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淺析電力儀表在樓宇建筑電氣安全中的應(yīng)用

 更新日期:2024-02-19 點(diǎn)擊量:248

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(shí)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(yùn)行維護(hù)成本,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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?,F(xiàn)代的建筑的功能越來越完善,變配電工程、空調(diào)工程、機(jī)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(hào)并控制消防系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)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(gè)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(yùn)行維護(hù)、管理部門和電力用戶等環(huán)節(jié),其中運(yùn)行維護(hù)是重要的環(huán)節(jié)。目前運(yùn)行維護(hù)人員多為臨時(shí)工,人員變動(dòng)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(yùn)行與安全信息的來源主要靠電工,電工如不匯報(bào),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(yùn)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(jī)制

近年,中國消費(fèi)者協(xié)會(huì)、中國家電行業(yè)協(xié)會(huì)和國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等門部聯(lián)合對(duì)20多個(gè)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(jī)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(duì)樓宇建筑工程項(xiàng)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(shí)又因?qū)I(yè)、技術(shù)知識(shí)及安全意識(shí)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(shí)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(duì)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(bào)警信息不直觀,不便于管理人員及時(shí)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(bào)警裝置沒有與自動(dòng)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)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(duì)電氣安全事故頻發(fā)的形勢(shì),研究人員在對(duì)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(chǔ)設(shè)施、公共站點(diǎn)等)內(nèi)的低電壓配電系統(tǒng)與、運(yùn)行維護(hù)、管理部門融合為有機(jī)聯(lián)系的整體,形成實(shí)時(shí)督導(dǎo)、監(jiān)測、預(yù)警和綜合評(píng)價(jià)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(yùn)行維護(hù)和管理人員與配電系統(tǒng)之間建立一個(gè)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(tái)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(yùn)行維護(hù)人員可通過電腦、手機(jī)等終端設(shè)備進(jìn)行全過程多方位實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)提前發(fā)現(xiàn)、綜合分析、逐級(jí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)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)。

  1. 綜合分析

LZ電氣安全集中監(jiān)控與管理平臺(tái)通過對(duì)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(jí)分析,提示相關(guān)人員對(duì)電氣安全事故隱患及時(shí)地處置,以便將安全事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

(3)逐級(jí)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(shí)時(shí)地向電氣運(yùn)行維護(hù)人員推送,電氣運(yùn)行維護(hù)人員收到預(yù)警信息后,在限定時(shí)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(yùn)行維護(hù)人員在終端設(shè)備上查詢、操作、管理,既提高了運(yùn)行維護(hù)效率,又降低了勞動(dòng)強(qiáng)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(yùn)行維護(hù)成本,提高了運(yùn)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(dòng)分公司所屬的13棟建筑樓宇,共設(shè)置 1000多個(gè)監(jiān)測點(diǎn),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(tái)介紹

AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過在源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、充的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝監(jiān)測、分析、保護(hù)、治理裝置,通過高性能邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網(wǎng)平臺(tái)。平臺(tái)根據(jù)電網(wǎng)價(jià)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(yùn)行,降低企業(yè)用電成本,實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動(dòng)。

4.1業(yè)務(wù)邏輯圖

4.2平臺(tái)架構(gòu)

4.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

4.4平臺(tái)功能

4.5主要功能

4.5.1電力監(jiān)控

實(shí)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(shí)現(xiàn)曲線趨勢(shì)分析,對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行集抄,查看綜保SOE事件,查看故障錄波,對(duì)電力參數(shù)進(jìn)行平均值統(tǒng)計(jì),對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測如:直流屏、發(fā)電機(jī)、變壓器等。

4.5.2電能管理

提供用電集抄,用電統(tǒng)計(jì),分時(shí)段用電統(tǒng)計(jì),用電同環(huán)比分析,分組用電統(tǒng)計(jì)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(jì),分組能耗統(tǒng)計(jì),能耗折標(biāo)統(tǒng)計(jì),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(yùn)行監(jiān)視,逆變器運(yùn)行監(jiān)視,電站發(fā)電統(tǒng)計(jì),逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì),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(yùn)維

提供設(shè)備定義,設(shè)備檔案管理,設(shè)備保養(yǎng)報(bào)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(hào)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(tái)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(duì)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(hào)采集和繼電器輸出,用于執(zhí)行系統(tǒng)的遙控操作。

ARD3M電動(dòng)機(jī)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(dòng)、星三角、雙速等多種起動(dòng)方式。標(biāo)配10D1/6D0可編程,2路MODBUS-RTU通訊。

ARD2F電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

能對(duì)額定電流范圍內(nèi)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)超時(shí)、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(shí)時(shí)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(jí)無功電能精度2級(jí)

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(shí)時(shí)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(jí)無功電能精度2級(jí)

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(yùn)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(bào)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(dú)安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內(nèi),每臺(tái)裝置可以接收18個(gè)傳感器的數(shù)據(jù),傳感器型號(hào)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(shí)時(shí)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(jì),具有全電量測量,電能統(tǒng)計(jì),電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于對(duì)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(jì),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(shí),只需在背部插入對(duì)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(jì),正反向無功電能統(tǒng)計(jì);電流規(guī)格:直接接入10(60)A,有功電能精度1級(jí),無功電能精度2級(jí)

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(jí)無功電能精度2級(jí)

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(jí),無功電能精度2級(jí)

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(jì),總正反向無功電能統(tǒng)計(jì);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(jí),無功電能精度2級(jí);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(diǎn)。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(shí)可選擇四個(gè)回路的電流輸入??芍苯踊蜷g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(shí)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(shí)可選擇四個(gè)回路的電流輸入??芍苯踊蜷g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(shí)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(jì)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(jí)

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(shí)現(xiàn)電氣監(jiān)測、控制、運(yùn)行維護(hù)的全過程、自動(dòng)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(shí)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(yùn)行維護(hù)成本,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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