简述医院配电能效监管系统设计调试与技术方案

温刚

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要:本文以医院能源监管系统为研究对象,采用智能化技术组建数据库、构建智能化的能耗信息管理系统,实现对医院的能源利用状况进行实时、准确的动态监管。具体而言,该系统建设的主要功能是对医院的能源消耗进行采集、上报、汇总与分析,并生成动态的数据和报表曲线,以及利用分析后的数据帮助科学的利用能源,实现节能目标。

1医院能源监管系统的需求分析与建设目标

医院建筑是高能源消耗场所,从病人就诊环境、提高医院内部管理技术手段考虑,医院建筑对空调、供热设备的自控、计算机网络等诸方面都提出了高的要求。随着提供完善的、高质量的服务,赋予其多的则是对能源的多需求,有资料表明,医院的能耗是一般公共建筑的1.6-2倍,因此近年来医院的能源管理与节能改造等日益受视,也是医院降低能耗,减低运营成本的必由之路。以综合性医院为例分析,其日常能耗以电力需求*大,主要用于照明、电梯、空调和通风设备等;其次医院还以燃气(油)等作为主要能源,用于供应蒸汽、热水、、洗涤、厨房等;医院各类医用设备要求随时能为病人提供检查、运送务。综上所述,医院能耗有既间歇又连续的特点,各类设备使用要求多样,同时能源负荷变动量大,运行时间长并要求控制灵活,能源供应不能间断,需要完善的整体自控系统、能源检测和管理系统,以期实现有效控制、检测和节约能源,降低运行成本。

能源监管系统建设目标如下:

(1)按照及附属设施安装工程,实现对全院各类能耗、能耗设备、机电系统、科室、护理单元的数据收集、分析、挖掘、优化和持续管理。优化主要能源使用和机电设备系统的运营方式,降低医院的能源需量等级。(4)进一步完善医院能源管理部门的管理流程和制度,培训医院专职能源管理人员,实现对系统的日常使用和维护;借助友好人机交互方式,让运维人员能快速完成对能耗数据的查询、录入、对比、统计等常用操作。

2系统组成与架构

医院建筑能源监管系统针对医院特点,应用信息化技术搭建的面向管理层的节能管理平台、通过对各分类、分项能耗数据的合理采集,准确地掌握不同医疗功能的建筑和区域的能耗,有效指导医院能源管理,同时为高能耗医院的节能改造和能源审计提供科学依据。

如图1所示,医院建筑能源监管系统由计量装置、数据网关、网络、数据中转站、数据服务器、管理软件等组成。医院将根据自身能源管理职能分工设置医院能源监管三方楼宇自控、设备管理系统转发的能耗相关数据。

采用清华大学建筑节能研究和同方泰德联合开发的能源监管软件平台EMS建筑节能管理平台软件。EMS建筑节能管理平台后台软件包括:

(1)通讯系统软件:用于数据采集的计量仪表原始数据或下一级数据运行维护人员对EMS建筑节能管理平台运行情况进行监管。

3系统关键硬件设计

3.1三相电子式智能电能表

三相电子式智能电能表主要计量低压网络的三相有功电表,并且使用RS485通讯功能,方便了用户进行用电监测、集抄和管理。三相电子式智能电能表具有精度高、体积小、安装方便等特性。可灵活的安装到配电箱中,可以测量电压、电流。功率等电量以及无功电量的计量、实现了对不同区域和不同负荷的分项电能计量,统计和分析。仪表需安装在干燥、通风良好并远离热源和强电(磁)场的地方。设备间的间距要便于其拆卸、接线、配置和维护。电流输入线用大于2.5mm2多股阻燃铜线,电压输入线、电源线用1.5mm2多股线,RS485通信1.0mm2屏蔽双绞线。仪表电压输入回路和工作电源回路需要接入合适的保险丝,并提供一个CT短接盒,仪表电流输入不连接时,须保证CT不开路。智能仪表主端子“V+”和“V-”为供电电源接入端,三相三线接线时,接点Vn和V2须外部短接在一起,电流过大须接入互感器,从而得到感应电流,经过电表设置的互感比,还原线路电流,避免烧坏电表。

3.2智能电力监控仪

智能监控仪采用32位浮点双核硬件平台、实时操作系统、16位模数转换器以及电能计量等技术,产品满足GB/T17215.322以及GB/T19862-2005标准以及IEC61000-4-30标准要求。能够满足高、中、低压电能计量要求、电能质量检测分析、电力开关检测与控制等多方面的应用要求,主要适用于变电柜的总计量中。L,N分别代表给装置供电的交流电源的火线和零线,如果是直流电源供电,直流电源正接L/DC+端子,电源负接N/DC-端子。测量回路中,Ua,Ub,Uc,Un分别代表三相电源A相、B相、C相及中线电压接入点。Ia,Ib,Ic分别代表三相电源电流接入点,头方向指向端子代表该相电流流向监控仪,相反则表示电流流出监控仪。智能监控仪有两路串口通讯和一路以太网通讯,本项目采用的是RS485通讯。

3.3声波冷热量表

冷热量表用于测量及显示水流经热交换系统所释放(或吸收)热能力的计量仪表,冷热量表主要由计算器、配对温度传感器、流量传感器等部件组成。声波冷热量表主要是应用声波技术测量管道内流量信息的冷热量表,具有综合使用、计量性好、管道不堵塞、不磨损,计量,维修方便等特点。

3.4能耗采集器

能耗也叫数据采集器,该设备是能耗采集系统的一部分,负责从计量仪表中和存储能耗数据和运行参数数据,并以基于IP协议承载的有线或无线方式将到数据的设备。本论文使用的是一款的能耗采集设备。该有两种型号,分别可采集64个和32个计量表具,根据现场施工环境,使用不同的采集器,从而节省资源。保证设备的良好通风,避免放置在有腐蚀性或爆炸性气体或烟雾的区域,建议将设备的通风口向上放置,以保证良好的散热。在安装、维修和操作设备时一定要注意防止静电。

该采集器的设计易于安装,通过35mm导轨安装到机柜或配电箱中,只要将该采集器卡到导轨上就行了。采集器采用直流供电,使用开关电源,将220v交流电转换为24v直流电,注意电源性,错误接线将导致数据无法上传。通讯配线连接到设备的RS485-A端和RS485-B端,如果在一个端子中插入多根导线,确保将线拧在一起后再插入端子。采用屏蔽电缆作为通讯线将有助于减少通讯总线所受的电磁干扰,增强通讯稳定性。

4系统的调试及其数据分析

4.1能耗计量仪表的调试

能耗计量仪表的调试,本文主要以三相电子式智能电表的调试工作为例,其他能耗计量仪表的调试工作相同,便不做赘述。三相智能式电表的调试,主要的设置工作为:

(1)设置波特率,设置为能耗采集器相同的波特率9600。(2)设置Modbus地址,Modbus地址,为了是明确终端设备在能耗采集器中位置。经过万用表,一般通过的电压在5V左右,如果没有则电路可能虚接,在端子处检测,恢复到正常,再接入到总线中,总线中电压应该在4V左右。这里我们使用的是ModbusPoll软件发送数据到三相电子式智能电表查看它反馈的数据,从而确认了能耗计量仪表能否正常运转。该软件相当于的一个,主要测试能耗计量仪表是否正常,如若正常就反馈一些报文到电脑上,显示一些数据。(3)设置奇偶校验位,设置为偶校验,通过总线将仪表连接到外科楼,负一楼的强电井中的能耗采集器中。

4.2能耗采集器的调试

本文中使用的是能耗采集器所对应的网关配置软件,通过网线接口接到交换机中,能耗采集器接入到交换机,从而设置其网关和添加仪表。

4.2.1设置网关

(1)新建网关配置,“新建”选择网关,DL645,便生成了初始配置;(2)打开配置文件,选择保存位置和改配置文件名;(3)保存网关配置;(4)编辑配置,配置信息;(5)添加模块,编辑仪表配置,没有配置文件的,可在网站下载相对应的网关配置文件,找到仪表对应的型号,显示仪表的ID。

4.2.2设置采集器

(1)新建采集器配置,选择“采集器”,显示初始设置,选择保存。(2)打开配置,改配置文件的名字,便于查找,然后编辑配置,改全局配置。(3)设置总线参数,选择645总线协议标准,设置波特率,新周期,总线数据位,总线校验位,总线停止位。(4)总线下面添加表具,本文只是使用Modbus协议的仪表,*后生成配置文件。

4.2.3下载配置

将配置好的网关,通过串口,输入到采集器中。选择电脑中的com口,在软件中“主页”界面开始下载配置,在设置采集器中的设置,选择网关使用的协议,本文使用的是Modbus协议,这样就可以设置好能耗采集器。

4.3终端数据的采集及其分析

4.3.1能源数据分析报表服务

能源数据分析报表根据医院日常运营管理需求,每个月根据系统能耗数据为提供能源分析报表。该服务是借助实时监测的大部分运行能耗数据,使能耗管理人员能实时掌握能源系统运行情况,对运行做出合理的调整策略。帮助建筑用户实现能源系统由粗放型管理转变为精细型、科学化管理。帮助建筑用户实现对能源系统的低效率、准故障运行的诊断、提高能源系统的运行;持续性地为用户提供能源系统*优运行策略。

4.3.2能源数据分析服务

能源数据分析服务每两个月对能源数据进行初步分析,找出解决问题的行动方案,同时出具用能漏洞分析及设备升级改造报告。对能源数据进行深入分析挖掘,找出设备运行的*优方案,同时出具有详细数据支撑的用能分析及系统升级改造。该服务根据能耗的实时使用情况对该建筑的月能耗进行分项分区域对比分析,工作时段与非工作时段的对比,并按照用能评分标准进行评分,*后由智能系统给出用能诊断。组再根据这

些信息给出节能建议。

能源数据分析报告对接入能耗监测平台的所有建筑,月度和年度自动对建筑物能耗运行情况进行智能诊断,并生成的能耗数据分析报告,诊断内容如下:(1)建筑能耗评价;(2)建筑单位平米能耗与其他同类型建筑的对比;(3)建筑工作时间段与非工作时间段对比图;(4)建筑各用能区域月能耗与去年、上月同期对比;(5)建筑分项月能耗与去年、上月同期对比;(6)智能能耗诊断意见;(7)可加入诊断。

5.AcrelEMS-MED能源管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-MED能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《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，并与国家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”一体化的能源管理系统，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，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，

7结语

本系统搭建完成后,利用本系统平台进行数据分析,通过开展能源审计,对医院的能源消耗管理水平、能效指标、财务过程、综合利用、环境效果进行核查、测试、诊断、咨询、对标和评价,有利于院方排查节能障碍和费能原因,挖掘节能潜力,提出整改措施,节能方案。协助院方节能规划,在开展能源审计的基础上,进一步明确节能目标,工作,完善节能工作措施,为下一步医院建立能源管理体系做一定的指导工作并提出改进建议,推动医院节能降耗。

参考文献

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