安科瑞智慧用电系统在电气火灾监控中的应用

摘 要：为了对电气火灾事故进行预测和预警，同时为了对电气火灾事故的应急救援提供支持，将智慧用电监控系统应用于电气火灾中。该系统利用物联网、移动互联网、云平台、大数据技术，实现对电气线路电流、漏电、温度、谐波等参数进行实时在线监控并图形化显示，电气参数一旦**出阈值将会在手机端、监控屏、电脑等终端进行报警。智慧用电监控系统发出电气火灾警报后，还可以通过该系统查看企业的基本信息、周边环境信息、应急信息等，提高应急救援的速度与效率。该系统能够实现电气火灾的预警，为电气火灾事故应急救援提供支持。


关键词：电气火灾;监控;早期预警


0.引言


近年来，我国电气火灾事故发生频繁，造成的损失十分严重。2011-2015年，我国发生火灾约140.81万起，从火灾的起因来看，由于线路漏电、短路、**负荷、电气故障等原因引起的火灾约为41.5万起，在全年火灾数量中的占比约为30%，且逐年增加。究其原因，电气线路设计、安装不规范、使用和维保不及时是导致事故的重要原因。同时，在电气火灾的应急救援中也存在着火灾发生位置较为隐蔽、火灾发展*、应急救援难度大的问题。对于电气事故的预防监控，国内有不少学者已经进行了相关的分析和研究，对线路电气参数进行监测，通过移动网络实时将数据上传到服务器，自动对**出范围的异常情况进行预警，起到预防事故的作用。笔者构建的智慧用电监控系统能够利用物联网、移动互联网、云平台、大数据技术对电气线路电流、剩余电流、温度、谐波等参数进行监控，实现电气火灾的预警，为电气火灾的应急救援提供支持。


1.智慧用电监控系统研究


1. 1电气火灾事故原因分析


电气火灾是指用电设备、电气线路、接地电弧、雷击、静电等电的热效应导致电器设备内部、电气线路、周边可燃物起火引发的火灾。引起电气火灾的原因多种多样，通过对电气火灾事故案例进行分析可知，引起电气火灾的原因如图 1所示。


(1)电气线路导体发生短路。线路导体之间发生直接接触，短路产生的电流很大，若线路中的保护装置发生故障，未及时动作切断电源，将会导致火灾的发生。


(2)电气线路电弧连接短路。线路故障电弧或工作电弧由于电气阻抗存在，短路电流不大，不能及时启动线路保护装置切断电源，使得电弧引发的高温一直烘烤线路的外护层或附近可燃物而引起火灾。


(3)线路负荷过载。线路过载火灾是指通过电气线路的电流**过其安全载流量,导致线路产生高温，引起本体或周围可燃物燃烧造成的火灾。过载不仅能够直接引起火灾,而且还会引起线路短路、接触不良、漏电等多种电气线路故障，间接地引起火灾。


(4)线路连接接触不良。当线路连接接触不良时,会造成接触电阻过大,接触处在电流的作用下会产生高温, 而接触电阻会随温度升高逐渐增大,温度循环上升，达到电气线路或周围可燃物质的燃点，引发火灾。


(5)漏电电流。漏电火灾是在电气系统发生漏电故障的情况下，漏电电流从漏电点到接地点流入大地途中，在电阻较高的部位发生热作用引燃周围可燃物而造成的火灾。随着线路、设备的使用，不同的物理或化学因素都会引起绝缘层的老化导致线路绝缘性能降低，致使电流由内向外泄漏到建筑物、附属设施或工作物等接地物体上，从而产生高温、漏电电弧或电火花引起线路或者周围易可燃物燃烧造成火灾。


(6)谐波电流。谐波是指在稳态情况下，周期性的非正弦电气量中频率为基波整数倍的电气分量。当前变频设备产生的谐波电流对供电系统、负载及其他邻近电气设备、线路产生干扰，可以导致电源电压的波形失真损耗增加，过载发热起火。


1. 2电气火灾应急救援中存在的问题


(1)电气火灾发生位置比较隐蔽，不容易被发现，当人们发现火灾时通常已进入燃烧阶段，甚至火势已经开始扩散。此时的应急救援行动不仅难度大，还会扩大事故的损失与危害。


(2)应急救援中存在有对企业情况不了解的现象，包括企业厂房结构信息、储存物料的信息等。这些现象不利于应急救援行动，甚至危及救援人员的生命与健康。


(3)很多企业的管理人员对应急救援的认识不足，缺乏对于电气设备状态监控，导致不能及时发现事故隐患而造成严重后果。


1. 3智慧用电监控系统分析


电气参数中电流、漏电、温度、谐波情况有异常，将可能引发电气火灾。利用电气参数监测设备及互联网、移动网、物联网、云平台等技术，构建智慧用电安全物联系统，实现实时线路电气安全监控对火灾的预防有着意义。


1. 3. 1智慧用电终端


智慧用电监控系统终端利用现有电气参数监测技术，实现对电气线路三相电流值、剩余电流值和温度的监测。能够实现对电气线路状态的监测，实时传输电气线路状态参数，电气参数出现异常及时发出警报。


智慧用电监控系统硬件由以下部分组成：


(1)电流互感器，用于采集三相电流的电流值。


(2)剩余电流互感器，用于采集剩余电流值。


(3)温度传感器，用于采集电气线路和环境的温度。


(4)AD转换器，将采集到的模拟电流量转化为数字电流量并输出至CPU。


(5)CPU是智慧用电终端的核心，用于控制检测装置对三相电流、泄漏电流等数据的采样，数据处理，报警输出，与云服务器通信，液晶监控屏显示等，并实现了安装方式的可移动化。


1. 3. 2云服务平台


利用移动网、互联网构建云服务器平台。针对监控系统采集到的电气参数通过监控设备主机进行信号的转换和逻辑换算，可将各参数通过移动网络技术上传到云服务器上，建立电气监控云服务平台。云服务平台能够将反映电气状态的实时数据上传到监控显示屏与手机端。可以通过观看生产现场的监控显示屏，查看企业电气线路的运行状态，还可以通过手机端远程查看企业电气线路的状态，做到对企业电气状态的实时监控，随时掌握企业的电气安全情况。


1. 3. 3大数据分析


结合线路使用情况，通过大数据分析，自动识别电气安全隐患，构建隐患识别系统。系统根据企业电气线路、设备负载明细确定线路大电流、线路允许的温度，以此为依据设置相关的报警值，当电气参数**过阈值时立即报警。系统通过大数据分析智能识别电气线路谐波含有率情况，当出现异常时进行自动报警。系统还能够通过分析企业的报警历史记录以及企业每天的电气运行情况，找到企业电气系统中存在的问题包括负载过大、电气线路老化严重、接地故障等。
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