一、前言

　　医院变配电系统智能化、信息化管理，对医院的长远发展、节能管理及人员管理具有重要的意义。随着近几年医院建设的发展，用电的安全节能性、可靠性、稳定性以及经济效益、管理效率和运行成本日益成为各方面关注的重点。传统的管理模式已经远远不能适应供电系统高密度、大容量运转需求，管理者对配电系统的运行状态做不到全面、实时、准确的掌握，只能根据现场值班员定时记录，很有可能由于没有及时了解系统运行情况导致故障。

　　二、项目概述

　　中国医学科学院整形外科医院2008年配电室进行了增容改造，我们针对原有配电设备存在的问题及管理上需要改进的方面进行了分析探讨。

　　原有电力变压器 (S9-800/10 800KVA 1993-3 2台，平均日负荷 1200A。)每日值班员巡视次数多，巡检时一些参数记录不准确，变压器电能损耗大，检测成本高等，

　　高低配电柜采用环网柜，各种数据值班员定时采集，指针式仪表数据不精确，无法采集每个用电单元的用电峰值、峰段、平段、谷断的用电情况。无法进行功率因数、负荷率、差值、平均值的监测管理，节能管理上存在诸多不便。维修检测安全性差，每个用电单元的扩展无数据参考，往往造成用电单元的用电设备的配置不合理甚至浪费。

　　2008年变电室进行增容改造变压器采用SCB11-2000KVA ±2*2.5%/0.4V，Uk=0.08，高压开关 12台、低压开关柜 19台、直流信号屏、发电机等设备均具备数据通讯功能。根据设备情况及运行管理的需求，采用了计算机数据管理及设备监控运行。本系统采用分层分布式设计，纵向分为三层：后台系统监控层---通讯网络层---现场设备层。

　　后台系统监控层采用高性能Dell商用计算机作为监控系统主机用于电力系统的监测及数据处理等。配置打印机一台用于实时警告信息打印等。

　　网络通讯层配置一台串口服务器与现场设备层通讯，完成通讯处理、数据采集等，采用网络交换机与后台系统监控层通讯及数据交换。

　　现场设备层采用三相数显表对电流、电压、功率、功率因数等进行监测;采用综合继电器保护装置对高压母线、母联、初相回路进行综合保护和监测;通过与变压器温控系统的通讯连接，实现对变压器的监测。

　　现场所有智能设备通过RS485通讯接口，MODBUS通信协议将数据送到串口服务器，再有串口服务器转换通信协议通过以太网将数据送到后台。

　　三、系统功能

　　对变压器、高低压开关设备、直流设备采用MODBUS通讯协议，通过CSD—2000变配电监控系统，实现计算机管理。从而实现了如下功能：

　　(一)数据采集与数据通讯功能

　　前置通讯服务器提供不少于8路串行通道用以接受现场设备发送的数据，通讯规约和通讯速率每个通道可分别设置。可接受现场设备发送的遥测量、遥信量等信息。具有上行通道状态监视功能。能在线关闭和开启指定数据采集通道，也可仅对遥信量进行开启和封锁操作。可监视接收和发送的原始数据。具有电网频率接收及处理功能，可接收频率采集设备发送的频率数据。

　　(二)数据处理功能

　　可对接收到的电压、电流、功率、频率等模拟量进行多种处理，如偏移量处理，合理性检查，最佳处理，报警上、下限处理等。可正确接收开关、刀闸、保护等状态量，当有状态变化时可生成报警事项。具有事故判断功能，可根据开关变位信息及其对应的保护等进行事故跳闸判断。具有积分电量功能，可根据有功、无功等计算积分电量。具有多种计算功能，可计算功率总加，进行电度量、电流、电压、有功、无功之间的换算，可进行功率因数、负荷率、差值、平均值、比率、百分比及遥测量越限时间统计等运算。可将接收到的数据进行多种存盘处理，存盘量及存盘周期通过数据库设定。具有定时生成遥测报表的功能。具有随时指定生成某一或全部报表的功能。可将各种报警信息存盘。

　　(三)人机会话功能

　　具有图形缩放，画面漫游和热点选择功能。画面调出时间及动态数据刷新时间符合部颁标准。曲线图上能显示人工置入的计划曲线，同一画面可以显示多幅曲线图，能显示实时用电负荷，计划用电负荷。可显示已存储的任意一天历史曲线。能以棒图的方式显示实时遥测量。具有召唤报表功能。可显示已生成的任一天的历史报表,并可在线修改报表数据，修改后的数据直接存入历史库。可分类显示和打印历史事项。具有对遥测量、遥信量等的置入操作功能。具有人工置入计划值的功能。

　　(四)打印功能

　　可打印人机会话工作站屏幕显示的任何画面。具有定时和召唤打印各历史报表的功能。具有跟踪打印各种实时事项的功能。具有随时召唤打印历史事项的功能。

　　(五)数据库功能

　　数据库的容量可根据需要进行调节。具有完善的数据库管理功能，能在线维护系统描述数据库。实时数据库满足实时性要求，历史数据库具备一致性。描述数据库和历史数据库具有方便的全屏幕编辑功能,具有完善的备份及备份数据回装功能。历史数据库也可以转换到光盘、磁带或通过局域网和网络文件系统转贮到其它计算机。

　　(六)其他功能

　　具备限制不同类型的用户应用系统范围的功能，即各类型用户只能使用由系统管理员为其分配的功能。可离线生成和在线修改系统内部参数，方便地增加厂站数量、厂站内数据容量，生成及修改画面、报表格式及内容。有专用的制图制表工具软件，报表汉字字型、大小均可选择。具有最大值和最小值统计、积分和平均值计算的能力。能进行电度量、电流、电压、有功、无功之间的换算，可进行功率因数、负荷率、平均值、百分比及遥测量越限时间统计等运算。计算量具有加减乘除、开方、平方、三角函数、逻辑运算等功能。具有遥测量越限时间统计功能，可记录每天、每月的越限时间并记录最大、最小值发生时间。系统时钟可由操作台设置。可对事故跳闸、量值越限、量值变化率越限(包括经过计算后量值比较)、通道、RTU设备故障等多种事项进行语音报警。周波越限发生时，能记录发生过程中的周波极值及发生时间，并可统计周波越限时间，越限值可调。

　　四、应用效果

　　自2010年6月该设备投入使用以来，产生了明显的效果。

　　(一)全面及时、准确的了解配电设备的各项运行参数

　　管理者可通过电脑随时了解全院任何一个时刻的用力按情况，更便于值班电工全面及时、准确的了解配电设备的各项运行参数。通过“配电主接线图”功能了解高低压设备的运行状态，为管理者提供了确定运行方式提供必要的信息。通过日报表了解各个供电单元每天的用电情况，综合评估该单元经济效益。通过“高压数据图”了解高压系统电压、电流、频率、有功、无功、功率因数信息，监测PT、CT、速断、过流、零序故障。通过“低压实时数据”随时掌握每一供电单元的用电情况。“参数查看”一栏可以提供每个用电单元的技术信息(供电范围、电缆型号、投入时间)为增减该单元设备提供依据。从而提高了电能的管理效率和降低运行成本。

　　(二)安全、稳定

　　通过“高压实时数据”、“负荷曲线”、“报警一览”、“直流监控”、“温度监控”掌握设备运行状态，合理安排巡视重点，设备检测保养周期。有效提高设备的安全性能和可靠性、稳定性。

　　(三)节能

　　通过“低压实时数据”掌握每一供电单元的用电峰段、平段、谷断，尽可能减少高峰时段用电。根据“日报表”了解各供电单元的用电情况，分析评价该单元的电能使用效率，合理安排电能消耗。对于重点耗电设备(水井、中央空调、电梯、锅炉、水厂)实施重点监测。通过对有功、无功、功率因数的检测，适时投入、退出电容器，使功率因数保持在较好范围内(自投入是以用来功率因数始终保持在0.99，每月核减电费在3000元左右)。

　　(四)节省人力

　　变配电室计算机监控系统具有可靠性高、抗干扰能力强、实时性好及维护简单等特点。

　　随着计算机技术在配电系统中的广泛应用，变配电室的计算机监控管理的进程越来越快，变配电室计算机监控及无人值守，已成为今后电气自动化领域的发展趋势。实现变配电系统的无人值守(或少人值班)，节约人力资源，并实现高、低压供配电系统一体化综合监控、统一管理。

　　五、结束语

　　为了全面解决电能质量问题,我们将电力电子技术、微处理器技术、电器控制技术、谐波治理技术等高新技术综合运用于本系统，以减小谐波干扰及畸变，消除电压跌落、电压浪涌、提高功率因数、减少线损，从而提高用电效能及供电可靠性，以减少生产隐患。本套监控系统采用了有效的检测手段和分析诊断技术，及时准确的掌握运行状态，降低各种损耗，为设备管理人员提供了必要的信息，便于管理者采用更经济的运行方式。为医院动力设备集中智能化管理奠定了坚实的基础。

　　赵唯萍、陈立生 中国医学科学院整形外科医院 北京 1000141