山東智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)在電氣火災中的應用-安科瑞馮長杰

時間：2023-07-12

摘要：為了對電氣火災事故進行預測和預警，同時為了對電氣火災事故的應急救援提供支持，將智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)應用于電氣火災中。該系統(tǒng)利用物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、云平臺、大數(shù)據(jù)技術，實現(xiàn)對電氣線路電流、漏電、溫度、諧波等參數(shù)進行實時在線監(jiān)控并圖形化顯示，電氣參數(shù)一旦**出閾值將會在端、監(jiān)控屏、電腦等終端進行報警。智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出電氣火災警報后，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、應急信息等，提高應急救援的速度與效率。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電氣火災的預警，為電氣火災事故應急救援提供支持。

關鍵詞：電氣火災；監(jiān)控；早期預警

0.引言

近年來，我國電氣火災事故發(fā)生頻繁，造成的損失十分嚴重。2011-2015年，我國發(fā)生火災約140.81萬起，從火災的起因來看，由于線路漏電、短路、**負荷、電氣故障等原因引起的火災約為41.5萬起，在全年火災數(shù)量中的占比約為30%，且逐年增加。究其原因，電氣線路設計、安裝不規(guī)范、使用和維保不及時是導致事故的重要原因。同時，在電氣火災的應急救援中也存在著火災發(fā)生位置較為隱蔽、火災發(fā)展*、應急救援難度大的問題。對于電氣事故的預防監(jiān)控，國內有不少學者已經進行了相關的分析和研究，對線路電氣參數(shù)進行監(jiān)測，通過移動網絡實時將數(shù)據(jù)上傳到服務器，自動對**出范圍的異常情況進行預警，起到預防事故的作用。筆者構建的智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、云平臺、大數(shù)據(jù)技術對電氣線路電流、剩余電流、溫度、諧波等參數(shù)進行監(jiān)控，實現(xiàn)電氣火災的預警，為電氣火災的應急救援提供支持。

1.智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)研究

1. 1電氣火災事故原因分析

電氣火災是指用電設備、電氣線路、接地電弧、雷擊、靜電等電的熱效應導致電器設備內部、電氣線路、周邊可燃物起火引發(fā)的火災。引起電氣火災的原因多種多樣，通過對電氣火災事故案例進行分析可知，引起電氣火災的原因如圖 1所示。

（1）電氣線路導體發(fā)生短路。線路導體之間發(fā)生直接接觸，短路產生的電流很大，若線路中的保護裝置發(fā)生故障，未及時動作切斷電源，將會導致火災的發(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，不能及時啟動線路保護裝置切斷電源，使得電弧引發(fā)的高溫一直烘烤線路的外護層或附近可燃物而引起火災。

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

（4）線路連接接觸不良。當線路連接接觸不良時,會造成接觸電阻過大,接觸處在電流的作用下會產生高溫, 而接觸電阻會隨溫度升高逐漸增大,溫度循環(huán)上升，較終達到電氣線路或周圍可燃物質的燃點，引發(fā)火災。

（5）漏電電流。漏電火災是在電氣系統(tǒng)發(fā)生漏電故障的情況下，漏電電流從漏電點到接地點流入大地途中，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。隨著線路、設備的使用，不同的物理或化學因素都會引起絕緣層的老化導致線路絕緣性能降低，致使電流由內向外泄漏到建筑物、附屬設施或工作物等接地物體上，從而產生高溫、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。

（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。當前變頻設備產生的諧波電流對供電系統(tǒng)、負載及其他鄰近電氣設備、線路產生干擾，可以導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電氣火災應急救援中存在的問題

（1）電氣火災發(fā)生位置比較隱蔽，不容易被發(fā)現(xiàn)，當人們發(fā)現(xiàn)火災時通常已進入燃燒階段，甚至火勢已經開始擴散。此時的應急救援行動不僅難度增大，還會擴大事故的損失與危害。

（2）應急救援中存在有對企業(yè)情況不了解的現(xiàn)象，包括企業(yè)廠房結構信息、儲存物料的信息等。這些現(xiàn)象不利于應急救援行動，甚至危及救援人員的生命與健康。

（3）很多企業(yè)的管理人員對應急救援的認識不足，缺乏對于電氣設備狀態(tài)的有效監(jiān)控，導致不能及時發(fā)現(xiàn)事故隱患而造成嚴重后果。

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。利用電氣參數(shù)監(jiān)測設備及互聯(lián)網、移動網、物聯(lián)網、云平臺等技術，構建智慧用電安全物聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)實時線路電氣安全監(jiān)控對火災的預防有著積極意義。

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)測技術，實現(xiàn)對電氣線路三相電流值、剩余電流值和溫度的監(jiān)測。能夠實現(xiàn)對電氣線路狀態(tài)的監(jiān)測，實時傳輸電氣線路狀態(tài)參數(shù)，電氣參數(shù)出現(xiàn)異常及時發(fā)出警報。

1. 3. 2云服務平臺

利用移動網、互聯(lián)網構建云服務器平臺。針對監(jiān)控系統(tǒng)采集到的電氣參數(shù)通過監(jiān)控設備主機進行信號的轉換和邏輯換算，可將各參數(shù)通過移動網絡技術上傳到云服務器上，建立電氣監(jiān)控云服務平臺。云服務平臺能夠將反映電氣狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控顯示屏與端?？梢酝ㄟ^觀看生產現(xiàn)場的監(jiān)控顯示屏，查看企業(yè)電氣線路的運行狀態(tài)，還可以通過手機端遠程查看企業(yè)電氣線路的狀態(tài)，做到對企業(yè)電氣狀態(tài)的實時監(jiān)控，隨時掌握企業(yè)的電氣安全情況。

1. 3. 3大數(shù)據(jù)分析

結合線路使用情況，通過大數(shù)據(jù)分析，自動識別電氣安全隱患，構建隱患識別系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)電氣線路、設備負載明細確定線路較大電流、線路允許的溫度，以此為依據(jù)設置相關的報警值，當電氣參數(shù)**過閾值時立即報警。系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)分析智能識別電氣線路諧波含有率情況，當出現(xiàn)異常時進行自動報警。系統(tǒng)還能夠通過分析企業(yè)的報警歷史記錄以及企業(yè)每天的電氣運行情況，找到企業(yè)電氣系統(tǒng)中存在的問題包括負載過大、電氣線路老化嚴重、接地故障等。

1. 4電氣事故預警

系統(tǒng)將智慧用電終端實時采集的電氣參數(shù)與預設的報警值比較，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。事故報警分3個層次：一是現(xiàn)場監(jiān)控設備報警；二是監(jiān)控顯示屏報警；三是手機短信報警。

2.基于用電安全監(jiān)控技術的事故救援系統(tǒng)

通過智慧用電監(jiān)控系統(tǒng)，企業(yè)管理人員可以實時在線遠程查看生產現(xiàn)場電氣設備參數(shù)動態(tài)和歷史信息，一旦發(fā)生電氣火災事故，可通過系統(tǒng)查看事先制定的救援預案，并可以顯示出事故現(xiàn)場環(huán)境信息、周邊應急救援設施及較佳救援路徑。

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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