山東智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)在電氣火災(zāi)中的應(yīng)用-安科瑞馮長(zhǎng)杰

時(shí)間：2023-07-12作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：74

摘 要：為了對(duì)電氣火災(zāi)事故進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警，同時(shí)為了對(duì)電氣火災(zāi)事故的應(yīng)急救援提供支持，將智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于電氣火災(zāi)中。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣線路電流、漏電、溫度、諧波等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控并圖形化顯示，電氣參數(shù)一旦**出閾值將會(huì)在端、監(jiān)控屏、電腦等終端進(jìn)行報(bào)警。智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出電氣火災(zāi)警報(bào)后，還可以通過該系統(tǒng)查看企業(yè)的基本信息、周邊環(huán)境信息、應(yīng)急信息等，提高應(yīng)急救援的速度與效率。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)警，為電氣火災(zāi)事故應(yīng)急救援提供支持。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；監(jiān)控；早期預(yù)警


0.引言

近年來，我國(guó)電氣火災(zāi)事故發(fā)生頻繁，造成的損失十分嚴(yán)重。2011-2015年，我國(guó)發(fā)生火災(zāi)約140.81萬起，從火災(zāi)的起因來看，由于線路漏電、短路、**負(fù)荷、電氣故障等原因引起的火災(zāi)約為41.5萬起，在全年火災(zāi)數(shù)量中的占比約為30%，且逐年增加。究其原因，電氣線路設(shè)計(jì)、安裝不規(guī)范、使用和維保不及時(shí)是導(dǎo)致事故的重要原因。同時(shí)，在電氣火災(zāi)的應(yīng)急救援中也存在著火災(zāi)發(fā)生位置較為隱蔽、火災(zāi)發(fā)展*、應(yīng)急救援難度大的問題。對(duì)于電氣事故的預(yù)防監(jiān)控，國(guó)內(nèi)有不少學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)的分析和研究，對(duì)線路電氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，自動(dòng)對(duì)**出范圍的異常情況進(jìn)行預(yù)警，起到預(yù)防事故的作用。筆者構(gòu)建的智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)電氣線路電流、剩余電流、溫度、諧波等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)警，為電氣火災(zāi)的應(yīng)急救援提供支持。


1.智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)研究 

1. 1電氣火災(zāi)事故原因分析

電氣火災(zāi)是指用電設(shè)備、電氣線路、接地電弧、雷擊、靜電等電的熱效應(yīng)導(dǎo)致電器設(shè)備內(nèi)部、電氣線路、周邊可燃物起火引發(fā)的火災(zāi)。引起電氣火災(zāi)的原因多種多樣，通過對(duì)電氣火災(zāi)事故案例進(jìn)行分析可知，引起電氣火災(zāi)的原因如圖 1所示。




（1）電氣線路導(dǎo)體發(fā)生短路。線路導(dǎo)體之間發(fā)生直接接觸，短路產(chǎn)生的電流很大，若線路中的保護(hù)裝置發(fā)生故障，未及時(shí)動(dòng)作切斷電源，將會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

（2）電氣線路電弧連接短路。線路故障電弧或工作電弧由于電氣阻抗存在，短路電流不大，不能及時(shí)啟動(dòng)線路保護(hù)裝置切斷電源，使得電弧引發(fā)的高溫一直烘烤線路的外護(hù)層或附近可燃物而引起火災(zāi)。

（3）線路負(fù)荷過載。線路過載火災(zāi)是指通過電氣線路的電流**過其安全載流量,導(dǎo)致線路產(chǎn)生高溫，引起本體或周圍可燃物燃燒造成的火災(zāi)。過載不僅能夠直接引起火災(zāi),而且還會(huì)引起線路短路、接觸不良、漏電等多種電氣線路故障，間接地引起火災(zāi)。

（4）線路連接接觸不良。當(dāng)線路連接接觸不良時(shí),會(huì)造成接觸電阻過大,接觸處在電流的作用下會(huì)產(chǎn)生高溫, 而接觸電阻會(huì)隨溫度升高逐漸增大,溫度循環(huán)上升，較終達(dá)到電氣線路或周圍可燃物質(zhì)的燃點(diǎn)，引發(fā)火災(zāi)。

（5）漏電電流。漏電火災(zāi)是在電氣系統(tǒng)發(fā)生漏電故障的情況下，漏電電流從漏電點(diǎn)到接地點(diǎn)流入大地途中，在電阻較高的部位發(fā)生熱作用引燃周圍可燃物而造成的火災(zāi)。隨著線路、設(shè)備的使用，不同的物理或化學(xué)因素都會(huì)引起絕緣層的老化導(dǎo)致線路絕緣性能降低，致使電流由內(nèi)向外泄漏到建筑物、附屬設(shè)施或工作物等接地物體上，從而產(chǎn)生高溫、漏電電弧或電火花引起線路或者周圍易可燃物燃燒造成火災(zāi)。

（6）諧波電流。諧波是指在穩(wěn)態(tài)情況下，周期性的非正弦電氣量中頻率為基波整數(shù)倍的電氣分量。當(dāng)前變頻設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及其他鄰近電氣設(shè)備、線路產(chǎn)生干擾，可以導(dǎo)致電源電壓的波形失真、能量損耗增加，過載發(fā)熱起火。


1. 2電氣火災(zāi)應(yīng)急救援中存在的問題

（1）電氣火災(zāi)發(fā)生位置比較隱蔽，不容易被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)通常已進(jìn)入燃燒階段，甚至火勢(shì)已經(jīng)開始擴(kuò)散。此時(shí)的應(yīng)急救援行動(dòng)不僅難度增大，還會(huì)擴(kuò)大事故的損失與危害。

（2）應(yīng)急救援中存在有對(duì)企業(yè)情況不了解的現(xiàn)象，包括企業(yè)廠房結(jié)構(gòu)信息、儲(chǔ)存物料的信息等。這些現(xiàn)象不利于應(yīng)急救援行動(dòng)，甚至危及救援人員的生命與健康。

（3）很多企業(yè)的管理人員對(duì)應(yīng)急救援的認(rèn)識(shí)不足，缺乏對(duì)于電氣設(shè)備狀態(tài)的有效監(jiān)控，導(dǎo)致不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患而造成嚴(yán)重后果。


1. 3智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)分析

電氣參數(shù)中電流、漏電、溫度、諧波情況有異常，將可能引發(fā)電氣火災(zāi)。利用電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等技術(shù)，構(gòu)建智慧用電安全物聯(lián)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)線路電氣安全監(jiān)控對(duì)火災(zāi)的預(yù)防有著積極意義。

1. 3. 1智慧用電終端

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)終端利用現(xiàn)有電氣參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣線路三相電流值、剩余電流值和溫度的監(jiān)測(cè)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電氣線路狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)傳輸電氣線路狀態(tài)參數(shù)，電氣參數(shù)出現(xiàn)異常及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

1. 3. 2云服務(wù)平臺(tái)

利用移動(dòng)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建云服務(wù)器平臺(tái)。針對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)采集到的電氣參數(shù)通過監(jiān)控設(shè)備主機(jī)進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換和邏輯換算，可將各參數(shù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上傳到云服務(wù)器上，建立電氣監(jiān)控云服務(wù)平臺(tái)。云服務(wù)平臺(tái)能夠?qū)⒎从畴姎鉅顟B(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控顯示屏與端?？梢酝ㄟ^觀看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控顯示屏，查看企業(yè)電氣線路的運(yùn)行狀態(tài)，還可以通過手機(jī)端遠(yuǎn)程查看企業(yè)電氣線路的狀態(tài)，做到對(duì)企業(yè)電氣狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)掌握企業(yè)的電氣安全情況。

1. 3. 3大數(shù)據(jù)分析

結(jié)合線路使用情況，通過大數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)識(shí)別電氣安全隱患，構(gòu)建隱患識(shí)別系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)電氣線路、設(shè)備負(fù)載明細(xì)確定線路較大電流、線路允許的溫度，以此為依據(jù)設(shè)置相關(guān)的報(bào)警值，當(dāng)電氣參數(shù)**過閾值時(shí)立即報(bào)警。系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析智能識(shí)別電氣線路諧波含有率情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。系統(tǒng)還能夠通過分析企業(yè)的報(bào)警歷史記錄以及企業(yè)每天的電氣運(yùn)行情況，找到企業(yè)電氣系統(tǒng)中存在的問題包括負(fù)載過大、電氣線路老化嚴(yán)重、接地故障等。


1. 4電氣事故預(yù)警

系統(tǒng)將智慧用電終端實(shí)時(shí)采集的電氣參數(shù)與預(yù)設(shè)的報(bào)警值比較，一旦發(fā)現(xiàn)企業(yè)的電氣參數(shù)**過閾值，立即發(fā)出警報(bào)。事故報(bào)警分3個(gè)層次：一是現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備報(bào)警；二是監(jiān)控顯示屏報(bào)警；三是手機(jī)短信報(bào)警。

2.基于用電安全監(jiān)控技術(shù)的事故救援系統(tǒng) 

通過智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)管理人員可以實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程查看生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備參數(shù)動(dòng)態(tài)和歷史信息，一旦發(fā)生電氣火災(zāi)事故，可通過系統(tǒng)查看事先制定的救援預(yù)案，并可以顯示出事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境信息、周邊應(yīng)急救援設(shè)施及較佳救援路徑。


2. 1智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)

智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)由智慧用電終端、云服務(wù)器、監(jiān)控顯示屏與端組成。智慧用電終端中有電流傳感器、溫度傳








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