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浅谈轨道交通低压配电系统智慧安全用电研究

发布时间:2020-06-17   点击次数:113次

  摘要:地铁作为关系到人民群众生命和财产安全的主要出行方式,其安全性备受关注,本文从预防火灾的安全性角度出发,探索基于物联网技术的智慧用电系统在地铁低压配电系统中的应用,达到消除潜在的电气火灾危险,实现“防患于未然”的目的。

  关键词 地铁低压配电系统;智慧用电;电气火灾

  1现状分析

  从2019年国家应急管理部消防救援局公开数据显示:2018年全国共接报火灾23.7万起,亡1407人,伤798人,直接财产损失36.75亿元。火灾事故中,仍以电气火灾比重最大,据统计因违反电气线路安装使用规定引发的火灾占总数的34.6%,4起重大火灾中,3起为电气引起。

  地铁系统的电气线路繁杂,涉及通信、照明、动力等方面,运营时由不同的职能部门分管,且地铁的工作环境较严峻,导致电气火灾发生的频度大。1969年北京地铁由于电动车短路引发的大火,导致3人死亡、300多人受伤,是我国最严重的一次地铁火灾。:1995年10月28日阿塞拜疆巴库地铁因电动机车电路故障发生火灾,导致558名乘客丧生,269人严重受伤。

  虽然随着技术的不断进步,地铁电气系统的安全性日益提高,但电气原因仍是目前地铁火灾的主要因素。

  2电气火灾的成因分析及常规防控措施

  现如今,电气火灾事故中由于故障电弧引起的火灾占比80%~90%0故障电弧发生时,会瞬间产生高达3000-4000度的高温,其足以引燃一切可燃物并造成重大火灾事故发生,并且该类故障电弧不受常规断路器等电路保护装置的控制。故障电弧发生时,线路中的电压会产生波动,电流也会发生突变,更易造成用电设备产生故障。

  故障电弧的产生常常具有隐蔽性,事故苗头不易被发现大部分故障电弧具有长期缓慢发生的特点,由此,提前对电气火灾隐患的监控防范具有重大意义。

  但目前火灾的常规防控措施,如火灾探测系统、消防联动制系统以及电气火灾监控系统主要的是起火/冒烟后对火情人防的管理,然而在相关措施中,防范隐患的措施极少出现,只有前期设计、现场布置等防止措施,防范技防措施欠缺。

  3智慧用电系统

  智慧用电系统是针对电气火灾频发而创新的一套电气火灾预警和预防管理体系,它利用物联网技术,实时发现电气线路和用电设备存在的安全隐患并发出报警信号,起到了很好的防范火灾的作用。它一般由终端检测装置、无线报警装置、云管理平台等组成,下面进行详细的介绍。

  3.1故障电弧探测系统

  故障电弧探测系统有效地提高了故障电弧监控的准确性、 可靠性、稳定性,能弥补电气火灾监控系统存在的不足,消除 电气火灾防范的盲区,是电气火灾防范措施的重要组成部分。

  3.2漏电火灾探测系统

  漏电火灾监测系统通常由四个组成部分:漏电火灾探测器、测量型电流互感器、剩余电流互感器和温度传感器。

  漏电火灾探测器的主要功能是通过对配电柜的电参量的监测,获悉配电柜准确的用电数据讯息,通过对剩余电流和线缆温度的监测,及时防范和避免由于线路漏电引发的火灾隐患。而且漏电火灾探测器本身兼具无线传输功能,能将电气线路中漏电火灾的隐患及时上传至云监控平台,用户也可通过手机、电脑即时接收到报警讯息。测量型电流互感器的主要功能是配合漏电火灾探测器采集回路电流。剩余电流互感器的主要功能是通过对TN-C-S. TN-S及局部TT系统中的剩余电流、温度等机的检测,以获取相关由电气火灾隐患产生的电气参数。温度传严重感器的主要功能是用以配合漏电火灾探测器采集线缆温度。

  3.3智慧用电云平台运用原理介绍

  智慧用电云平台系统主要由基础管理层、数据传输管理层、云平台管理层、用户应用层组成。基础管理层的设备主要包括:故障电弧探测器、剩余电流探测器、交流互感器、温度传感器等,主要作用是收集现场数据。

  数据传输管理层的设备主要包括在线监控装置、组合式电气火灾监控探测器、无线TDU模块等,实现数据收集、汇总和传输。

  云平台管理层的设备主要包括数据服务器、软件系统,实现大数据的管理,具有监控、记录、报警、分析等功能。用户应用层设备主要包括PC端,手机APP,可以实时了解设备状态信息,随时查阅历史信息。

  4智慧安全用电应用

  地铁车站内电气设备、电子设备不仅种类数量多而且配置复杂,供配电线路、控制线路和信息数据布线等密如蛛网,一旦出现电气火灾,易造成严重的后果。

  从预防火灾的安全性角度出发,可以在地铁低压配电系中应用智慧用电系统。为验证其实用性,选取天津地铁9号站的照明配电箱作为研究主体,可以通过在原配电箱外,增加配电箱串接故障电弧探测器,并加设无线传输模块(DTU)、漏电火灾探测器等设备;在原配电箱内采用套线方式加装剩余电流互感器、电流互感器等设备,采用绕线方式加装温度传感器等系列措施实现终端检测,具体安装示意如下图所示。

 

  5 安科瑞智慧安全用电平台

  5.1安科瑞智慧安全用电平台介绍

  安科瑞Acrelcloud-6000智慧安全用电平台是针对我国当前电气火灾事故频发而开发的一套电气火灾预警和预防管理系统,该系统是基于移动互联网、云计算技术、通过物联网传感终端,将办公建筑、学校、医院、宾馆、体育场馆、生产企业等人员密集场所的电气安全数据,实时传输至安全用电管理云服务器,为用户提供不间断的数据跟踪、统计分析和安全监管,将平台发现各种安全隐患信息及时告警信号,并推送给企业有关人员,以便其及早检查和消除隐患,真正做到防患于未然。

  5.2平台结构

  5.3智慧安全用电平台主要功能

  1)实时监控

  24小时监视各探测点的剩余电流、温度、电压、电流、谐波、功率、电能及其他设备状态等信息。

 

  2)历史记录

  所有告警信息及远程控制均被记录入日志,并可供用户方便查询。

 

  3)数据分析

  针对采集的数据进行各种模型分析和报告,为客户消除安全隐患;提供能耗分析功能。

 

  4)报警提醒

  当平台收到报警或故障信息时,平台将以短信或APP推送等方式通知管理人员,提醒关注故障状况,并采取相应的措施消除隐患。

  5)权限管理

  平台通过对用户类型实施分级管理以实现更高的信息安全,拥有相应授权的用户可以对授权范围内的项目、设备、探测器等监测数据和运行情况进行查看、配置修改。

  6)远程控制

  具备权限的管理人员可以远程设定探测器的各种参数值,或者对监控设备进行分闸、复位、消音、自检和远程设置参数等操作,方便管理,同时提高工作效率。

 

  5.4安科瑞智慧安全用电平台配置

 

  注:以上配置为针对1个回路选型,其中剩余电流互感器应根据现场回路电流大小选择,根据实际三选一。

  6安科瑞故障电弧探测器产品介绍

  6.1安科瑞故障电弧探测器外形

  AAFD产品外形

  6.2安科瑞故障电弧探测器的功能:

  1.监测单相回路的故障电弧;

  2.通过对电气线路的实时监测能及时、准确的发现电气线路中的故障和异常状态,可帮助用户迅速查明电气故障发生的区域,以便及时消除电气火灾隐患;

  3.具有声光报警功能;

  4.本探测器尺寸小巧、安装方便,采用标准35mm导轨安装;

  5.具有故障电弧模拟发生功能,可以通过模拟故障电弧对本机进行性能测试;

  6.具有通用485总线接口,采用标准Modbus协议进行数据交换,信号兼容性强。

  6.3技术参数

  AAFD技术参数

 

  7 结束语

  综上所述,智慧用电系统能够监测电气线路中的异常情况,并发出报警信号并且准确的定位故障发生的地点,通知工作人员及时排除并检查电气中的火灾隐患,将电气火灾消灭在萌芽的状态,为地铁电气火灾防控提供了有效的技术手段。

  参考文献

  [1]刘洪永 马尧基.千智慧用电的电气隐患排查与反馈体系框架[J]. 无线互联科技,2019,16(01):60-62

  [2]孙伟杰.地铁低压配电系统智慧用电研究

  [3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11

  [4]安科瑞安全用电管理云平台选型手册.2020.02

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