摘要:地鐵作為關(guān)系到人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全的主要出行方式，其安全性備受關(guān)注，本文從預(yù)防火災(zāi)的安全性角度出發(fā)，探索基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧用電系統(tǒng)在地鐵低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，達(dá)到消除潛在的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。
關(guān)鍵詞 地鐵低壓配電系統(tǒng);智慧用電;電氣火災(zāi)
1現(xiàn)狀分析
從2019年國(guó)家*消防救援局公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示:2018年全國(guó)共接報(bào)火災(zāi)23.7萬(wàn)起，亡1407人，傷798人，直接財(cái)產(chǎn)損失36.75億元?；馂?zāi)事故中，仍以電氣火災(zāi)比重大，據(jù)統(tǒng)計(jì)因違反電氣線路安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的34.6%,4起重大火災(zāi)中，3起為電氣引起。
地鐵系統(tǒng)的電氣線路繁雜，涉及通信、照明、動(dòng)力等方面，運(yùn)營(yíng)時(shí)由不同的職能部門(mén)分管，且地鐵的工作環(huán)境較嚴(yán)峻，導(dǎo)致電氣火災(zāi)發(fā)生的頻度大。1969年北京地鐵由于電動(dòng)車(chē)短路引發(fā)的大火，導(dǎo)致3人死亡、300多人受傷，是我國(guó)嚴(yán)重的一次地鐵火災(zāi)。：1995年10月28日阿塞拜疆巴庫(kù)地鐵因電動(dòng)機(jī)車(chē)電路故障發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致558名乘客喪生，269人嚴(yán)重受傷。
雖然隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，地鐵電氣系統(tǒng)的安全性日益提高，但電氣原因仍是目前地鐵火災(zāi)的主要因素。
2電氣火災(zāi)的成因分析及常規(guī)防控措施
現(xiàn)如今，電氣火災(zāi)事故中由于故障電弧引起的火災(zāi)占比80%~90%*電弧發(fā)生時(shí)，會(huì)瞬間產(chǎn)生高達(dá)3000-4000度的高溫，其足以引燃一切可燃物并造成重大火災(zāi)事故發(fā)生，并且該類(lèi)故障電弧不受常規(guī)斷路器等電路保護(hù)裝置的控制。故障電弧發(fā)生時(shí)，線路中的電壓會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，電流也會(huì)發(fā)生突變，更易造成用電設(shè)備產(chǎn)生故障。
故障電弧的產(chǎn)生常常具有隱蔽性，事故苗頭不易被發(fā)現(xiàn)大部分故障電弧具有長(zhǎng)期緩慢發(fā)生的特點(diǎn)，由此，提前對(duì)電氣火災(zāi)隱患的監(jiān)控防范具有重大意義。
但目前火災(zāi)的常規(guī)防控措施，如火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)制系統(tǒng)以及電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要的是起火/冒煙后對(duì)火情人防的管理，然而在相關(guān)措施中，防范隱患的措施極少出現(xiàn)，只有前期設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)布置等防止措施，防范技防措施欠缺。
3智慧用電系統(tǒng)
智慧用電系統(tǒng)是針對(duì)電氣火災(zāi)頻發(fā)而創(chuàng)新的一套電氣火災(zāi)預(yù)警和預(yù)防管理體系，它利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的安全隱患并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，起到了很好的防范火災(zāi)的作用。它一般由終端檢測(cè)裝置、無(wú)線報(bào)警裝置、云管理平臺(tái)等組成，下面進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
3.1故障電弧探測(cè)系統(tǒng)
故障電弧探測(cè)系統(tǒng)有效地提高了故障電弧監(jiān)控的準(zhǔn)確性、 可靠性、穩(wěn)定性，能彌補(bǔ)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足，消除 電氣火災(zāi)防范的盲區(qū)，是電氣火災(zāi)防范措施的重要組成部分。
3.2漏電火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)
漏電火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常由四個(gè)組成部分：漏電火災(zāi)探測(cè)器、測(cè)量型電流互感器、剩余電流互感器和溫度傳感器。
漏電火災(zāi)探測(cè)器的主要功能是通過(guò)對(duì)配電柜的電參量的監(jiān)測(cè)，獲悉配電柜準(zhǔn)確的用電數(shù)據(jù)訊息，通過(guò)對(duì)剩余電流和線纜溫度的監(jiān)測(cè)，及時(shí)防范和避免由于線路漏電引發(fā)的火災(zāi)隱患。而且漏電火災(zāi)探測(cè)器本身兼具無(wú)線傳輸功能，能將電氣線路中漏電火災(zāi)的隱患及時(shí)上傳至云監(jiān)控平臺(tái)，用戶(hù)也可通過(guò)手機(jī)、電腦即時(shí)接收到報(bào)警訊息。測(cè)量型電流互感器的主要功能是配合漏電火災(zāi)探測(cè)器采集回路電流。剩余電流互感器的主要功能是通過(guò)對(duì)TN-C-S. TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等機(jī)的檢測(cè)，以獲取相關(guān)由電氣火災(zāi)隱患產(chǎn)生的電氣參數(shù)。溫度傳嚴(yán)重感器的主要功能是用以配合漏電火災(zāi)探測(cè)器采集線纜溫度。
3.3智慧用電云平臺(tái)運(yùn)用原理介紹
智慧用電云平臺(tái)系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)管理層、數(shù)據(jù)傳輸管理層、云平臺(tái)管理層、用戶(hù)應(yīng)用層組成?；A(chǔ)管理層的設(shè)備主要包括：故障電弧探測(cè)器、剩余電流探測(cè)器、交流互感器、溫度傳感器等，主要作用是收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸管理層的設(shè)備主要包括在線監(jiān)控裝置、組合式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器、無(wú)線TDU模塊等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、匯總和傳輸。
云平臺(tái)管理層的設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的管理，具有監(jiān)控、記錄、報(bào)警、分析等功能。用戶(hù)應(yīng)用層設(shè)備主要包括PC端，手機(jī)APP,可以實(shí)時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)信息，隨時(shí)查閱歷史信息。
4智慧安全用電應(yīng)用
地鐵車(chē)站內(nèi)電氣設(shè)備、電子設(shè)備不僅種類(lèi)數(shù)量多而且配置復(fù)雜，供配電線路、控制線路和信息數(shù)據(jù)布線等密如蛛網(wǎng)，一旦出現(xiàn)電氣火災(zāi)，易造成嚴(yán)重的后果。
從預(yù)防火災(zāi)的安全性角度出發(fā)，可以在地鐵低壓配電系中應(yīng)用智慧用電系統(tǒng)。為驗(yàn)證其實(shí)用性，選取天津地鐵9號(hào)站的照明配電箱作為研究主體，可以通過(guò)在原配電箱外，增加配電箱串接故障電弧探測(cè)器，并加設(shè)無(wú)線傳輸模塊(DTU)、漏電火災(zāi)探測(cè)器等設(shè)備;在原配電箱內(nèi)采用套線方式加裝剩余電流互感器、電流互感器等設(shè)備，采用繞線方式加裝溫度傳感器等系列措施實(shí)現(xiàn)終端檢測(cè)，具體安裝示意如下圖所示。
5 安科瑞智慧安全用電平臺(tái)
5.1安科瑞智慧安全用電平臺(tái)介紹
安科瑞Acrelcloud-6000智慧安全用電平臺(tái)是針對(duì)我國(guó)當(dāng)前電氣火災(zāi)事故頻發(fā)而開(kāi)發(fā)的一套電氣火災(zāi)預(yù)警和預(yù)防管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)、通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，將辦公建筑、學(xué)校、醫(yī)院、賓館、體育場(chǎng)館、生產(chǎn)企業(yè)等人員密集場(chǎng)所的電氣安全數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸至安全用電管理云服務(wù)器，為用戶(hù)提供不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤、統(tǒng)計(jì)分析和安全監(jiān)管，將平臺(tái)發(fā)現(xiàn)各種安全隱患信息及時(shí)告警信號(hào)，并推送給企業(yè)有關(guān)人員，以便其及早檢查和消除隱患，真正做到防患于未然。
5.2平臺(tái)結(jié)構(gòu)
5.3智慧安全用電平臺(tái)主要功能
1)實(shí)時(shí)監(jiān)控
24小時(shí)監(jiān)視各探測(cè)點(diǎn)的剩余電流、溫度、電壓、電流、諧波、功率、電能及其他設(shè)備狀態(tài)等信息。
2)歷史記錄
所有告警信息及遠(yuǎn)程控制均被記錄入日志，并可供用戶(hù)方便查詢(xún)。
3)數(shù)據(jù)分析
針對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種模型分析和報(bào)告，為客戶(hù)消除安全隱患;提供能耗分析功能。
4)報(bào)警提醒
當(dāng)平臺(tái)收到報(bào)警或故障信息時(shí)，平臺(tái)將以短信或APP推送等方式通知管理人員，提醒關(guān)注故障狀況，并采取相應(yīng)的措施消除隱患。
5)權(quán)限管理
平臺(tái)通過(guò)對(duì)用戶(hù)類(lèi)型實(shí)施分級(jí)管理以實(shí)現(xiàn)更高的信息安全，擁有相應(yīng)*的用戶(hù)可以對(duì)*范圍內(nèi)的項(xiàng)目、設(shè)備、探測(cè)器等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況進(jìn)行查看、配置修改。
6)遠(yuǎn)程控制
具備權(quán)限的管理人員可以遠(yuǎn)程設(shè)定探測(cè)器的各種參數(shù)值，或者對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行分閘、復(fù)位、消音、自檢和遠(yuǎn)程設(shè)置參數(shù)等操作，方便管理，同時(shí)提高工作效率。
5.4安科瑞智慧安全用電平臺(tái)配置
注：以上配置為針對(duì)1個(gè)回路選型，其中剩余電流互感器應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)回路電流大小選擇，根據(jù)實(shí)際三選一。
6安科瑞故障電弧探測(cè)器產(chǎn)品介紹
6.1安科瑞故障電弧探測(cè)器外形
AAFD產(chǎn)品外形
6.2安科瑞故障電弧探測(cè)器的功能：
1.監(jiān)測(cè)單相回路的故障電弧;
2.通過(guò)對(duì)電氣線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能及時(shí)、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)電氣線路中的故障和異常狀態(tài)，可幫助用戶(hù)迅速查明電氣故障發(fā)生的區(qū)域，以便及時(shí)消除電氣火災(zāi)隱患;
3.具有聲光報(bào)警功能;
4.本探測(cè)器尺寸小巧、安裝方便，采用標(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)軌安裝;
5.具有故障電弧模擬發(fā)生功能，可以通過(guò)模擬故障電弧對(duì)本機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試;
6.具有通用485總線接口，采用標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)兼容性強(qiáng)。
6.3技術(shù)參數(shù)
AAFD技術(shù)參數(shù)
7 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，智慧用電系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)電氣線路中的異常情況，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)并且準(zhǔn)確的定位故障發(fā)生的地點(diǎn)，通知工作人員及時(shí)排除并檢查電氣中的火災(zāi)隱患，將電氣火災(zāi)消滅在萌芽的狀態(tài)，為地鐵電氣火災(zāi)防控提供了有效的技術(shù)手段。
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