电力监控系统在天水市人民医院的应用

0 概述

Acrel-2000型电力监控系统充分利用了现代电子技术、计算机技术、网络技术和现场总线技术的新发展，对变配电系统进行分散数据采集和集中监控管理。对配电系统的二次设备进行组网，通过计算机和通讯网络，将分散的配电所的现场设备连接为一个有机的整体，实现电网运行的远程监控和集中管理。

1 项目介绍

甘肃省天水市人民医院，始建于1950年，占地面积98亩，现有病床1045张，是天水市**的一所三级甲等医院，也是全市大的集医疗、教学、科研、预防为一体的综合性医院。是国家卫生部、联合国儿童基金会、世界卫生组织联合命名的“爱婴医院”，是天水及陇东南地区的医疗保健中心、急危重症救治中心。医院年门诊诊疗36万人次，年收治住院病人17000余人次，开展大中型手术6000人次，年抢救危重病人3000人次以上。

 医院院技术力量雄厚，现有职工698人，其中正**21人，副**职称73人，中级职称303人，享受政府特殊津贴及省部级劳动模范6人，医院有30多人被评为省、市管理拔尖人才，其中省级学术带头人3人，市级“222”**人才30人，国内卫生系统先进工作者1人，国内“三八红旗手”1人，甘肃省“五四”青年奖章1人，全市劳动模范3人，全市十大杰出青年2人，先后有6人次赴以色列、新加坡、澳大利亚、马达加斯加履行国际主义医疗援助任务。医院临床医师低学历均为大学本科，各临床科室全部由**专业技术人员主持，保证了医院出入院诊断符合率达到95%以上，危重病人抢救成功率达到95%以上，护理技术操作合格率达98%以上。

天水市人民医院的原门诊楼候诊厅狭小，就诊流程不畅，严重制约医院发展，为了可持续发展，故投资1.5亿元新建的门急诊综合楼，总建筑面积达45340平方米，共20层，集门诊、急诊、病房和地下停车场与一体。

本项目为天水市人民医院门急诊大楼电力监控系统，系统分 和楼层两块，本项目针对这两块的配电系统进行用电监控；监控范围为地下变电所的T1、T2、T3、T4变压器的低压进线柜、联络柜、馈线柜仪表和每个楼层中的配电柜中的仪表进行监控。

2 系统结构描述

该系统总计有328只仪表（其中包括ACR网络智能电力仪表，ADL网络多功能仪表PZ三相电能表，PZ三相电流表，），分13条总线，由于变电所与值班室距离较近，故直接采用屏蔽双绞线连接，后通过网线拉至电工值班室连接到监控主机实现总线上仪表与监控主机的数据连通。

本监控系统采用分层分布式结构，即现场设备层，网络通讯层与站控管理层；如图（1）所示：

图（1）网络拓扑图

1）现场设备层主要为：多功能网络电力仪表、开关量、模拟量采集模块和智能断路器等。这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均采用RS485通讯接口，通过现场MODBUS总线组网通讯，实现数据现场采集。

2）网络通讯层主要为：通讯服务器，其主要功能为把分散在现场采集装置集中采集，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。

3）站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机、报警蜂鸣器等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。

以上网络仪表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通讯协议，RS485采用屏蔽线传输，一般都采用二根连线，接线简单方便；通讯接口是半双工通信即通信的双方都可以接收、发送数据但是在同一时刻只能发送或接收数据，数据高传输速率为10Mbps。

RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰能力增强，总线上允许连接多达32个设备，大传输距离为1.2km。

3 电力监控系统主要功能

3.1  数据采集与处理

数据采集是配电监控的基础，数据采集主要由底层多功能网络仪表采集完成，实现远程数据的本地实时显示。需要完成采集的信号包括：三相电压U、三相电流I、频率Hz、功率P、功率因数COSφ、电度EPI、远程设备运行状态等数据。

数据处理主要是把按要求采集到的电参量实时准确的显示给用户，达到配电监控的自动化化和智能化要求，同时把采集到的数据存入数据库供用户查询。

3.2  人机交互

系统提供简单、易用、良好的用户使用界面。采用全中文界面，CAD图形显示低压配电系统电气一次主接线图，显示配电系统设备状态及相应实时运行参数，画面定时轮巡切换；画面实时动态刷新；模拟量显示；开关量显示；连续记录显示等。

3.3  历时事件

历时事件查看界面主要为用户查看曾经发生过的故障记录、信号记录、操作记录、越限记录提供方便友好的人机交互，通过历史事件查看平台，您可以根据自己的要求和查询条件方便定位您所要查看的历史事件，为您把握整个系统的运行情况提供了良好的软件支持。

3.4  数据库建立与查询

主要完成遥测量和遥信量定时采集，并且建立数据库，定期生成报表，以供用户查询打印。

3.5  用户权限管理

针对不同级别的用户，设置不同的权限组，防止因人为误操作给生产，生活带来的损失，实现配电系统的**，可靠运行。可以通过用户管理进行用户登录、用户注销、修改密码、添加删除等操作，方便用户对账号和权限的修改。

3.6  运行负荷曲线

负荷趋势曲线功能主要负责定时采集进线及重要回路电流和功率负荷参量，自动生成运行负荷趋势曲线的，方便用户及时了解设备的运行负荷状况。点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；可以查看实时趋势曲线或历史趋势线；对所选曲线可以进行平移、缩放、量程变换等操作，帮助用户进线趋

势分析和故障追忆，为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。

3.7  远程报表查询

报表管理程序的主要功能是根据用户的需要设计报表样式，把系统中处理的数据经过筛选、组合和统计生成用户需要的报表数据。本程序还可以根据用户的需要对报表文件采用定时保存、打印或者召唤保存、打印模式。同时本程序还向用户提供了对生成的报表文件管理功能。

报表具有自由设置查询时间实现日、月、年的电能统计，数据导出和报表打印等功能。

数据采集和系统图显示

进线回路采用ACR330ELH多功能谐波仪表，其是针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦的电力监控需求而设计的网络电力仪表，它能测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度、并可监测电压、电流的2-31次谐波分量等多种电参量。并且本仪表带有4路光电隔离开关量输入接点和2路继电器控制输出接点，这些接点可以配合智能断路器实现断路器的遥信、遥控操作。该系列网络电力仪表主要应用于变电站自动化、配电网自动化、小区电力监控、工业自动化、能源管理系统及智能建筑等领域。

配出回路主要采用采用PZ80-E4三相电能表，该仪表主要测量所有常规电力参数，如：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率、有功电度、无功电度。

低压配电二次图见图（2），功能有电量遥测主要监测运行设备的电参量，其中包括：线三相电压，电流，功率，功率因数，电能，频率等电参量及配出回路的三相电流；遥信功能实现显示现场设备的运行状态，主要包括：开关的分、合闸运行状态和通讯故障报警；断路器变位时会发出报警信号，提醒用户及时处理故障。

图（2）低压配电二次图

远程抄表

系统对所有采集到的数据都能实时的显示，并保存到数据库中，因此可以手动查询每个回路的所有实时及历史电参量数据，并以表格的形式展现给用户，便于打印、保存。如图3所示。

图（3） 参数抄表

电能报表

系统采集的有功电度数据，按照回路名称的不同，自动生成日报表、月报表和年报表并有报表打印功能，并可对某一回路的某一时间段内的用电量进行查询与打印，同时这些报表也能以Excel的格式导出。如图4所示。

图（4） 电能报表

趋势曲线

负荷趋势曲线界面中可直观的查看回路的负荷运行情况。查看实时和历史趋势曲线，点击画面相应按钮或菜单项可以完成相应功能的切换；帮助用户进线趋势分析和故障追忆，具备曲线打印功能。为分析整个系统的运行状况提供了直观而方便的软件支持。见图（5）。

图（5）趋势曲线图

事件记录与报警

遥测报警功能，主要完成对低压各出线回路的负载进线监控，对负载越限弹出报警界面指示具体的报警位置并声音报警，提醒值班人员及时处理。遥测报警值设置界面可以看到每个监控点的实时值和报警设置值，方便值班人员比对进线设置，负载越限值在相应权限下可自由设置。具备历史查询功能。见图（6）和图（7）。

图（6）历史遥测报警信息查询

图（7）遥测报警值设置界面

通讯示意

系统通讯结构示意图，主要显示系统的组网结构，系统采用分层分布式结构，同时监测间隔层设备的通信状态。红色表示通讯正常，绿色表示通讯故障。见图（8）。

图（8）系统通讯结构示意图

4 结束语

随着智能建筑的发展及电力的广泛应用，对智能建筑的配电系统的智能化集成管理已成为国家机关办公建筑及大型公共建筑智能化建设的必然趋势，本文介绍的基于Acrel-2000电力监测系统，不仅可以实时监控电力运行状态及异常用电，还能对数据进行分析处理，以用户适用的方式展现出来，满足用户的需求，实现对采集数据的分析、处理，其生成各种电能报表、分析曲线、图形等，极大的方便了用户的使用，便于配电系统的实时监控与电参量的远程抄表与分析研究，为智能建筑的节能技术提供参考。［2］

参考文献：

[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4

[2].周中等编著. 智能电网用户端电力监控与电能管理系统产品选型及解决方案[M]. 北京. 机械工业出版社. 2011.10