博客
浅谈智能配电能源管理平台在医院的设计应用
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】随着科学技术的快速发展，我国医疗条件也有了很大改善，人们对于医院医疗水平的重视程度逐渐提升，为了为患者提供高水平医疗服务，营造良好的医院环境。对此，文章主要以医院供配电系统为研究对象，首先对医院供配电系统设计的重要性进行介绍，然后对医院供配电系统用电负荷进行分析，并结合某医院实际情况，对供配电系统设计要点进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。
【关键词】医院；供配电系统；用电负荷；IT配电
0引言
在医疗领域中，电能的应用至关重要，只有优化医疗建筑工程供配电设计，才能够为诊疗设备提供稳定电源。近年来，医院在用电需求类型、数量方面都呈现增长态势，医院供配电设计难度逐渐提升，对于医院运转水平和诊疗服务会产生较大影响。因此，亟需对医院供配电设计尽心更详细探究。
1医院供配电系统设计的重要性
新时期，通过优化医院供配电系统设计，能够提升医院整体服务水平，医院供配电系统设计的重要性主要体现在以下几点：先进技术，提升电能利用率，才能够提升医院设计水平，更好的适应社会发展。
2医院供配电系统用电负荷
2.1国内医疗机构的等级划分
根据功能和服务能力不同，可以将医疗服务机构分为三个级别，第三，综合性大医院，即跨地区、省市的全国性医院，其不仅能够提供医疗工作，而且还可以进行科研、教育等，能够体现国内医疗服务水平。
2.2医院用电负荷
在医院医疗设备、空调、照明设备等运行过程中，供配电系统会在很大程度上影响设备运转情况。在医院供配电系统设计过程中，要求对各个设备系统的用电负荷等级进行科学合理的划分，并根据重要程度进行排序，确保设备供电稳定性。根据我国供电相关标准、规范等等，对于医院用电负荷，可以将其分为一级、二级和三级这三类。
2.2.1一级负荷
一级负荷指的是当医院发生供电故障时，会造成医院设备全面瘫痪和人员伤亡的供电负荷，对于二、三级医院具体包括消防系统以及下列场所的诊疗设备及照明用电：急诊诊室、急诊观察室及处置室、婴儿室、内镜检查室、影像科、放射治疗室、核医学室等；高压氧舱、血库、培养箱、恒温箱；病理科的取材室、制片室、镜检室的用电设备；计算机网络系统用电；门诊部、医技部及住院部30%的走道照明等等，对于影响人员生命安全这类系统，应该将其纳入至一级负荷中特别重要负荷，比如医院急诊抢救室、手术室、重症监护室等都可以作为医院供配电系统一级负荷管理要点。
2.2.2二级负荷
医院二级负荷指的是公共服务设备，对于二、三级医院具体具体包括电子显微镜、影像科诊断用电设备；肢体伤残康复病房照明用电；中心供应室、空气净化机组；贵重药品冷库、太平柜；扶梯、采暖锅炉及换热站等用电负荷，如果这类设备发生供电故障，就会对医院正常运转造成不良影响，因此，应优化供配电系统设计，在*大程度上保障设备供电正常。
2.2.3三级负荷
在医院供配电系统中，在排除一级设备、二级设备后，剩余其他设备均为三级负荷，在供电保障中居于次要位置。
3医院供配电系统设计实例
3.1项目概况
某综合性二级甲等医院医疗综合楼，其功能涵盖门诊、急诊、健康管理中心、病理科、地下车库及设备机房等，总建筑面积约为6.5万m2，建筑主体高度为37m，地下1层，地上9层，属于一类高层建筑，耐火等级为一级。
3.2供配电系统设计
3.2.1市电电源设计
结合负荷分级、医疗场所及设施的类别划分与自动恢复供电时间要求，与当地供电部门沟通后该工程采用两路10kV进线，进线采用电缆埋地方式引入，两路电源同时工作互为备用。其中一路电源中断供电时，另一路电源能承担全部一级负荷中的特别重要负荷、一级负荷及二级负荷。
3.2.2应急电源设计
为保证一级负荷中特别重要负荷、一级负荷，以及甲方要求市电断电时需保障的负荷及消防
负荷供电的可靠性，该工程设置一台800kW快速自起动柴油发电机作为应急电源。当正常供电电源中断供电时自动起动，在15s内，还可以向规定的用电负载供电；一旦恢复供电电源供电，即可延时切换并停机。此外，对于停电时间要求自动恢复供电的时间≤0.5s的负荷，如手术室、术前准备室、术后复苏室、麻醉室、抢救室、血透、检验科大型生化仪器、产房、早产儿室以及重要的计算机机房设备用电等，设置在线式不间断电源（UPS），且应急供电时间≥30min。
3.2.3配电变压器数量设计
根据负荷具体情况，在-1F变电所内设置SCBH15-1600kVA 2台，SCBH15-1250kVA 2台，其中1#~2#变压器对大楼的照明、动力及消防负荷供电，3#、4#变压器对空调动力等供电。供电方案示意如图1所示。
3.3典型医疗场所低压配电设计
3.3.1洁净手术部
为了保证用电可靠性，洁净手术部根据防火分区及洁净区的划分，分别设置配电总柜。配电总柜设置在非洁净区，采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设置自动切换。后端经UPS后再分配至每个洁净手术室的配电箱。手术室内除手术台驱动机构及非生命支持系统的电气设备外，对于其他医疗设备，均应用医疗场所局部IT系统供电方式。另外，还需要注意，设置短路及过负荷保护。
3.3.2大型诊疗设备配电
考虑到放射科及体检中心设置大量的诊疗设备，其中CT，DSA，MRI等诊疗设备均采用双电源供电，设置自动切换，X光采用单回路放射式供电。为了确保诊疗设备的正常运行，设备厂家往往会对电源内阻或线路压降提出要求。以飞利浦PrecedenceSPECTCT为例，按厂家提供数据，要求容量为112kVA，额定负载为80kVA，瞬时电流为135A，要求相间内阻小于0.2Ω。因此，采用额定电流为160A的塑壳断路器进行保护。另结合该工程实际情况，变压器与配电柜距离为50m左右，电缆线径建议不小于70mm2，且保护接地线的线径与相线相同。
3.3.3 ICU配电
为保证用电可靠性，重症监护室（ICU）采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设置自动切换。后端经UPS后再分配至末端各用电回路。ICU内除照明及非生命支持系统的电气设备外，其他设备均应用局部IT系统供电方式。
3.3.4检验科供电
检验科设备仪器众多且用电要求各不相同，因此在设计之前需与甲方确认科室内主要设备的用电功率及供电要求。考虑到该工程检测仪器较多，且血液自动分析流水线、尿液分析流水线、科室内电脑等均要求采用UPS供电。为提高用电可靠性，在检验科内设置2个配电箱，两者均采用双电源供电（一路引自应急母线）。其中，一只配电箱后端经UPS后再分配至末端各用电回路，供要求自动恢复供电的时间≤0.5s的负荷使用。
3.3.5普通病房配电
该工程病房主要集中在塔楼区域，考虑到安全性与可扩展性，除走道照明外，塔楼照明及插座采用两条密集型封闭母线供电，两条母线互为备用。奇偶楼层总配电箱电源分别引自不同母线，当一条母线出现故障或检修时，有供电需求的楼层可手动切换到另一条母线上，以保证该区域的供电需求。病房内设置小配电箱，电源引自楼层总配电箱。
3.3.6阳光产房配电
阳光产房为院区特色医疗项目，因此甲方对该区域供电提出较高的要求。在电气设计中产房楼层设产房照明插座用总配电箱，采用双电源供电，其中一路引自应急母线，设自动切换。产房内设小配电箱，电源引自楼层总配电箱。阳光产房楼层空调及热水均采用放射式供电方式。
4医院能源管理平台的选型与应用
4.1平台概述
AcrelEMS-MED医院能源管理平台充分结合《医疗建筑电气设计规范》《绿色医院建筑评价标准》、《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，为医院能源信息化建设和节能管理提供了良好的技术平台。
4.2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全面了解医院能源运行情况，关注消防和电气安全，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，
4.3平台拓扑图
4.4平台子系统
4.4.1医院电力监控解决方案
电力监控系统实现对变压器、柴油发电机、断路器以及其它重要设备进行监视、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，提高医院供电可靠性。
电力监控系统主要针对开闭所和10/0.4kV变电所，对高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控，对0.4kV出线配置多功能计量仪表，用于测控出线回路电气参数和用能情况。同时对医院重要设备如柴油发电机、无功补偿装置、有源滤波装置、UPS、隔离电源系统状态进行监测。
4.4.2医院变电所运维云平台解决方案
AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力传感器、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术，通过智能网关采集现场数据并存储在本地，再定时向云平台推送数据。平台采集的数据包括变电所回路电气参数和变压器温度、环境温湿度、浸水、烟雾、视频、门禁等信息，有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到手机上，并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环，提高运维效率，即时发现运行缺陷并做消缺处理。
4.4.3医院配电房综合监控系统解决方案
Acrel-2000E配电室综合监控系统，可实现开关柜运行监控、高压开关柜带电显示、母线及电缆测温监测、环境温湿度监�
