我公司将免费接受用户的电话技术咨询和书函技术咨询，帮助用户解决在应用过程中遇到的各种技术问题。

对于非设备性故障或一般性故障以及电话技术咨询，我公司保证在1小时内给予回应，必要时派专业技术人员到达现场处理故障。

对于设备性故障，一方面在系统设计时，我们尽量避免单点故障，另一方面我们将利用我们公司的零备件应急供应体系，及时排除故障，保证不影响系统的正常运行。

7.2 维修服务

系统自验收合格之日起，免费保修三年，维护。系统常规软件维护。

在质保期间发生问题，我方会在收到通知后及时响应，72小时内派合格的技术人员并携带工具无条件到现场作技术服务，除非该问题可以通过通讯解决。

在质保期内，如因我方责任需要调换或修理合同设备，并由此引起合同设备停机时，则有关合同设备的质保期按实际停机时间相应延长。重新修理或更换后的合同设备部件的质保期为修理和更换完毕并经双方确认相应延长，但不能少于规定的一年质保期。

在质保期满后30天内，买方因在质保期内发现合同设备有缺陷而出具的索赔证明仍然有效。

免费维修期内人为或自然灾害引起的故障或损坏，仅收取维修成本费。

免费维修期以外的维修服务仅收取维修成本费。

7.3 更新改进服务

本公司产品设计更新提高或软件版本升级，我司将即时通知和协助需方进行已运行系统的改进提高，并无偿提供软件新版本，使用户的系统处于的水平和最完善的状态。

用户对系统改制、扩容、拆点等不同要求，公司将及时、准确地予以满足。

7.4 质量保证

我公司通过了ISO9001认证。公司各项与质量有关的活动均严格按ISO9001:2008的要求开展。

公司从产品的整个过程对产品的质量进行控制。对订货合同，公司组织相关人员进行认真评审，并及时将评审结果传达给相关人员，以确保产品能充分满足顾客的要求。

在产品的设计和开发过程中，开发人员根据顾客的要求，相关的国际、国家、行业标准以及相关法律和法规编制开发计划。

在设计和开发的过程中，分阶段的进行设计评审和设计验证，设计完成后，选择能代表顾客的单位进行确认，确保公司的设计能满足顾客的要求。

在原材料的采购方面，本公司事先对供应商进行调查，确信他们的质量保证能力后才会实施采购。

在生产安装和加工的过程中，本公司制订了完善的工艺指导书，并在管理人员的监督下由生产人员实施操作，以保证产品的均一性及质量的稳定性。

在检验和试验的过程中，首先由质管部和开发部一起按企业标准制订检验标准和检验作业指导书，并指导检验人员严格执行。本公司的检验和试验设备先进、齐全，且都经过相关技术监督部门的校验，确认合格后方可使用。检验中发现的产品不合格会及时反馈给责任部门，追查不合格原因，并限期整改。

本公司有完善的培训制度，员工上岗前必须按规定接受培训，经考核合格后方可上岗，保证每个岗位上均有一批训练有素的骨干人员，为产品的质量合格提供了强有力的保障。

我方保证货物是全新、未使用过的，是用好的工艺和最佳材料制造而成的并符合合同规定的质量、技术规范和性能的要求。我方保证所提供的货物经正确安装、正常运转和保养在其使用寿命期内应具有满意的性能。在货物质量保证期之内，我方对由于设计、工艺或材料的缺陷而发生的任何不足或故障负责。