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技術文章

淺談基于智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架

技術文章

淮亞利

(安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 :文章介紹了智慧用電“LZ電氣監控系統的組織框架、工作原理和使用局限性。結合我國2011—2016年電氣火災統計數據,宏觀分析了2011—2016年電氣火災的發展趨勢,針對電氣火災高發的現狀,進而根據我國電氣安全隱患排查的要求,在目前處方式電氣檢測的基礎上,建立基于智慧電氣的電氣火災隱患排查與反饋平臺的體系框架。

關鍵詞:電氣火災;電氣安全檢測;電氣隱患反饋;電氣監控;電氣防火平臺

 

0引言

       20112016年,我國共發生電氣火災52.4萬起,造成3 261人死亡、2 063人受傷,直接經濟損失92億余元,均占全國火災總量及傷亡損失的30%以上;其中,重、特大電氣火災17起,占重、特大火災總數的70%。電氣防火已成為我國當前火災預防工作中的一項艱巨和重要的工作。

       為減少電氣火災隱患,提高電氣產品的安全性十分重要[1]。違章用火用電、電氣線路老化、人為違反消防安全管理制度和消防安全措施不落實等,都可能產生安全隱患。伴隨電力的廣泛應用,電氣設備在各行各業的普及,電氣設備的安裝不恰當,使用不合理,維修不及時,這會造成電能浪費,甚至會引發電氣火災事故,危及人身安全,帶來重大損失。隨著科技進步,各國都在積極研究并不斷推出先進的電氣安全技術,完善和修訂電氣安全技術標準和規程。但是對于電氣火災隱患的排查與反饋,只停留在“處方式”排查的階段。電氣安全檢測工作還有許多的不足和漏洞,因此,建立電氣安全隱患排查及反饋框架尤為重要。

 

電氣火災發展趨勢

       據部消防局統計,20112016年全國接報火災總數目為159.5萬起,因火災死亡總人數為8 437人。其中,電氣安全隱患和違規電氣操作引起的火災數目居高不下。具體數據如表1所示[2]。

 

1 20112016年火災情況統計

       從起火原因的調查結果看,2013年內電氣火災比例,違反電氣安裝使用規定等引發的火災共11.6萬起,死亡745人,受傷538人,分別占總數的29.7%,35.3%32.9%;2014年因違反電氣安裝使用規定引發的火災占總數的27.4%,因生活用火不慎引發的占18.1%;到2015年,電氣仍是引發火災的主要原因,有10.5萬起火災是由于違反電氣安裝使用規定引發的,占總數的30.2%,尤其是較大火災中有55.9%是由于電氣原因引發,2起重大火災和1起特別重大火災是電氣原因引發;2016年全年,從較大火災的起火原因看,電氣29起。如圖1所示,電氣火災總數在2013年形成“小高峰”的原因有:一些城鄉結合部、小城鎮等區域消防基礎設施“欠賬”較多、單位消防管理滯后、火災隱患集中,消防安全問題日益凸顯,火災明顯多發。其次,城鄉結合部大火較多,例如北京市朝陽區小武基村京中發汽配城火災、吉林寶源豐禽業有限公司火災爆炸事故等都發生在城鄉結合部。這一方面是農村消防工作相對薄弱,很多火災并未被及時統計;另一方面則是由于我國農業生產的電氣化率還比較低。隨著現代化電氣產品的推進,電氣火災的上升空間和防治電氣火災的壓力較大。

 

電氣火災情況折線圖

 

我國電氣隱患排查現狀

       我國結合《國家電氣設備安全技術規范》GB195172009、《電氣裝置安裝規程》GB501692006、《建筑電氣防火檢測技術規范》SZDB/Z 1392015和《用電安全導則》GBT138692017,電氣設備安全隱患排查項目有:電氣系統的帶電設備紅外診斷、接地電阻檢測、剩余電流動作保護裝置檢測、絕緣電阻檢測、變配電系統建筑接線端子的安裝情況、室內低壓配電線路情況和動力及照明配電箱、吊頂內線路敷設、電氣設備接地和等電位聯結。每個項目分級A,B,C 3個等級,火災隱患危險性依次減弱[3]。且電氣設備應符合《GB4706》電器安全標準測試要求,測試項目有:耐壓、絕緣、接地、泄漏、低壓啟動、功率。

       現行的“處方式”電氣安全隱患排查分為配電裝置系統、用電設備系統、配電線路系統和接地系統四大部分,仍側重于電氣在安裝、使用、維護3個方面的安全檢測工作。得出建筑整體在不同階段的電氣火災危險性以及作出整改方案,并反饋給用戶。一般針對排查項目對建筑的電氣安全性進行初步的評價,并根據具體情況作出整改方案,提供給委托方。

       但從排查時的表格數量來看,一個建筑面積在10 000 m2的教學建筑,按照80%的抽測率進行安全隱患的排查并記錄,終記錄的表格繁多。其次,使用不同的標記作為隱患的分類(單項檢測內容中“√”表示適用或檢測項目正常;單項檢測內容中“×”表示不適用或檢測項目存在隱患;單項檢測內容中“--”表示不適用或無此檢測項目)。重復內容的記錄會掩蓋隱患的記錄標記,在后期查看統計隱患數量時,也帶來一定的工作量。

 

 

 

電氣監控系統現狀

 

3.1 智慧安全用電監控系統

       智慧安全用電監控系統是通過聲光報警、手機APP、短信報警、電話通知等提醒方式提醒用戶用電系統的安全狀態。通過對數據的積累及深度挖掘,從“描述出報警”到“確診出原因”,建立起有效的預警機制,防患于未然。并提供故障原因分析報告,供管理層決策、優化管理流程及制定維修計劃。實現從供電側到用電側全生命周期的管理,全面保障用電安全。針對電氣火災的嚴峻形勢,基于對電氣安全事故成因的深入研究。一方面主要采取對電氣產品的生產制造,物流銷售,售后使用的嚴格要求,電器產品經過QS質量安全認證才可以使用[4]。另一方面,運用“智慧用電”[5]的方式,及時處理終端的電氣大數據,電氣火災隱患管理平臺和電氣火災治理綜合一體化服務。通過智能傳感終端采集、上傳電氣線路實時運行數據;預警平臺發現電氣火災隱患,并將隱患信息推送給用戶;管理平臺監管隱患信息,并向政府監管部門提供電氣火災隱患風險評估報告;開展線下治理綜合服務,排查治理隱患。終形成電氣火災隱患從發現、監管到治理的有效閉環,如圖2所示。

 

“智慧用電”示意

 

3.2 LZ電氣安全與能效管理系統

       譚世立等[6]總結了電氣火災監控系統應用現狀,分析存在的主要問題及成因。在此基礎上,基于“深度挖掘、充分暴露、在線監測和引導節電”的理念,提出LZ電氣安全與能

 

效管理系統(見圖3)。

 

3 LZ電氣安全系統

       LZ電氣安全系統以云計算、物聯網和智能化的泛終端為背景,以神經網絡、模糊控制等智能化技術為基礎,以富有創新性的一系列專有技術為核心,面向樓宇、倉庫、廠房、站點等建筑群內的低電壓配電網絡,建設實時化、網絡化、集中化和精細化的電氣火災智能管理系統,實現電氣系統、維護人員、管理部門和用電者之間的有機結合,形成實時監測、督導、預警和綜合評價的電氣安全與能效管理新模式。該系統致力于改變現有孤島管理模式,為管理人員和維護人員提供直達電氣系統的信息通道,通過深度挖掘隱患、徹底暴露隱患,達到有效消除隱患的目的。

 

3.3 目前電氣監控局限性

       以上電氣火災監控系統可以全天候監測電氣線路中的漏電和溫度情況以及參數的變化。當線路發生了異常的情況時,迅速發出報警信號并且準確的定位故障發生的地點,然后通知電氣人員來及時排除并檢查電氣中的火災隱患,將電氣火災消滅在萌芽的狀態。電氣火災監控系統雖然比傳統的技術手段更為有效,但是目前依然存在許多的不足,還有很大的改進空間。

       1)功能單一。偏重于狀態監測及報警保護,缺乏故障診斷、故障分析、趨勢預測等智能分析功能。

       2)監測面窄。缺乏電纜的溫度分布式和線式,以及高壓設備的狀態監測,只偏重于低壓的設備的狀態監測,卻忽視了工業領域的預防。

       3)網絡化水平低。無法實現信息的對外共享發布,并且不能組建遠程的監測及管理系統。

       4)智能化未實現。未全部實現數字化及智能化,同時系統缺乏智能分析功能。

       5)可視化不足。缺少圖形化及其他更為直觀的監測報警手段。

 

 

 

電氣隱患排查與反饋體系

       結合現有的電氣安全隱患排查手段和電氣安全監控系統的發展與進步,建立“檢測—評價—反饋”三位一體的智慧電氣安全體系,實現“智慧化”電氣隱患排查,可以針對不同的檢測對象,制定不同的排查檢測表。檢測內容不變,檢測權重相應改變。主要有以下幾個方面。

 

       (1)由“處方式”轉“智慧化”。電氣隱患排查數據記錄過于冗雜,可以采用只記錄安全隱患的方法,縮短工作量的同時,提高檢測效率。

 

       2)由“單一化”轉“智慧化” 。除了人工進行必要的隱患排查檢測以外,利用“物聯網”分區管理,利用LZ系統實施監控,保證電氣設備的安全工作和定期維修保養,實現“智慧化”電氣檢測監控反饋機制一體化和電氣故障診斷、故障分析、趨勢預測等智能分析功能。

 

       3)由“被動接受”轉“主動反饋”。部分檢測出的安全隱患是致命性的,而往往做不到快捷反饋。這時需要記錄安全隱患的具體位置和檢測時間,可以在檢測高危的項目欄中添加反饋標記,實現信息的對外共享發布。

 

       4)完善電氣安全隱患排查與反饋機制,做到“檢測—評價—反饋”三位一體,如圖4所示。“智慧化”電氣隱患排查與反饋機制—檢測到位,將數據輸送至火災隱患預警平臺,實現早發現、早反饋、早知曉、早處理的初步反饋機制;結合智慧用電的思想,隱患統一實行管理,分析結果,為進一步評價危險性奠定基礎;實現所有的隱患數據可以時間通過網絡云端數據查找,客戶方可以在終端數據庫中獲得電氣安全隱患的詳細數據;LZ電氣安全監控系統可以保證后期對于隱患電氣的即時安全數據的采集、量化、反饋。

 

智慧電氣隱患排查與反饋

 

5安科瑞安全用電云平臺與選型

 

5.1安科瑞安全用電云平臺介紹

       Acrelcloud-6000安全用電云管理系統能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監控、報警、記錄,并且通過云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制,能上傳數據、透傳指令,并時間顯示實時狀態。通過對上傳至云端的數據進行分析,為用戶提供火災隱患的相關數據,能夠及早的發現問題并實施排查,避免火災的發生。另一方面,云平臺提供超大容量的信息儲存及穩定的服務,提升了服務質量,對用戶的長遠發展具有戰略意義。此外,該系統通過集中監控,使得數據通過每個節點的4G網絡傳輸至云端集中式管理和監控,主控端布置于城市消防大隊,從而能夠對采集的信息進行統一的監控和管理。

 

具體功能如下:

       5.1.1安全用電監管服務系統包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。
       5.1.2安全用電監管服務系統平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數的實時監測數據及變化曲線、歷史數據與變化曲線、實時報警數據等,能實時顯示現場服務次數、排除隱患數、未排除隱患數、報警未處理數、常規巡檢及產品維護等數據,監管數據能保存十年以上。
       5.1.3手機APP軟件同時具有IOS版本和安卓版本,能通過手機APP對每條報警記錄進行呼叫,便于緊急情況下能盡快通知用電單位。

 5.1.4能對各個單位及設備的電氣安全運行情況進行自動統計和分析評估,并隨時展示電氣安全運行分析報告。
       5.1.5監控探測終端產品滿足國家法律法規和有關技術標準(GB14287.2《剩余電流式電氣火災監控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監控探測器》)的要求,并通過國家消防產品質量監測檢驗中心提供的消防3C認證。
       5.1.6漏電探測器能同時探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數值,并能通過無線以移動通訊網絡接入安全用電監管系統平臺。

 

 

 

5.2漏電火災監控探測器

 

5.3故障電弧探測器

       安科瑞故障電弧產品型號代碼為AAFD,共有兩種電流等級,可監測回路故障電弧的發生,并及時預警,提醒用戶處理,防止電弧導致的火災的發生。

       AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺,該產品不可在同一臺AF-GSM400下與ARCM混接。如圖:

 

5.4限流式保護器

安科瑞限流式保護器型號代碼為ASCP200-1,有三種電流等級,可監測回路短路過載等故障信息,發生故障時預警和產生滅弧效果,防止電弧導致的火災的發生。

       ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺,也能夠通過插入SIM卡直接上傳到平臺。

       以下是ASCP200-1的主要功能:

       5.4.1短路保護功能。保護器實時監測用電線路電流,當線路發生短路故障時,能在150微秒內實現快速限流保護,并發出聲光報警信號。

       5.4.2過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續時間超過動作時間(3…60秒可設)時,保護器啟動限流保護,并發出聲光報警信號。

       5.4.3表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過高時,保護器啟動超溫限流保護,并發出聲光報警信號。

       5.4.4過、欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓過壓或欠壓時,保護器發出聲光報警信號,可預先設置是否啟動限流保護。

       5.4.5配電線纜溫度監測功能。當被監測線纜溫度超過報警設定值時,保護器發出聲光報警信號,可預先設置是否啟動限流保護。

       5.4.6漏電流監測功能。當被監測的線路漏電超過報警設定值時,保護器發出聲光報警信號,可預先設置是否啟動限流保護。

       5.4.7保護器具有1RS485接口,12G無線通訊,可以將數據發送到后臺監控系統,實現遠程監控。

 

 

 

5.5剩余電流互感器

 

5.6 AF-GSM400-2G/4G無線上傳模塊

       AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線無線模塊,該無線模塊為安全用電云平臺模塊。

       AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月,單個模塊多可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘,如發生報警,會實時上傳數據。

 

 

 

5.7溫度傳感器

       溫度傳感器為一熱敏電阻NTC,它提供0-120°的溫度監控基準,可以用來監測線纜或配電箱體的溫度,提供溫度保護。

 

 

 

結語

       通過對“處方式”的電氣安全隱患排查表的研究與運用,采用對號入座、新思路及智慧化表格制作方式將電氣安全隱患記錄和處理過程變得更易操作、處理過程更有條理,效率更高。LZ電氣安全與能效管理系統的使用使隱患及時發現,及時做出反饋,從而很大程度上化繁為簡,解決了電氣隱患難以察覺的難題。

 

 

 

【參考文獻】

 

[1]曹順學.消防產品技術標準與現行防火設計規范的銜接問題[J].消防科學與技術,20107):636-637

 

[2]劉洪永.馬堯.基于智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架

 

[3]安科瑞安全用電管理云平臺手冊.2020.02

 

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