哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)

    摘要：本文介紹基于Acrel-3000電力監(jiān)控軟件和電力監(jiān)控儀表，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套分散式采集和集中控制管理的自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性報(bào)警，避免因停電造成醫(yī)療事故，提高了供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

    0   概述

    當(dāng)前，國內(nèi)很多建筑配電仍普遍采用箱式變電站配以低壓電纜分接箱實(shí)現(xiàn)分散供電，給整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行管理帶來了很多的不便，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)日趨成熟，配電系統(tǒng)測量、控制等功能的智能化、網(wǎng)絡(luò)化已是發(fā)展的必然趨勢(shì)，配電系統(tǒng)運(yùn)行中的各種問題可以通過微機(jī)全面解決。

    智能化配電系統(tǒng)由開關(guān)配以具有通信功能的智能化元件經(jīng)數(shù)字通信與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)分散分布的低壓電纜分接箱內(nèi)開關(guān)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化管理。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、數(shù)字通信與程序控制及設(shè)備維護(hù)信息管理等功能。

    本文以哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)為例子，簡單介紹以下變電站的智能化管理。

    1   系統(tǒng)分析

    哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院始建于1949年，是集醫(yī)療、教學(xué)、科研為一體的大型綜合性三級(jí)甲等醫(yī)院。作為黑龍江全省最大的醫(yī)療中心，醫(yī)療專科設(shè)置齊全，技術(shù)力量雄厚。醫(yī)院設(shè)有門診部、住院處、急診急救中心、遠(yuǎn)程會(huì)診中心等業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)，共有87個(gè)臨床科室，24個(gè)醫(yī)技科室，擁有開放床位3,524張。2009年門、急診量達(dá)164萬人次，出院人數(shù)11.8萬人次，手術(shù)量近5.8萬例次。醫(yī)院同時(shí)承擔(dān)著副省級(jí)以上領(lǐng)導(dǎo)及重要外賓的保健、診療任務(wù)。

    哈醫(yī)大一院電力監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目是2010年7月份開始的項(xiàng)目，旨在通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)哈醫(yī)大一院的故障報(bào)警檢測，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性，避免因停電造成醫(yī)療事故。

    項(xiàng)目啟動(dòng)前買方需提供配電系統(tǒng)一次系統(tǒng)圖、平面圖、二次系統(tǒng)圖等，以供賣方設(shè)計(jì)參考。賣方按照買方的實(shí)際需求和智能元器件的功能，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要功能為：一次主接線圖界面顯示；電參量遙測；事件記錄，系統(tǒng)運(yùn)行異常監(jiān)測；故障報(bào)警及操作記錄；電能報(bào)表查詢與打印；系統(tǒng)負(fù)荷等主要功能，實(shí)際細(xì)化功能賣方可以根據(jù)買方的使用習(xí)慣和需求做可行性修改。

    整個(gè)系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分布式結(jié)構(gòu)，監(jiān)控主機(jī)位于報(bào)告廳和外科樓的地下一層的動(dòng)力中心中。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了哈醫(yī)大一院2個(gè)樓內(nèi)遠(yuǎn)程精細(xì)化及時(shí)性報(bào)警。設(shè)計(jì)方案為2個(gè)樓內(nèi)的2個(gè)配電室，儀表數(shù)據(jù)通過485接口，MODBUS通訊協(xié)議經(jīng)數(shù)據(jù)采集器輸送到值班室主機(jī)。

    2   系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)   

    本系統(tǒng)采用分層分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)即站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層。

    現(xiàn)場設(shè)備為：PZ系列多功能網(wǎng)絡(luò)電力儀表和ARTU四遙單元。這些裝置分別對(duì)應(yīng)安裝在電氣柜內(nèi)，經(jīng)RS485通訊接口，通過現(xiàn)場MODBUS總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

    網(wǎng)絡(luò)通訊層設(shè)備為：通訊服務(wù)器，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中采集，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控管理層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

    站控管理層設(shè)備為：高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)、報(bào)警蜂鳴器等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。

    以上網(wǎng)絡(luò)儀表均采用RS485接口和MODBUS-RTU通訊協(xié)議，RS485采用屏蔽線雙絞線傳輸，接線簡單方便；通訊接口是半雙工通信，數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗噪聲干擾能力增強(qiáng)，總線上允許連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，最大傳輸距離為1.2km。

    3  Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件解決方案

    Acrel-3000電力監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，比如在分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，所有應(yīng)用（例如趨勢(shì)曲線、報(bào)警等）對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的引用方法與引用本地?cái)?shù)據(jù)完全相同，通過“組態(tài)”的方式可以縮短自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，提高集成效率。

    該系統(tǒng)實(shí)施后，實(shí)現(xiàn)了各類用電設(shè)備的一次系統(tǒng)圖顯示，進(jìn)線回路電能報(bào)表、以及進(jìn)線回路的負(fù)荷用電趨勢(shì)、所有回路的分合閘斷電報(bào)警、圖表分別見圖1、2、3、4。

圖1系統(tǒng)一次圖

    系統(tǒng)一次圖：直觀地顯示低壓系統(tǒng)各回路的狀況，在斷電或分合閘時(shí)一次圖上綠色刀閘會(huì)自動(dòng)變?yōu)榧t色而且會(huì)有提示框彈出并伴隨聲音報(bào)警。

圖2 實(shí)時(shí)電參量

    實(shí)時(shí)電參量：低壓各回路三相電流、電壓、功率、頻率、電能數(shù)據(jù)等查詢、打印及導(dǎo)出。