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王蘭
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要：本文從電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，分析電氣安全事故隱患難以解決的原因入手，導(dǎo)出電氣安全與能效管理理念，通過探析電氣安全與能效管理系統(tǒng)的架構(gòu)、功能和應(yīng)用，得出結(jié)論：電氣安全與能效管理系統(tǒng)能及時有效地發(fā)現(xiàn)和消除“孤島"管理模式下存在的電氣安全事隱患，提高工作效率、降低樓宇建筑配電系統(tǒng)的運行維護(hù)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
關(guān)鍵詞：電氣安全；事故隱患；智能監(jiān)測；在線管理
1引言
隨著建筑業(yè)的發(fā)展，配電系統(tǒng)在樓宇建筑特別是高層建筑中的比重也隨之加大。現(xiàn)代的建筑的功能越來越完善，變配電工程、空調(diào)工程、機電工程、電梯工程、消防工程等工程設(shè)施設(shè)備與建筑體相結(jié)合，敷設(shè)的電氣線路變得更為復(fù)雜，火災(zāi)隱患明顯增多。近來來平均每年發(fā)生建筑電氣火災(zāi)事故約5萬起，在火災(zāi)事中的占比約30％，電氣全安成為建筑安全管理的重要內(nèi)容。
2建筑電氣安全管理的現(xiàn)狀
建筑電氣安全管理涉及面非常廣，是公共場所建筑設(shè)施、多層建筑、高層建筑、工業(yè)企業(yè)廠房及古建筑安全管理的重要內(nèi)容，以建筑消防為例，通過傳感器檢測監(jiān)測區(qū)域的煙霧濃度、溫度等指標(biāo)，把這些指標(biāo)轉(zhuǎn)化為電信號并控制消防系統(tǒng)動作，達(dá)到提高樓宇建筑中電氣安全性能的目的。近年來我國逐步推廣應(yīng)用火災(zāi)自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)，有關(guān)資料顯示，我國已安裝的電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)超過100萬套，相應(yīng)投入超過千億元，但總體效果還沒有達(dá)到理想要求，究其原因主要在以下三個方面。
2.1大量電氣安全隱患在電氣安全孤島化管理模式下難以解決
我們知道樓宇電氣安全涉及電力系統(tǒng)、運行維護(hù)、管理部門和電力用戶等環(huán)節(jié)，其中運行維護(hù)是重要的環(huán)節(jié)。目前運行維護(hù)人員多為臨時工，人員變動較為頻繁，在電工技能、技術(shù)手段和工作責(zé)任心等方面難以與電氣安全管理的要求還有一定差距，經(jīng)常出現(xiàn)老的電氣安全隱患還沒發(fā)現(xiàn)、新的電氣安全隱患又進(jìn)一步形成的現(xiàn)象。而電力管理部門掌握電力系統(tǒng)運行與安全信息的來源主要靠電工，電工如不匯報，管理人員很難發(fā)現(xiàn)電氣安全隱患，電氣安全隱患沉積增多，形成了運行維護(hù)環(huán)節(jié)“孤島化"模式。研究人員分析發(fā)現(xiàn)“孤島化"管理模式是電氣安全隱患得以存續(xù)的主要原因。
2.2缺乏與樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)電氣安全管理相匹配的管理機制
近年，中國消費者協(xié)會、中國家電行業(yè)協(xié)會和國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會等門部聯(lián)合對20多個城市開展居民用電環(huán)境調(diào)查，存在用電安全隱患的用戶占比高達(dá)75.9％。通過分析樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)電氣安全管理的機制，發(fā)現(xiàn)：我國樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)由沒有技術(shù)能力的業(yè)主敷設(shè)并管理，電力部門基本不涉足；消防部門主要是對樓宇建筑工程項目完工后做消防檢收，面樓宇低壓配電系統(tǒng)特別是居民戶內(nèi)配電系統(tǒng)，屬于在消防檢收完結(jié)后業(yè)主開展的裝修工程；業(yè)主在進(jìn)得裝修時又因?qū)I(yè)、技術(shù)知識及安全意識不足，難以做到樓宇低壓配電氣系統(tǒng)的安全管理。三方面的原因造成了樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)的用電安全問題實際上處于“三不管"狀態(tài)。
2.3現(xiàn)有的監(jiān)測手段、技術(shù)措施與管理系統(tǒng)陳舊落后
監(jiān)測手段：如僅檢測溫度或漏電流，預(yù)測電氣安全隱患的效果較差，對于線路老化、接觸不良等電氣安全隱患難以預(yù)測。技術(shù)措施：例如技術(shù)參數(shù)的門限值存在人為調(diào)高門限值現(xiàn)象，監(jiān)測系統(tǒng)形同虛設(shè)；又如報警信息不直觀，不便于管理人員及時掌握存在的電氣安全隱患，提早處置；管理系統(tǒng)：很多樓宇電氣安全報警裝置沒有與自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)對接并集中管理。
3電氣安全與能效管理
3.1樓宇建筑電氣安全與能效管理理念
面對電氣安全事故頻發(fā)的形勢，研究人員在對電氣安全事故的成因進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，于近年推出提出建立“LZ電氣安全系統(tǒng)"（電氣安全與能效管理系統(tǒng)）。這是一種將建筑樓群（包括樓宇建筑、工業(yè)廠房、倉儲設(shè)施、公共站點等）內(nèi)的低電壓配電系統(tǒng)與、運行維護(hù)、管理部門融合為有機聯(lián)系的整體，形成實時督導(dǎo)、監(jiān)測、預(yù)警和綜合評價的電氣安全與能效管理相結(jié)合的全新管理模式。這一管理模式在運行維護(hù)和管理人員與配電系統(tǒng)之間建立一個直接的信息通道，便于挖掘電氣安全隱患，降低電氣安全事故的發(fā)生。
3.2樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的架構(gòu)
電氣安全與能效管理系統(tǒng)的包括監(jiān)控中心、子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端等。以 LZ 電氣安全集中監(jiān)控與管理平臺為核心建立監(jiān)控中心；在各樓宇建筑配置子系統(tǒng)，進(jìn)行多方位監(jiān)測與管理。子系統(tǒng)監(jiān)測的內(nèi)容包括：是否有漏電流、是否有短路、電壓高低、是否過流、是否過載、是否缺相、線路是否老化等等。子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控中心聯(lián)結(jié)，管理人員和運行維護(hù)人員可通過電腦、手機等終端設(shè)備進(jìn)行全過程多方位實時監(jiān)測。
3.3樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的功能
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)能實現(xiàn)提前發(fā)現(xiàn)、綜合分析、逐級預(yù)警、在線管理等功能。
(1)提前發(fā)現(xiàn)
該系統(tǒng)通過全過程多方位實時地采集建筑樓宇配電系統(tǒng)中的電氣技術(shù)參數(shù)，監(jiān)測電氣系統(tǒng)中的突發(fā)事件，分析配電系統(tǒng)中線路和設(shè)備的安全狀況，實現(xiàn)對短路、漏電、過壓、過流等技術(shù)指標(biāo)以及線路老化、亂拉亂接等電氣安全隱患的提前發(fā)現(xiàn)。
綜合分析
LZ電氣安全集中監(jiān)控與管理平臺通過對系統(tǒng)中的電氣線路、設(shè)備及房間、樓層、樓棟的電氣安全狀況進(jìn)行逐級分析，提示相關(guān)人員對電氣安全事故隱患及時地處置，以便將安全事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)。
(3)逐級預(yù)警
將電氣安全分析的中的紅色預(yù)警信息以短信方式實時地向電氣運行維護(hù)人員推送，電氣運行維護(hù)人員收到預(yù)警信息后，在限定時段內(nèi)處置并反饋處置結(jié)果，否則系統(tǒng)將進(jìn)行二次警示。
(4)在線管理
管理人員和運行維護(hù)人員在終端設(shè)備上查詢、操作、管理，既提高了運行維護(hù)效率，又降低了勞動強度和管理成本。
3.4樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的應(yīng)用
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)突破了現(xiàn)有用電安全管理和用電安全設(shè)備管理模式，可有效改善樓宇建筑的電氣安全狀況，降低了電氣事故率和運行維護(hù)成本，提高了運維效率。近 10年來，樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)應(yīng)用于長沙市、懷化市、衡陽市等市的煙草分公司所屬的21棟建筑樓宇及長沙、株洲、駐馬店等地的移動分公司所屬的13棟建筑樓宇，共設(shè)置 1000多個監(jiān)測點，共捕獲并排除電氣安全事故隱患253起。這些電氣安全事故隱患包括過載、缺相、漏電、三相不平衡、跨接配電線路、零線地線混肴、線路老化、接觸不良。
4平臺介紹
AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過在源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝監(jiān)測、分析、保護(hù)、治理裝置，通過高性能邊緣計算網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網(wǎng)平臺。平臺根據(jù)電網(wǎng)價格、用電負(fù)荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況，調(diào)整各系統(tǒng)控制策略并遠(yuǎn)程下發(fā)，使企業(yè)微電網(wǎng)始終合理穩(wěn)定運行，降低企業(yè)用電成本，實現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動。
4.1業(yè)務(wù)邏輯圖
4.2平臺架構(gòu)
4.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
4.4平臺功能
4.5主要功能
4.5.1電力監(jiān)控
實現(xiàn)電力系統(tǒng)的五遙功能，根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行頁面組態(tài)繪制配電一次圖監(jiān)視，能實現(xiàn)曲線趨勢分析，對電力參數(shù)進(jìn)行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對電力參數(shù)進(jìn)行平均值統(tǒng)計，對主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測如：直流屏、發(fā)電機、變壓器等。
4.5.2電能管理
提供用電集抄，用電統(tǒng)計，分時段用電統(tǒng)計，用電同環(huán)比分析，分組用電統(tǒng)計等功能。
4.5.3電能質(zhì)量
提供電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測，諧波頻譜圖分析，曲線分析，SOE事件，ITIC、SEMI容忍度曲線分析、故障錄波等功能。
4.5.4能耗分析
提供支路能耗統(tǒng)計，分組能耗統(tǒng)計，能耗折標(biāo)統(tǒng)計，能耗同環(huán)比分析，能源流向圖等功能。
4.5.5分布式光伏
提供光伏電站運行監(jiān)視，逆變器運行監(jiān)視，電站發(fā)電統(tǒng)計，逆變器發(fā)電統(tǒng)計，光伏電站配電監(jiān)測，逆變器曲線分析等功能。
4.5.6檔案、運維
提供設(shè)備定義，設(shè)備檔案管理，設(shè)備保養(yǎng)報表，設(shè)備二維碼維護(hù)等功能。提供任務(wù)管理，巡檢記錄，缺陷記錄，消警記錄，搶修記錄，通知工單等功能。
4.6硬件選型
型號規(guī)格 | 功能 | |
| AWT100 | 支持串口MODBUS RTU協(xié)議的數(shù)據(jù)采集，并通過安科瑞平臺協(xié)議與安科瑞服務(wù)器通訊。 |
| ARTU系列 | ARTU遙信遙控單元，負(fù)責(zé)對現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和控制，分為開關(guān)量信號采集和繼電器輸出，用于執(zhí)行系統(tǒng)的遙控操作。 |
| ARD3M電動機保護(hù)器 | 測量三相電流、三相電壓、頻率、有功功率、有功電能、無功功率、無功電能、接地電流PTC等多種電參量。過載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、不平衡、過壓、欠壓等多種保護(hù)。保護(hù)模式、直接起動、星三角、雙速等多種起動方式。標(biāo)配10D1/6D0可編程，2路MODBUS-RTU通訊。 |
| ARD2F電動機保護(hù)器 | 能對額定電流范圍內(nèi)的電動機進(jìn)行起動超時、過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、不平衡、斷相等保護(hù) |
| AEM96 | 三相電參量 (U、I、P、Q、S、PF、Hz、相序圖) ;正反向有功/無功電能、四象限電能、視在電能;實時需量(I、P、Q、S);當(dāng)月電參量值(U、I、P、Q、S);基波及諧波電參量(U、I、P、Q)、三相電壓及電流的總、奇、偶諧波與2-63次諧波;電壓、電流不平衡度;電流規(guī)格3X1.5(6)A，有功電能精度0.5S級無功電能精度2級 |
| AEM72 | 三相電參量(U、I、P、Q、S、PF、Hz、cos中);正反向有功/無功電能、四象限電能、視在電能;實時需量(I、P、Q、S);當(dāng)月電參量值(U、I、P、Q、S);基波及諧波電參量(U、I、P、Q)、三相電壓及電流的總、奇、偶諧波與2-31次諧波;電壓、電流不平衡度;電流規(guī)格3X1.5(6)A，有功電能精度0.5S級無功電能精度2級 |
| AGF | AGF-T穿孔式光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱，用于監(jiān)測光電池陣列中電池板運行狀態(tài)，組串電流測量，匯流箱中防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。 |
| ATC600無線測溫 | 工作電源:AC/DC85~265V或DC12~48V 安裝方式:35mm導(dǎo)軌安裝 通訊方式:一路RS485接口，Modbus協(xié)議 報警接口:2路D0 |
| ARTM-Pn無線測溫 | ARTM-Pn無線測溫裝置:ARTM-Pn無線測溫裝置可以單獨安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內(nèi)，每臺裝置可以接收18個傳感器的數(shù)據(jù)，傳感器型號可選配ATE100、ATE200、ATE300。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。 |
| ACR系列 | 該系列儀表能測量所有的常用電力參數(shù)，如三相電流、電壓，有功、無功功率，電度，諧波等，并具備完善的通信聯(lián)網(wǎng)功能，非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。 |
| APM系列 | APM系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表按IEC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，具有全電量測量，電能統(tǒng)計，電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能，主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計，當(dāng)客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網(wǎng)通訊時，只需在背部插入對應(yīng)模塊即可。 |
| DDS | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向有功電能統(tǒng)計，正反向無功電能統(tǒng)計;電流規(guī)格:直接接入10(60)A，有功電能精度1級，無功電能精度2級 |
| DDSD | 單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;紅外通訊;電流規(guī)格:直接接入10(60)A，有功電能精度1級無功電能精度2級 |
| ADL200 | 單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;電流規(guī)格:直接接入10(80)A，有功電能精度1級，無功電能精度2級 |
| ADL400 | 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，分相總有功電能，總正反向有功電能統(tǒng)計，總正反向無功電能統(tǒng)計;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3X1(6)A，直接接入3X 10 (80)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級;2-31次分次諧波及總諧波分析 (H) |
| ACR10R | 外置開合式互感器的導(dǎo)軌式多功能電力儀表，適用于冶煉、鋼鐵、電焊、半導(dǎo)體等高能耗行業(yè)的節(jié)能改造工程，也適用于分布式光伏并網(wǎng)柜的功率監(jiān)測、電力需求側(cè)管理等應(yīng)用。具有無需拆一次母線、接線簡單方便、施工安全，為用戶節(jié)約改造成本等特點。它集成全部電力參數(shù)的測量(如單相或者三相的電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、頻率、功率因數(shù))以及電能監(jiān)測和考核管理。 |
| ADW200 | ADW2xx系列導(dǎo)軌式多回路電力儀表主要用于低壓三相回路全電參量測量，同時可選擇四個回路的電流輸入。可直接或間接測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相角、不平衡度、諧波等參數(shù)。 還可通過其RJ45接口擴(kuò)展輔助功能，實現(xiàn)DI、DO、測溫、剩余電流測量，以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。 |
| ADW210 | ADW2xx系列導(dǎo)軌式多回路電力儀表主要用于低壓三相回路全電參量測量，同時可選擇四個回路的電流輸入。可直接或間接測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相角、不平衡度、諧波等參數(shù)。 還可通過其RJ45接口擴(kuò)展輔助功能，實現(xiàn)DI、DO、測溫、剩余電流測量，以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。 |
| DJSF1352直流電能表 | 直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量;8位LCD顯示;紅外通訊;電壓輸入可到1000V，電流外接分流器接入· (75mV)或爾元件接入 (0-20mA、0-5V):電能精度1級 |
5結(jié)語
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電氣監(jiān)控系統(tǒng)截然不同，是一種基于泛終端的具有互聯(lián)網(wǎng)功能的排除電氣安全事故隱患的技術(shù)方案，是管理創(chuàng)新與現(xiàn)代信息技術(shù)融合的全新概念，能實現(xiàn)電氣監(jiān)測、控制、運行維護(hù)的全過程、自動化、一體化管理，能克服傳統(tǒng)電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷，及時有效地發(fā)現(xiàn)和消除“孤島"管理模式下存在的電氣安全事隱患，提高工作效率、降低樓宇建筑配電系統(tǒng)的運行維護(hù)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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