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低压配电在医院照明系统维修中的技术要点与实践

2024-11-06 60 上传者：管理员

摘要：本文深入介绍低压配电在医院照明系统维修中的关键技术要点及其实践应用，旨在提升医院照明系统的可靠性和安全性。本文首先介绍医院照明系统的基本组成和重要性，强调高效、可靠照明在医疗环境中的必要性，然后通过文献综述，梳理当前领域内的研究现状和存在的研究空白，并详细分析医院照明系统常见故障的诊断方法及低压电工在维修过程中必须掌握的技术要点，包括电路分析、部件更换及安全操作等。通过对一系列维修实践策略的介绍和具体案例分析，本文展示了理论与实践相结合的重要性，并提出有效的维修策略。此外，本文通过对实际维修案例数据的分析，实验验证所提出的维修策略和技术要点的有效性。最后，本文探讨低压配电技术在未来医院照明系统维修领域的发展趋势，并对未来研究方向提出建议，为低压电工提供了一套科学、系统的医院照明系统维修技术指南，也为相关领域的研究提供了新的视角和参考。

关键词：
低压配电
医院照明系统
医院能效
技术要点
故障诊断
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医院照明系统是否稳定与可靠，对医疗活动至关重要，它影响着医护人员工作效率和患者安全，同时关联医院能效和成本。随着技术进步和运营需求增长，低压电工在照明系统维护中扮演着关键角色，需精通技术要点和实践策略。现有研究多聚焦照明技术发展，而对低压电工维修照明系统的系统研究不足。本文旨在通过分析医院照明系统故障诊断和维修技术要点，提供科学、实用的技术指南，并通过实验验证策略有效性，探讨低压电工技术的未来应用前景，为领域研究与实践提供参考。

1、医院照明系统故障维修的现状分析

随着医疗技术的发展和医院服务需求的增加，医院照明系统的设计、维护与优化吸引了众多研究者的关注。照明系统作为医院基础设施的重要组成部分，不仅关系到医疗工作的效率和安全，还直接影响到患者和医护人员的舒适度和满意度。国内外在医院照明系统维修领域的研究现状：在国外，医院照明系统的研究主要集中在照明质量的提升、能效优化以及智能控制技术的应用上。例如，欧美国家在照明系统节能减排方面做了大量的研究，通过引入LED照明技术、智能照明控制系统等先进技术，可有效降低医院运营成本，提升能效比。此外，一些研究聚焦于照明对医护人员工作效率和患者恢复的影响，探讨不同照明条件下的人体生理和心理反应，为医院照明设计提供科学依据。国内在医院照明系统研究方面同样取得了一定的进展。近年来，随着国家对节能减排政策的推进和对医疗行业质量要求的提高，国内研究更多地关注于照明系统的节能改造、故障诊断技术以及维修管理策略。在技术层面，研究者探索了基于物联网的照明控制系统，利用远程监控和故障预警技术，可以提高医院照明系统的智能化水平和维修效率。同时，也有学者从低压电工的角度出发，研究在维修工作中的安全操作规范和技术要点，以保障维修工作的安全性和可靠性。尽管国内外在医院照明系统的研究方面都取得了一定的成果，但从低压电工在实际维修操作中的技术要点和实践经验方面的研究还相对不足[1]。特别是如何结合最新的照明技术、智能化控制系统进行高效、安全的维修工作，以及维修过程中如何评估照明系统的性能和优化照明质量，都是需要进一步探讨的问题。此外，医院照明系统的个性化需求和复杂性要求维修策略更加灵活和高效，这也为低压电工的技术要点研究提出新的挑战。

2、医院照明系统维修的技术要点

2.1照明系统的基本构成

在探究医院照明系统维修的技术要点之前，了解其基本构成至关重要。医院的照明系统不仅需要满足基本的照明要求，还应考虑到紧急情况下的操作需求。图1所示系统展现了一个分层、模块化的结构，能够确保可靠性和易于维护性。首先，控制单元作为系统的核心，它通过楼层控制器进行照明控制。每个控制器负责一定区域的照明管理，包括但不限于灯光亮度调节、故障检测以及应急响应。控制单元通常与中央监控系统相连，该系统负责协调和监控整个医院照明网络的状态。照明配电系统能确保电力从主供电点高效、安全地分配到各个照明终端。它通常包含有主配电板、楼层配电箱和各种保护装置，如断路器和漏电保护器[2]。在维修工作中，确保配电系统的完整性和安全性是优先考虑的。终端照明设备是照明系统可见的部分，包括多种类型的灯具、应急照明和指示标志。医院环境下，这些设备不仅需要满足照明的功能性，还应符合医疗卫生的严格标准。维修人员必须熟悉这些终端设备的特性，以便在出现故障时快速响应。紧急照明系统的角色在于保障医院在主电源失败时依然能够维持必要的照明，以确保患者和工作人员的安全，这通常涉及备用电源如不间断电源（UPS）以及自动切换机制，其维修至关重要，需要定期检查和测试以确保其功能性。最后，监控与管理系统为维护人员提供一个强大的工具，通过实时收集的数据（例如光照强度和能耗），可以对系统的性能进行分析。同时，系统还具备故障报警和维护提示的功能，这对于故障预防和快速诊断至关重要。维修技术要点涉及对以上各个系统组件的深入理解，以及对于故障诊断、部件更换和系统测试的熟练掌握。此外，预防性维护是确保系统长期稳定运行的关键，它需要维修人员定期对系统进行检查和维护，以便提前发现潜在的问题并进行修复。通过系统化的维修流程和详细的维护计划，低压电工可以确保医院照明系统的高效和可靠运行，从而保障医院的日常操作和紧急情况下的安全需求。

图1 医院照明系统的网络拓扑图

2.2常见故障与诊断方法

在医院照明系统的维护中，故障诊断是确保系统稳定性和安全性的关键环节。系统中的继电保护装置作为防止电路异常的首道防线，其准确性直接关系到整个照明系统的可靠运行。针对照明设备继电保护故障，本研究提出了一套基于特征提取和安全判据的故障定位方法设计。以下是该方法的具体内容及算法公式的应用[3]。为适应照明设备运行的需求，首先需确保照明设备在无故障的条件下运行。通过预处理照明设备的各相电流，计算继电保护故障的突变量△It，该突变量能够指示瞬时电流的突然变化，如故障点前后电流的差异。突变量的计算公式如下：

其中，It和It-1分别代表继电保护故障点在第t个周期和第t-1个周期的瞬时电流。然后，应用离散小波变换对突变量进行分解，以得到故障的分解结果gj+1(t)，有利于揭示继电保护故障信号的频率响应及其在低频和高频下的波动行为，反映出故障信号的细节及本质。小波变换的公式如下所示：

其中，gi(t)表示较低频率下突变量分解的小波系数，而gi(t/2)则代表故障发生前t/2个周期内突变量分解的小波系数。此公式有助于从噪声中区分出真正的故障信号。

有了继电保护故障特征，接下来确定照明设备的继电保护区域，这一步骤至关重要，因为它决定了故障定位的精确度。当继电保护区域外部发生故障时，可以通过下述公式计算出所有故障线路的综合阻抗Zcd:

其中，Ucd代表继电保护区域外部所有电路的电压，而Icd为对应的电流。此外，还需确定继电保护区域内部每条线路的电容容抗ZR，以及正常运行时的继电保护电压和电流。当区域内部发生故障时，故障附加电路的电流可通过以下公式计算：

其中,是故障发生之前照明设备故障点的电压变化，Rf是故障点附近的过渡电阻，而表示从故障点到照明设备末端的等效阻抗总和。这一计算不仅有助于判断继电保护区域内的异常状态，也为照明设备故障的进一步分析提供了定量基础。在此基础上，结合电流的标准差和变异系数，可以进一步定义故障位置的判据UC。该判据考虑了故障点的电气特性以及在正常条件下的预期行为，从而能够更准确地指示故障位置。具体的故障位置计算公式如下：

其中，Xjk是故障特征的融合处理结果，是故障判定的阈值函数，它将各种可能的故障特征通过一定的逻辑关系融合到一起，而△Um是故障导致的电压变化量。这种方法能够综合考虑多个因素，如故障前后的电压变化、电流波动等，以确定故障的确切位置。通过这一系列的算法和计算步骤，技术人员不仅可以识别出照明设备的故障，还能定位故障的具体位置，这对于快速修复故障至关重要。故障的快速准确定位可以显著减少医院运营中的中断，保障医疗服务的连续性，确保病人和医务人员的安全。因此，本文提出的故障定位算法是低压电工在现场诊断和维修医院照明系统时的有力工具[4]。

3、实验设计与方法

为验证本研究提出的照明设备继电保护故障定位方法的有效性，设计了一系列实验。实验首先在模拟医院照明系统的测试平台上进行，其中包括各类照明设备和继电保护装置。实验目的是模拟不同类型的故障（如短路、过载、断路等），并收集继电保护反应的数据。实验流程包括：（1）在无故障条件下收集系统正常运行的电流和电压数据，建立基准；（2）人为引入预定的故障，并记录故障点的即时电流和电压变化；（3）应用离散小波变换对故障数据进行特征提取；（4）根据提取的特征，使用先前定义的公式计算故障定位。收集到的数据被整理成表格，记录在不同类型的故障条件下，照明设备继电保护的响应时间、电流和电压的变化，以及故障定位的准确性。表1是实验数据的一个示例。

实验结果显示，继电保护故障定位方法能够在大多数情况下准确识别和定位故障点。故障定位的准确性是通过与预先设定的故障点位置进行比较得出的。这些数据为进一步的分析提供了基础，并证明了该故障定位方法在实际应用中的可行性和准确性。通过这些实验，我们可以对照明设备继电保护故障定位方法的效果进行评估，并对方法进行调整优化，以提高其在现场应用中的性能。

4、实验结果与分析

本研究的实验部分旨在验证照明设备继电保护故障定位方法的准确性和实用性。实验通过在模拟的医院照明系统中人为设置故障，并观察继电保护装置的响应以及故障定位算法的表现来进行。实验包括多次重复测试以确保结果的可重复性和可靠性。表2是实验结果的数据，展示了不同类型故障在继电保护装置中的表现及故障定位的成功率[5]。

分析表格中的数据可以看出，继电保护装置在短路故障发生时具有最快的响应时间，而在过载故障下的动作时间稍慢。所有故障类型中，故障定位算法展现了较高的准确率，尤其是在短路和开路情况下达到了非常高的准确性。从实验结果中可以看出，故障电流的变化对于故障类型的识别至关重要。短路故障引起的电流突增和断路导致的电流突降都被算法准确捕捉并定位。电压变化同样提供了有用的信息，尤其是在断路故障中，负电压变化标明了故障点之后的电路断开。通过对继电保护动作时间的分析，可以进一步优化系统的反应机制，以缩短发生故障时的响应时间。故障定位准确率的数据表明，本研究提出的故障定位算法在大多数情况下都能可靠地定位故障点。总体而言，实验结果证明故障特征提取和安全判据计算方法的有效性，并确认离散小波变换在故障信号分析中的应用价值。未来的工作将侧重于进一步提高故障定位的速度和准确性，以及将此方法扩展到更复杂的照明系统和更广泛的故障场景中。

表1 实验数据表

表2 实验结果数据表

5、结语

本研究提出的继电保护故障定位方法对医院照明系统的维护和故障处理展示了显著的效果。通过实验验证，该方法能够在不同类型的故障情况下实现高准确性的故障检测和快速定位。利用离散小波变换对故障信号进行分解和特征提取，结合综合阻抗的计算，本方法在实验中表现出95%以上的定位准确率，尤其是在短路和开路故障情况下准确率接近100%。这一成果对于实际医院照明系统的故障响应与修复具有重要意义，不仅能提高电工的工作效率，还能减少因故障导致的医疗服务中断，保障患者和医务人员的安全。此外，所开发的故障定位算法在易用性和可靠性方面的优势预示着其在未来的广泛应用前景，包括其在更加复杂的电气系统中的潜在应用。未来研究将致力于进一步优化算法，增强其在面对多变和复杂故障条件下的适应性和鲁棒性，确保医院照明系统能在各种条件下保持最佳运行状态。

参考文献:

[1]胡舟军.城市景观照明亮化设施的运营维护管理工作分析[J].电工技术,2023(S1):120-122.

[2]孙明悦,陈彦霖.信息链接技术下照明设备故障运维方法[J].光源与照明,2023(09):98-100.

[3]陈庆彪.LED路灯在市政道路照明中的应用与发展[J].光源与照明,2023(06):15-17.

[4]高义君,张婧.电工维修技能中的故障排除技术应用[J].电子元器件与信息技术,2023,7(06):218-221.

[5]张飞军,吕星熠.基于UML的公路隧道LED照明灯具维修预警系统设计[J].山西交通科技,2023(02):117-120.

文章来源:朱志远.低压配电在医院照明系统维修中的技术要点与实践[J].家电维修,2024,(11):10-12+9.

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