智能配電系統(tǒng)在醫(yī)院用電安全與智慧運(yùn)維的應(yīng)用
智能配電系統(tǒng)在醫(yī)院用電安全與智慧運(yùn)維的應(yīng)用
【摘 要】閃絡(luò)、諧波、三相不平衡及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)失效是威脅醫(yī)院用電安全的重要因素,傳統(tǒng)后勤對(duì)于醫(yī)院配電系統(tǒng)的管理存在較多問(wèn)題。智能配電管理系統(tǒng)可通過(guò)智能化斷路器實(shí)現(xiàn)電能管理、故障管理最終實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的智慧運(yùn)維,能及時(shí)預(yù)警醫(yī)院電力系統(tǒng)存在的隱患,大幅提升醫(yī)院用電安全。
【關(guān)鍵詞】醫(yī)院用電安全 閃絡(luò) 諧波 三相不平衡 智能配電 智慧運(yùn)維
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國(guó)醫(yī)院建設(shè)也進(jìn)入高速發(fā)展期,大型綜合性醫(yī)院的建設(shè)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn),如何最大限度提升醫(yī)院的用電安全性是我們面臨的挑戰(zhàn),大型醫(yī)療設(shè)備的普及也對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。目前,醫(yī)院的電力系統(tǒng)存在較多隱患,主要有以下幾點(diǎn):
1. 閃絡(luò)損壞精密醫(yī)療設(shè)備
當(dāng)電網(wǎng)、變電設(shè)施的故障或負(fù)荷突然出現(xiàn)大的變化,輸配電系統(tǒng)中發(fā)生的電力系統(tǒng)故障、雷擊、大型電機(jī)啟動(dòng)、電容器的投切時(shí),電網(wǎng)電壓有效值暫時(shí)降低至額定電壓的10%~90%,并持續(xù) 10ms~1min及造成閃絡(luò),給醫(yī)院造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失:如造成醫(yī)院MRI、DSA、CT等設(shè)備的檢測(cè)和控制部分電路板出現(xiàn)故障甚至燒毀,導(dǎo)致設(shè)備不能正常運(yùn)行。
2. 諧波影響醫(yī)療設(shè)備可靠運(yùn)行
大型醫(yī)療設(shè)備廣泛采用電力電子元件,為非線性負(fù)荷,進(jìn)而造成醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波含量不斷增加;醫(yī)院內(nèi)部的變頻裝置、LED照明燈具的規(guī)模使用也會(huì)產(chǎn)生大量奇次諧波,如不及時(shí)監(jiān)測(cè)治理會(huì)對(duì)醫(yī)院手術(shù)室的高頻電刀、ICU搶救設(shè)備如起搏器透析設(shè)備、ICU監(jiān)視設(shè)備如心電圖機(jī)的正常使用造成影響,最終威脅患者安全。同時(shí),諧波沖擊電流還會(huì)造成MRI、CT、DSA、DR、SPECT和回旋加速器等設(shè)備電路板燒毀,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失,危害患者人身安全。
3. 三相不平衡影響醫(yī)療設(shè)備正常使用壽命
配電系統(tǒng)發(fā)生接地故障、用電負(fù)荷發(fā)生變化、維護(hù)操作不當(dāng)時(shí)均會(huì)造成三相不平衡,進(jìn)而造成醫(yī)療設(shè)備的異常發(fā)熱和振動(dòng),無(wú)法安全運(yùn)行。
4. 供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)無(wú)法判斷,用電安全隱患大
醫(yī)療院區(qū)投運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng),配電系統(tǒng)斷路器有的已使用20年以上,其狀態(tài)無(wú)法判斷;雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)也無(wú)法判斷,一旦出現(xiàn)故障造成大面積停電。若對(duì)供電設(shè)備盲目進(jìn)行檢測(cè),對(duì)完好設(shè)備進(jìn)行過(guò)度維修,造成人力、物力的浪費(fèi),并可能引入新的故障隱患。
傳統(tǒng)醫(yī)院采用電力監(jiān)控系統(tǒng)一般通過(guò)微機(jī)綜合保護(hù)裝置監(jiān)控高壓系統(tǒng),智能儀表監(jiān)控低壓系統(tǒng),監(jiān)控范圍大多局限在變配電室,僅為狀態(tài)量的檢測(cè),無(wú)法覆蓋斷路器及整個(gè)低壓配電系統(tǒng),無(wú)法真正解決醫(yī)院電力系統(tǒng)存在的隱患。
圖1 傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖
基于上述問(wèn)題,我院以某樓棟低壓配電房整體改造為契機(jī),結(jié)合一站式后勤管理系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用需求,以基礎(chǔ)智能化硬件為核心,搭建了新型的智能化配電系統(tǒng),取得良好的應(yīng)用效果。智能配電系統(tǒng)架構(gòu)如下:
圖2 智能配電系統(tǒng)架構(gòu)圖
通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)型低壓斷路器形成設(shè)備感知層,在低壓配電系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)位配置智能型斷路器,通過(guò)有線485、無(wú)線WIFI、4G、5G網(wǎng)絡(luò)方式形成網(wǎng)絡(luò)連接層,搭載本地控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)智能配電系統(tǒng)的本地化管理,搭載云端服務(wù)器即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化管理;智能配電系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)及云平臺(tái)技術(shù),實(shí)時(shí)監(jiān)控各配電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),能耗數(shù)據(jù)及系統(tǒng)信息,對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行相應(yīng)的分析展示,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)配電平臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)的配電設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、監(jiān)管系統(tǒng)的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享交換。智能配電系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放式框架平臺(tái),可以集成,連接和管理各種協(xié)議,各種智能配電設(shè)備和系統(tǒng)?;谄脚_(tái)化的集成管理,從而有效幫助醫(yī)院的不同層級(jí)管理、運(yùn)維及操作人員,通過(guò)智能配電云平臺(tái),對(duì)智能配電系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)互通操作。且可兼容高壓系統(tǒng)電力監(jiān)控與變壓器溫度等狀態(tài)量,最終實(shí)現(xiàn)醫(yī)院的用電安全和智慧運(yùn)維。
圖3 智能配電柜及元器件
選用的物聯(lián)網(wǎng)智能型框架斷路器(ACB)、物聯(lián)網(wǎng)智能型塑殼斷路器(MCCB)具備健康狀況自診斷功能,可快速確定故障類型,記錄故障;具有電流、電壓、功率因數(shù)、電能、諧波測(cè)量功能,能分析諧波構(gòu)成,且能實(shí)現(xiàn)負(fù)載監(jiān)控、三相不平衡檢測(cè)、監(jiān)測(cè)觸頭損耗、壽命、溫度、開(kāi)合等功能,可對(duì)配電線路狀態(tài)進(jìn)行自診斷、識(shí)別、保護(hù);選用的物聯(lián)網(wǎng)智能微型斷路器(MCB)可實(shí)現(xiàn)末端智能化檢測(cè)與保護(hù);物聯(lián)網(wǎng)智能型雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(ATSE)可實(shí)現(xiàn)電壓、頻率、相角等監(jiān)測(cè),可在線監(jiān)測(cè)本體溫度,實(shí)現(xiàn)供電連續(xù)超溫報(bào)警技術(shù);內(nèi)置自動(dòng)測(cè)試功能,便于保養(yǎng)維護(hù)。智能化低壓開(kāi)關(guān)成套設(shè)備可搭載溫度、濕度、水浸、粉塵等各項(xiàng)傳感器,集成為一套完整的電力運(yùn)行感知系統(tǒng)。
某樓棟低壓配電房實(shí)踐案例及主要功能:
圖4-1 低壓一次系統(tǒng)實(shí)際配置案例
圖4-2 低壓一次系統(tǒng)實(shí)際配置案例
場(chǎng)站管理
集合地圖查詢、項(xiàng)目地搜索,一鍵調(diào)取子項(xiàng)目信息;支持多項(xiàng)目地集控界面,大屏幕顯示,便于總部管控,特別適合多院區(qū)同質(zhì)化管理;用電趨勢(shì)、實(shí)時(shí)能耗、能效對(duì)比大數(shù)據(jù)分析;設(shè)備狀態(tài)、故障報(bào)警、視頻監(jiān)控可視化管理;配電室、開(kāi)關(guān)柜分層級(jí)臺(tái)賬管理,一目了然。
圖5-1 智能配電監(jiān)控平臺(tái)
電能管理
實(shí)時(shí)監(jiān)控配電系統(tǒng)線路狀態(tài),實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)實(shí)時(shí)上報(bào),輔助提醒能效率,達(dá)到電網(wǎng)要求;諧波專業(yè)采集分析,實(shí)時(shí)預(yù)警,提醒用戶實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量綜合治理,最終解決醫(yī)院配電系統(tǒng)諧波影響等電能質(zhì)量問(wèn)題。
圖5-2 智能配電監(jiān)控平臺(tái)
智能配電
斷路器電壓、電流、合分閘、觸頭磨損等運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)掌控,產(chǎn)品健康度實(shí)時(shí)查詢,打造透明電網(wǎng),提升運(yùn)維及時(shí)性;產(chǎn)品出廠基本信息輕松綁定,避免冗長(zhǎng)記錄長(zhǎng)期遺失;斷路器保護(hù)電流時(shí)間遠(yuǎn)程整定,雙電源閾值延時(shí)快速調(diào)整;同層級(jí)元器件配置統(tǒng)一部署,元件更換歷史配置一鍵還原;斷路器遠(yuǎn)程分合閘操作,雙電源主備測(cè)試轉(zhuǎn)換,無(wú)需就地檢修,電源電壓實(shí)時(shí)保護(hù),出現(xiàn)閃絡(luò)等故障情況及時(shí)切換致備用電源,保障供電可靠性;操作員、監(jiān)護(hù)員雙密碼口令驗(yàn)證,符合電網(wǎng)安規(guī),避免誤操作。
圖5-3 智能配電監(jiān)控平臺(tái)
故障管理
結(jié)合實(shí)際使用情況,自定預(yù)警閾值,提前故障預(yù)防;多類型故障全方位監(jiān)測(cè),快速定位記錄故障具體信息;系統(tǒng)彈窗、短信、郵件等快速提示,避免事故擴(kuò)大;全面監(jiān)控設(shè)備保護(hù)運(yùn)行參數(shù),搭建健康分析模型大數(shù)據(jù)分析;形成壽命評(píng)估,給出維護(hù)或更換建議,避免老化和突發(fā)故障;最大限度提升配電系統(tǒng)安全性,降低停電時(shí)長(zhǎng)。
圖5-4 智能配電監(jiān)控平臺(tái)
智慧運(yùn)維
系統(tǒng)可據(jù)實(shí)生成配電回路拓?fù)鋱D,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障在系統(tǒng)中所處的位置,提高故障排查效率;在線實(shí)時(shí)全面檢測(cè),降低人工定期巡檢壓力;設(shè)備故障主動(dòng)預(yù)警,自成閉環(huán)工單,提醒人員及時(shí)處理;故障分高中低差異等級(jí)顯示,便于人員聚焦重點(diǎn);工單日歷標(biāo)記顯示,避免維護(hù)漏單,長(zhǎng)時(shí)遺忘;嚴(yán)重故障無(wú)法處理時(shí),可一鍵報(bào)修廠家在線協(xié)助診斷。實(shí)現(xiàn)醫(yī)院配電狀態(tài)可感知、故障可預(yù)警、差異化智慧運(yùn)維。
用電安全與智慧運(yùn)維是醫(yī)院后勤管理聚焦的重點(diǎn),智能配電系統(tǒng)通過(guò)智能化元器件及配套系統(tǒng)后臺(tái)可解決醫(yī)院配電系統(tǒng)閃絡(luò)、諧波及三相不平衡等問(wèn)題,并能實(shí)時(shí)掌握配電回路拓?fù)洹⒈O(jiān)測(cè)供電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),可彌補(bǔ)傳統(tǒng)配電管理中配電回路功能不清晰、配電設(shè)備故障隱患難排查等問(wèn)題,可大幅提升醫(yī)院用電安全可靠性,且可兼顧(融入)醫(yī)院后勤管理平臺(tái),打造安全高效的配電設(shè)備智慧運(yùn)維系統(tǒng)。
來(lái)源:“第六屆遠(yuǎn)大杯全國(guó)醫(yī)院后勤優(yōu)秀論文獎(jiǎng)”參評(píng)論文,南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院 李鵬
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