試述醫(yī)院數(shù)字化配電系統(tǒng)工程建設(shè)意義

1、試述醫(yī)院數(shù)字化配電系統(tǒng)工程建設(shè)意義摘要：分析了某醫(yī)院變配電室管理面臨的問題和挑戰(zhàn)，介紹了數(shù)字化配電系統(tǒng)的建設(shè)方案及功能，總結(jié)了該系統(tǒng)的創(chuàng)新及其應(yīng)用的意義。關(guān)鍵詞：醫(yī)院建筑；供電安全；變配電系統(tǒng)一、醫(yī)院變配電室管理面臨的問題和挑戰(zhàn)某新建縣醫(yī)院是整體搬遷項目,建筑面積約為124484.48m2,占地面積為89780m2,包括門診樓、醫(yī)技樓、病房樓、感染病房樓、培訓(xùn)生活樓等11棟建筑。隨著醫(yī)院建筑規(guī)模和設(shè)備數(shù)量的增加,原本欠缺的專業(yè)電工將更加難以應(yīng)對。新院運行后按三班制計算需要至少8名專業(yè)電工,同時還要兼顧后勤各類水暖設(shè)備的維修保養(yǎng),這將給技術(shù)手段落后、專業(yè)能力不強的醫(yī)院電工帶來極大的挑戰(zhàn)。同時,原

2、有管理模式下缺乏有效的預(yù)警,一旦設(shè)備出現(xiàn)故障或維護不及時,會導(dǎo)致長時間停電,勢必影響患者的診療。因此,在變配電室建設(shè)之初就須進行針對性的謀劃,以提高自動化程度、減少人員值守、避免人為誤操作、提高電力保障能力。二、數(shù)字化配電系統(tǒng)的建設(shè)該項目按1000張床位的三級醫(yī)院的標準建設(shè)。根據(jù)項目使用負荷和當?shù)仉姌I(yè)局的供電方案答復(fù)書,10kV總配電室采用兩路來自不同變電站的高壓電源進線同時供電,通過母聯(lián)開關(guān)備自投功能,互為備用。下設(shè)的3個變配電室分別位于病房樓、醫(yī)技樓、培訓(xùn)生活樓,均采用兩路電源進線,單母線分段分列運行。變壓器總裝機容量為14400kVA。低壓采用TN-S供電系統(tǒng),單母線分段分列運行。另外在

3、醫(yī)技樓一層設(shè)一臺1200kW柴油發(fā)電機組,在病房樓一層設(shè)一臺1000kW柴油發(fā)電機組。應(yīng)急發(fā)電機作為消防設(shè)備、醫(yī)用設(shè)備等重要一級用電負荷的備用電源,與市電之間設(shè)有機械、電氣聯(lián)鎖,在市電停電的情況下可在15s內(nèi)自動啟動供電。針對醫(yī)院目前專業(yè)高壓電工緊缺的情況,該項目在消防控制室配置了數(shù)字化配電系統(tǒng)后臺,統(tǒng)一監(jiān)控3個變配電室的運行情況。數(shù)字化配電系統(tǒng)采用開放式理念,根據(jù)醫(yī)院的需求定制上位機組態(tài)軟件,將各配電室內(nèi)的高、低壓開關(guān)柜等設(shè)備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)集成到后臺,使整個配電系統(tǒng)的管理實現(xiàn)數(shù)字化、可視化、智能化。數(shù)字化配電系統(tǒng)的配置主要分為三個部分。（一）主控層主控層設(shè)置在消防控制室,配置了數(shù)字化配電系統(tǒng)

4、監(jiān)控后臺,管理主機安裝于消防控制室內(nèi),用于遠程監(jiān)控各變配電室。同時支持數(shù)據(jù)上傳至廠家數(shù)據(jù)中心,廠家可通過互聯(lián)網(wǎng)進行遠程監(jiān)控和技術(shù)支持,從而實現(xiàn)變配電室的無人值守。（二）通信層通信層主要由無線4G模塊、交換機、光纖收發(fā)器、通信管理機等組成。因各變配電室比較分散、距離較遠,所以每個變配電室均配置一臺通信柜,內(nèi)置的國產(chǎn)通信管理機采用IEC60870-5-104等規(guī)約,通過光纖、光纖收發(fā)器、交換機連接至消防控制室監(jiān)控主機。變配電室配置的微機保護器、程序化控制器、多功能電力儀表、智能溫控儀、直流屏微機控制器等設(shè)備利用RS485接口和Modbus協(xié)議通過屏蔽雙絞線接入通信管理機1。該數(shù)字化配電系統(tǒng)的通信狀

5、態(tài)如圖1所示。（三）現(xiàn)場終端層1.高壓開關(guān)柜為實現(xiàn)一鍵式程序化自動倒閘操作、減少人員誤操作概率,10kV總配電室及分變配電室高壓側(cè)的高壓開關(guān)柜配置了程序化控制器以及與開關(guān)柜配套的斷路器手車電動執(zhí)行機構(gòu)、接地刀閘電動執(zhí)行機構(gòu),同時配置微機保護器、智能溫濕度監(jiān)控器、多功能儀表等實現(xiàn)高壓開關(guān)柜的遙測、遙信、遙控,達到遠程全自動控制的目標；這些設(shè)備通過RS485接口按MODBUS通信協(xié)議接入1（表1）。根據(jù)供電方案由當?shù)毓╇娋痔峁┯嬃垦b置,設(shè)計時預(yù)留足夠的安裝位置。2.直流屏采用免維護電池直流屏,通過采用RS485接口的微機控制器與通信管理機相連,接入數(shù)字化配電系統(tǒng)后臺（表2）。3.低壓開關(guān)柜結(jié)合醫(yī)院

6、需求,為控制預(yù)算,因低壓開關(guān)柜回路較多,不配置與程序化操作配套的電動手車和電動地刀。低壓進線柜及母聯(lián)柜配置框架式斷路器和多功能電力儀表實現(xiàn)遙測、遙信、遙控功能。其余普通低壓出線開關(guān)柜因平時涉及較多的維修操作和回路調(diào)換而只配置多功能電力儀表以實現(xiàn)遙測、遙信功能。多功能儀表均配有RS485接口,通過Modbus通信協(xié)議與通信管理機相連（表3）。4.有源濾波器柜考慮到醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備和變頻設(shè)備較多,每段低壓出線母線上均并聯(lián)配置有源濾波器,動態(tài)抑制多次及高次諧波,解決諧波污染、三相不平衡和無功補償?shù)葐栴},增強配電系統(tǒng)穩(wěn)定性。柜上配置的PQF-Manager觸摸顯示屏具有ModbusRTU和ModbusTC

7、P通信接口,可以通過ModbusRS485轉(zhuǎn)換器連入通信管理機,實現(xiàn)遠程訪問。5.變壓器每臺變壓器均配置帶RS485接口的干式變壓器智能溫控儀,采用Modbus通信協(xié)議,實現(xiàn)的功能如表4所示。6.視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于數(shù)字化配電系統(tǒng)監(jiān)控后臺設(shè)置一套視頻監(jiān)控系統(tǒng),配置可伸縮調(diào)焦的廣角高清一體化攝像機,通過對各分變配電室進行合理布局,可以全方位監(jiān)控變配電室內(nèi)的運行環(huán)境和配電設(shè)備運行情況。三、數(shù)字化配電系統(tǒng)的安全運行該項目中的數(shù)字化配電系統(tǒng)運行界面見圖2。該系統(tǒng)對分散的三個配電室實現(xiàn)了基于統(tǒng)一平臺的集中可視化管理,在主控電腦的監(jiān)控界面上即可在線監(jiān)視各配電室內(nèi)開關(guān)柜的運行狀態(tài)、通信狀態(tài)、儀表信息、現(xiàn)場情況等

8、,還可以進行程序化操作、操作票及報表輸出、告警通知、歷史數(shù)據(jù)及日志查詢、圖紙管理、設(shè)備管理、用戶管理及能耗管理等,充分利用這些功能可以極大地提升配電系統(tǒng)的管理水平、降低能耗。實現(xiàn)程序化操作是該系統(tǒng)的核心功能。為確保程序化操作的安全,首先要對操作人員進行身份標識和鑒別,確保身份標識的唯一性。開關(guān)站遠程或就地操作嚴格按操作票執(zhí)行,操作人、監(jiān)護人用“口令密碼”驗證身份,即操作人的程序化遙控操作必須在監(jiān)護人審核后的監(jiān)督下進行。授權(quán)驗證通過后,在程序化控制器及系統(tǒng)軟件預(yù)制好的各類操作任務(wù)的操作票庫里選擇操作類型（操作票根據(jù)配電系統(tǒng)實際情況編制并通過審核,在系統(tǒng)投入使用前對操作票進行現(xiàn)場調(diào)試和驗證,通過驗

9、證后才能入庫,入庫后一般不輕易修改）,生成操作任務(wù)；然后進入模擬預(yù)演,通過系統(tǒng)內(nèi)置的防誤閉鎖校驗和獨立智能防誤模塊對操作票的操作指令執(zhí)行的全過程進行防誤校核,并將校核結(jié)果反饋至主機；待模擬預(yù)演成功后,才能進入程序化操作指令執(zhí)行階段,執(zhí)行時對每一步的控制指令同樣通過系統(tǒng)內(nèi)置的防誤閉鎖校驗和獨立智能防誤模塊進行防誤校核,并將校驗結(jié)果反饋至主機。所有的操作內(nèi)容、操作人員信息及操作起始時間都被記錄并存于歷史庫中,且只能查詢,不能刪除、修改,便于及時查明原因和責任認定2。操作票的所有操作都可由數(shù)字化平臺實現(xiàn)遙控,與平時現(xiàn)場操作的邏輯是一致的,操作過程中嚴格執(zhí)行配電室安全操作規(guī)程,自動按順序執(zhí)行,且程序化

10、操作不影響原有的“五防”功能。數(shù)字化配電系統(tǒng)通過雙人權(quán)限認證、模擬預(yù)演、雙套防誤校核機制、設(shè)備狀態(tài)的雙確認（如斷路器狀態(tài)采用位置遙信+遙測作為雙確認條件,以位置遙信作為主要判斷依據(jù),三相電流或電壓等遙測信號作為輔助判據(jù)）以及操作記錄不可更改等多重安全機制,同時以視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動驗證現(xiàn)場設(shè)備的運行及操作情況,確保了程序化操作的安全性和可靠性,提高了配電系統(tǒng)的自動化水平,有效避免了人為誤操作,使配電系統(tǒng)的運維更為便捷和安全。四、數(shù)字化配電系統(tǒng)的創(chuàng)新及其應(yīng)用的意義（一）高壓開關(guān)柜實現(xiàn)無人操作引進某設(shè)備廠的PDR360P程序化控制器、與開關(guān)柜配套的電動操作執(zhí)行機構(gòu),使高壓開關(guān)柜的控制實現(xiàn)一鍵式程序化自

11、動操作,即在數(shù)字化配電系統(tǒng)后臺就可根據(jù)已審核、驗證的操作票遠程遙控單臺高壓開關(guān)柜在運行、熱備用、冷備用、檢修（維護接地）四種狀態(tài)間自由切換,也可遠程遙控多臺高壓開關(guān)柜的聯(lián)動操作1。該系統(tǒng)的程序化操作嚴格遵照“五防”和標準化倒閘操作的邏輯要求,避免維護人員因操作邏輯混亂不清而發(fā)生人為誤操作,同時減少了操作時間、提高了配電系統(tǒng)的安全性。（二）配電室實現(xiàn)無人值守變配電室采用了高清彩色視頻攝像機,通過合理的布局既可以遠程實時監(jiān)視開關(guān)柜操作過程和運行狀態(tài),確保遠程倒閘操作安全可靠,還可以全方位監(jiān)視變配電室內(nèi)的運行環(huán)境和人員進出情況,實現(xiàn)配電室的無人值守。同時,可以租用廠家的云存儲服務(wù)器,隨時隨地查看實時

12、監(jiān)控,實現(xiàn)遠程診斷和操作指導(dǎo)；也可在本地配備硬盤用于視頻存儲,將監(jiān)控影像自動存儲起來,方便維護人員查詢事故、排查原因,還可作為事故溯源的有效證據(jù)。（三）智能分析、決策通過高低壓開關(guān)柜內(nèi)的各類傳感器及監(jiān)控設(shè)備采集內(nèi)部運行狀況信息并將其以數(shù)字化信號的形式傳至消防控制室的數(shù)字化配電系統(tǒng)后臺,后臺對可能出現(xiàn)問題的元器件做出科學(xué)分析、預(yù)測和告警,并根據(jù)設(shè)備的產(chǎn)品特性、運行管理經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)制定對應(yīng)的響應(yīng)策略,實現(xiàn)預(yù)防性維護,從而降低停電風險,并保證配電系統(tǒng)的安全運行。（四）支持多種終端可以在本地Web端訪問數(shù)字化配電系統(tǒng),以網(wǎng)頁瀏覽的方式監(jiān)控變配電室整體運行情況,也能利用廠家提供的云服務(wù)平臺讓變配電室維護人員和后勤管理人員在任何地方通過互聯(lián)網(wǎng)看到變配電室的實時運行數(shù)據(jù)；同時還可將告警信息與故障信息推送至移動終端App。五、結(jié)束語綜上所述,數(shù)字化配電系統(tǒng)的應(yīng)用既能很好地解決醫(yī)院電工緊缺的問題,又能實現(xiàn)遠程調(diào)度和指揮,提高了響應(yīng)能力和工作效率,增強了后勤保障能力,起到了良好的減員增效的作用,促進醫(yī)院后勤管理向更加主動的管理模式轉(zhuǎn)變。未來醫(yī)院可以標準化網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),建立基于