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您的位置：網(wǎng)站首頁 > 技術文章 > 醫(yī)療行業(yè)電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)解決方案 摘要：醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展與建設離不開電。醫(yī)療行業(yè)的配電系統(tǒng)是保證醫(yī)院供電的一項重要因素。隨著我國現(xiàn)代科學技術的逐漸發(fā)展與進步，醫(yī)院的供電設施也得到了很大的改善以及提高。在發(fā)展的過程中，各種技術使得我國醫(yī)院的配電系統(tǒng)得到了逐漸的完善。一些大型醫(yī)院裝備了許多電子醫(yī)技設備．這些設備共同的特點是：設備運行會產(chǎn)生大量的諧波；對電源質量要求很高。醫(yī)療設備所在配電系統(tǒng)中，如果存在大量的諧波，會使電壓、電流波形發(fā)生畸變，影響系統(tǒng)供電質量。同時還對其它供電及用電設備造成危害：縮短設備使用壽命，干擾重要醫(yī)療設備的正常工作。醫(yī)院配電系統(tǒng)的電能質量治理已成為醫(yī)院和設計部門必須考慮。
關鍵詞：醫(yī)療行業(yè)供配電系統(tǒng)；醫(yī)療設備；電能質量；諧波危害及治理；系統(tǒng)解決方案
醫(yī)療行業(yè)供配電系統(tǒng)中的諧波源主要可分為醫(yī)療設備、信息通信設備和電器設備三大類，具有頻譜寬、畸變率高、種類雜和數(shù)量多等特點。
正常的供電網(wǎng)絡所提供的電壓應該是單一的固定頻率和規(guī)定的電壓幅值。諧波電流和諧波電壓的出現(xiàn)，對供電電網(wǎng)是一種污染，它對用電設備正常運行造成危害。醫(yī)療設備對配電系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波的危害主要體現(xiàn)在如下方面：
醫(yī)療設備的進步，體現(xiàn)著現(xiàn)代醫(yī)院診療水平，醫(yī)院的電磁環(huán)境因此發(fā)生了極大變化?，F(xiàn)代化醫(yī)院通過不斷引入新型、復雜的電子醫(yī)療系統(tǒng)來提高醫(yī)療服務水平。諧波干擾問題必將成為醫(yī)院現(xiàn)代化進程中必須重視的問題。醫(yī)院建設、管理，電氣工程設計是以后發(fā)展過程中必須考慮的問題。
其原因有二：
一是因為當前電子技術正朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能、小型化方向發(fā)展，導致了現(xiàn)代電子設備產(chǎn)生和接受電磁干擾的幾率大大增加；
二是隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網(wǎng)的諧波干擾和反串也日益嚴重。諧波不僅降低電網(wǎng)的供電品質，還會嚴重危及醫(yī)療設備供配電系統(tǒng)的電力器件的運行，容易產(chǎn)生誤動作，擊穿電容補償柜，對小型儀表類醫(yī)療設備產(chǎn)生電源干擾。所以電力諧波是個不容忽視的問題，應以重視。
1）對電能質量要求高；
2）負載中含有多種諧波源，配電諧波含量較高；
治理方案：根據(jù)負載特征，需通過配電房集中治理和針對性的就地治理共同實現(xiàn)。
安科瑞電氣提出的電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)解決方案可滿足電力監(jiān)控管理、運維與電能質量治理等方面的需求，致力于為醫(yī)療行業(yè)用戶提供一站式的整體解決方案，從產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務等不同方面來滿足用戶的需要，為用戶創(chuàng)造價值。
Ø 電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質量監(jiān)測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS-MED醫(yī)療建筑綜合能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務；
Ø 電能質量監(jiān)測與治理裝置整體設計，通過上位平臺實現(xiàn)統(tǒng)一管理和閉環(huán)控制；
Ø 高品質電能質量治理：配套電力電子裝置技術過關、質量過硬，具備網(wǎng)絡化、可調控、快速響應的性能；
Ø 全面監(jiān)測電能質量，保障供電可靠性
Ø 完整電能質量治理
Ø 數(shù)據(jù)應用及增值服務
針對醫(yī)療行業(yè)配電系統(tǒng)中涉及到的電梯、空調、風機、大型水泵等電器設備及數(shù)量較多的計算機和音頻等網(wǎng)絡通信設備，為減少諧波對電網(wǎng)側的危害和影響，同時確保無功功率因數(shù)達到國標要求值，避免罰款，可采用配電房集中治理的方式，同時也可對整個低壓供配電系統(tǒng)進行電能質量在線監(jiān)測，其中包含諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測等，其集中治理的產(chǎn)品選型見表2。
表2電能質量監(jiān)測及集中治理產(chǎn)品選型表
| 設備名稱 | 產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品圖片 | 功能特性 |
| 電能質量在線監(jiān)測裝置 | APView500 |
| 電能質量在線監(jiān)測裝置，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足110kV及以下供電系統(tǒng)電能質量監(jiān)測的要求 |
| APM系列 多功能網(wǎng)絡儀表 | APM510/520 |
| 按 IEC 國際標準設計，具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的 DI/DO 模塊、AO 模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關狀態(tài)監(jiān)控。 |
| 有源諧波治理系統(tǒng) | AnSin¨-G Ⅰ型 | | 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功； 具備完善的橋臂過流、直流過壓保護、裝置過溫保護功能； 具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能； 具備動態(tài)過溫降載功能； 有源諧波治理系統(tǒng)除作為本地終端為用戶提供電能質量監(jiān)測、治理與設備運維等功能外，亦可通過接入AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)能效管理平臺，為用戶提供遠程在線服務。 |
| 有源無功補償系統(tǒng) | AnCos¨-G Ⅰ型 | | 具備無功功率線性補償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時可濾除5、7、11、13次以內的諧波； 具備自動檢測運行、測量監(jiān)視和定值設定功能； 具備智能散熱和無極調速的功能； 具備動態(tài)擴容功能，支持插拔，方便更換； 具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能； 有源無功補償系統(tǒng)配備有數(shù)據(jù)處理與分析平臺，通過對采集到的用戶現(xiàn)場數(shù)據(jù)與補償設備補償算法相結合，為用戶提供定制化的電能質量治理服務，
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| 混合動態(tài)諧波無功補償系統(tǒng) | AnCos¨/¨-G Ⅰ型 |
| 響應時間快，精度高、運行穩(wěn)定，能根據(jù)系統(tǒng)的無功特性自動調整輸出，動態(tài)補償功率因數(shù)； 采用全數(shù)字、模塊化控制方式，采用DSP＋FPGA高速檢測和運算的數(shù)字控制系統(tǒng)監(jiān)控及顯示系統(tǒng)； 同時具備諧波治理、無功功率線性補償與三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能； 諧波補償次數(shù)：2-51次，可對2次～31次諧波電流進行全補償； 具備遠程通訊接口功能，并可通過PC機進行實時監(jiān)控； 分層式系統(tǒng)設計，三層系統(tǒng)各自獨立且相互耦合?；诠雀鐵lutter框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數(shù)據(jù)處理功能，并支持IOS、安卓、PC多平臺交互。 |
核磁共振器MRI、CT機、X光機及UPS作為醫(yī)療行業(yè)中重要的末端設備，運行過程中不可避免的對整個醫(yī)療供配電系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波污染，電流畸變率一般會達到40%~50%。同時醫(yī)院照明普遍采用LED熒光燈、金鹵燈、調光器等，此類照明裝置主要負荷類型為開關電源型，諧波電流以3次諧波電流為主，3次諧波電流作為零序電流，三相矢量角度一致，因此向N線進行疊加，導致N線電流過大。針對以上負載情況，建議在各重要設備的配電箱增加電能質量補償設備進行就地治理，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設備。
就地治理的產(chǎn)品選型見表3
| 設備名稱 | 產(chǎn)品型號 | 產(chǎn)品圖片 | 功能特性 |
| APM系列 多功能網(wǎng)絡儀表 | APM510/520 |
| 按 IEC 國際標準設計，具有全電量測量、電能統(tǒng)計、電能質量分析（包括諧波、間諧波、閃變）、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功能及網(wǎng)絡通訊等功能，主要用于電網(wǎng)供電質量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的 DI/DO 模塊、AO 模塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現(xiàn)電氣回路全電量測量及開關狀態(tài)監(jiān)控。 |
| 有源無功補償系統(tǒng)裝置 | AnCos¨ Ⅰ型 | | 具備無功功率線性補償、三相電流平衡治理和穩(wěn)定電壓的功能，同時可濾除5、7、11、13次以內的諧波； 具備自動檢測運行、測量監(jiān)視和定值設定功能； 具備智能散熱和無極調速的功能； 具備動態(tài)擴容功能，支持插拔，方便更換； 具備過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能；
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| 中線安防保護器 | ANSNP70-0.4/B | | DSP+FPGA控制方式，響應時間短，全數(shù)字控制算法； 末端治理，可濾除中性線中由3N次諧波或三相不平衡造成的過大電流； 具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能； 采用4.3英寸屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設置和控制； 多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級； 壁掛式模塊設計，體積小，安裝便利，方便擴容。 |
| 諧波保護器 | ANHPD | | 吸收3kHz~10MHz頻率各種能量的諧波干擾； 消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾； 矯正電壓、電流波形，克服由于高頻諧波污染引起的干擾，保障設備的安全運行。 |
| 有源諧波治理系統(tǒng)裝置 | AnSin¨ Ⅰ型 |
| 壁掛式，可進行末端諧波治理； 功能設置：只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功； 保護類型：直流過壓保護、IGBT過流保護、裝置過溫保護、輸出限幅保護等； 采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，并聯(lián)在系統(tǒng)中，兼補諧波和無功； 兼補諧波和無功，可對2～51次諧波進行全補償。 基于谷歌Flutter框架構建的遙信、遙控軟件平臺，具備遠程服務與數(shù)據(jù)處理功能，支持IOS、安卓、PC多平臺交互； 具備超前和滯后的功率因數(shù)校正功能，可將三相不平衡負荷調整至平衡； |
由于系統(tǒng)中無功柜均為純容性，極易與諧波電流產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，放大諧波電流，使無功柜受到損害，在諧波較大的場合建議改造，具體方案如下：
方案一：集中治理：建議配電房無功柜改造，并串接14%電抗，結合AnSin-G Ⅰ型有源諧波治理系統(tǒng)裝置進行集中諧波治理；無功柜未投入時功率因數(shù)較好，若不改造，在不影響功率因數(shù)的基礎上可先暫停，直接裝設有源諧波治理系統(tǒng)裝置進行諧波治理。
方案二：就地治理：建議在樓層配電間或負載末端加裝ANSNP中線安防保護器，治理3N次諧波和三相不平衡導致N線電流過大問題，達到終端治理諧波的目的，避免諧波影響到整個配電系統(tǒng)和其他用電設備。
現(xiàn)代醫(yī)療行業(yè)中的設備普遍采用電力電子變流和控制器件，使醫(yī)院非線性醫(yī)療設備負荷的種類和數(shù)量迅速增加，諧波污染日趨嚴重，給配電系統(tǒng)和醫(yī)療設備帶來巨大危害。但醫(yī)院供配電系統(tǒng)諧波問題一直沒得到足夠重視，諧波造成的電能消耗增加、設備故障、使用壽命縮短等直接和間接經(jīng)濟損失相當巨大。通過對醫(yī)院供配電系統(tǒng)電能質量進行研究，結合系統(tǒng)平臺提出合理的整體解決方案，對改善供電質量，提高電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟運行，保障設備的性能以及降低能耗均有重要意義。
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