绿色医院变配电智能运维系统
【摘要】本文重点介绍在现代大型综合医院中，运用智能化、数字化平台对医院变配电系统的运维管理。结合医院建设案例，改变传统变配电运维模式，采用数字化平台，有效地提升了医院变配电系统的运行效率，减少维护工时，从而逐步实现对电力系统的精细化管理，提高现代综合绿色医院后勤的信息化程度。
关键词:变配电系统、智能化运维平台、精细化管理、绿色医院后勤
1第一人民医院高新院区配电系统结构
连云港市第一人民医院高新院区医院总建筑面积30万平方米。变、配电结构设置为1座20kV 开闭所、4座20k变电所。
2运维现状及潜在隐患
2.1.1 运维现状
传统的变电站运维基本设置为在高压侧各断路器配设有微机保护装置，集中监测20kV高压侧各电气信号；但未对变压器状态及0.4kV低压侧各回路电气量实行集中监测。在人员配置上配电室运维目前仍以人工值守为主。配置专职值班管理人员，负责配电室24小时运行维护和数据记录。
2.1.2 潜在隐患及问题
（1）配电运维人员素质参差不齐，且人工成本不断提升，人力配置存在浪费。
正常运行过程中，电气设备出现故障的频率并不高，但配电室往往配置专职的值班人员，而这些值班人员大部分时间是无所事事的，存在较严重的人力浪费情况。
（2）不能通过信息化手段查看配电室运行情况，故障识别及响应速度慢。
因配电室不具备集中监测功能，重要回路发生跳闸故障未能及时发现，运维人员在故障发生很长时间后才获悉、且无法迅速定位故障位置，极大降低运维效率我院低压共有526个回路，如发生突发情况也将面临较大的维护挑战。
（3）对电气设备老化缺乏预见性，无法实现状态预警，易突发故障造成重大损失。
由于电气设备的损耗往往是隐性的，现有的人工巡视仅仅只能看到设备运行的表象，设备的老化程度无法掌握，极易埋下事故隐患，提高了配电运维应急处理的难度。
（4）未实施用电分类采集，能效合理性无从谈起。
配电运维部门所辖区域的用电实际情况往往与设计时存在比较大的出入，既有的运维方式只能被动的支付用电费用，而不能有效的利用数据监测，分析用电合理性，从而调整用电方式，降低用电成本。
3变、配电室智能运维概念
3.1 数字化智能运维平台介绍
配电智能运维是将云计算、物联网、大数据技术与配电室运维、用电服务相结合的创新型用电运维方式。
通过分布在配电室内的各类传感器、采集与通信设备，将各种电气信号、运行参数和环境数据传送到基于云平台的智能运维监控平台上，对配电室进行远程、集中、实时监控，实现配电室“无人值班”。同时，配合院区内专业电力人工资源，开展日常巡视、检修、应急响应、事故处理等现场处理工作，可通过移动运维抢修平台及移动APP对现场服务进行全程调度和质量监控，从而实现“线上+线下”的服务闭环。
在此基础上，智能运维特有的电务大数据平台、能效管理平台、资产管理系统和专家诊断系统等辅助支撑系统，可为配电室的安全运行、故障诊断、状态预警和能效改善提供智能分析与精确指导，方便医院更安全、可靠、便宜用电。
4智能运维平台的搭建
以第一人民医院高新院区建设方案为例，规划监控内容，为运维操作提供更好地操作平台。
4.1智能运维监测范围及内容
配电室配电监测、内容如下：
（1）20kV高压侧：
监测：20kV所有开关柜母线的相电流、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量、电压不平衡、电流不平衡。所有开关柜的断路器所有位置信号及各故障告警信号。
控制：20kV所有出现开关柜具备遥分、合闸功能（不包含PT柜、隔离柜）。
（2）20/0.4kV变压器：
变压器三相铁芯温度，风机状态、变压器报警信号状态。
（3）0.4kV低压侧：
监测：低压进线开关三相电压、电流、功率、无功功率、功率因数、频率、有功电量、无功电量。低压进线、出线开关断路器运行状态、电容器投切状态。
控制：0.4kV进线、出线开关柜具备遥分、合闸功能。
4.2 智能运维线上线下的配合
数字化平台提供了良好的参考界面，能够及时配合现场电力工作人员的线下工作，形成配电智能运维的完整闭环。线上线下的工作内容如下：
4.3运维平台的系统设计结构
结合人民医院的电力系统结构，规划的平台将由远程监控系统由监控中心和配电室两部分组成，系统结构框图如图1所示。
图1 监控系统结构框图
配电室配置通过优化设计采用以下结构，由底层监测设备、电力综合测控终端、非电量综合监测终端、联动控制模块和通信设备等组成，如下图2所示。
图2 配电室采集装置通信示意图
4.4 系统需实现的功能
4.4.1 实时数据采集
采集配电室的遥测、遥信数据。包括：
表1 配电室20kV电压等级采集数据表
表2 配电室0.4kV电压等级采集数据表
4.4.2 实时数据处理
经过处理的数据成为配电管理系统各种应用功能的基础，在确保数据处理可靠的同时，既能抓住电网突发的瞬变，又不能让坏信息干扰其它应用功能的判断。
表3 20kV电压等级数据处理
表4 配电室0.4kV电压等级数据处理
4.4.3 报警处理
表5 配电室20kV电压等级报警处理表
表6 配电室380V电压等级报警处理表
4.4.4 画面生成及显示
以图形方式实时显示设备运行数据和以不同的颜色表示设备的运行状态。
图3 用户端显示主界面
4.4.5 在线计算
提供的计算指标包括：电量统计；功率总加计算；三相电流不平衡度计算；三相电压不平衡度计算；电压合格率计算等。所有在线计算可定时存储如历史数据库。可按时间、站点、类别查询并以表格、曲线、图形等方式输出。
4.4.6 制表及曲线
具备基本报表，历史数据查询、显示等。根据选择的设备及输入的日期，可以查询历史数据形成报表、曲线等直观形式；根据输入的日期可以查询历史事件顺序记录等。
4.4.7 能效分析
平台提供能效分析软件，可以通过软件对用户设备用能情况进行实时的分析和对比，从而找到设备用电的差异和规律，进而找到节能降耗的方法，降低用电成本。
图4 能效监测界面
4.4.8 三相不平衡监测
三相不平衡是配网普遍存在的问题，也是配网电能浪费的主要原因。平台提供三相不平衡监测，通过对三相不平衡的监测，可以发现用户负荷分配不合理的问题，可及时提示用户，合理分配负荷，达到节能的目的。
图5 三相不平衡监测画面
4.4.9设备寿命监控
开关的分合次数和电容器的投入时间是其寿命的判断标准，平台对开关分合次数及电容器投入时间进行统计，可提前预警其寿命的终结，可避免因设备自身损坏导致更大的电气事故。
4.4.10与其它系统接口
系统提供界面配置数据库接口，提供界面配置远程浏览接口，可同时增加/修改/删除接口数据库用户、密码、访问内容、访问方式等。
5运维平台实施的目的及意义
（1）智能运维提升自动化管理水平，顺应智能物业的发展趋势。
通过监控中心365*24小时的全天候在线监测，随时随地全面了解配电室各电气设备的实时状态，第一时间获悉故障发生的准确信息，缩短故障处理时间，降低故障影响，提升应对故障的响应质量，提高自动化管理水平。
（2）智能诊断设备状态，提升用电可靠性，防患于未然。
通过对各电气设备的数据采集及大数据分析系统，对电气设备的各电气参数进行实时诊断，根据各电气参数的正常值与实际值的对比及运行时间等参数进行修正计算，映射电器元件的衰耗情况，采取预警措施，及时消除故障隐患。
（3）集约化人员管理，优化人员配置，降低人工成本。
通过配电室智能运维系统，将多座变/配电室各电气设备的数据进行集中监控，对片区内所有物业电工进行集约化管理，在提高用电安全性和可靠性的同时，可最大程度减少物业电工配置数量，优化人员分工。
（4）基于能效分析合理调整用电方式，提高用电效率并降低用电成本。
通过对重点用电回路的用电时间、用电习惯、负荷分配、用电量等用电情况的分类监测，可动态分析重点用电回路的能效情况，便于采取节能措施，降低能耗成本。
（5）为即将到来的售电交易铺路架桥，最终实现便宜购电。
未来2-3年内，售电交易将向一般工商业用户最终开放（山西省在2017年已实现有条件放开）。基于实时用电监测，可为商业项目提供精准的用电负荷预测，有力支撑商业项目参与售电交易，实现更加市场化、更加便宜地购电。
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本文作者：连云港市第一人民医院（杨晨晖）
