安科瑞簡談電力儀表在樓宇建筑電氣安全與能效管理中的應用
發布時間：2023-07-17瀏覽次數：851返回列表
摘要：本文從電氣安全監控系統應用現狀，分析電氣安全事故隱患難以根除的原因入手，導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的架構、功能和應用，得出結論：電氣安全與能效管理系統能及時有效地發現和消除“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的運行維護成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。
關鍵詞：電氣安全；事故隱患；智能監測；在線管理
1引言
隨著建筑業的發展，配電系統在樓宇建筑特別是高層建筑中的比重也隨之加大。現代的建筑的功能越來越完善，變配電工程、空調工程、機電工程、電梯工程、消防工程等工程設施設備與建筑體相結合，敷設的電氣線路變得為復雜，火災隱患明顯增多。近來來平均每年發生建筑電氣火災事故約5萬起，在火災事中的占比約30％，電氣全安成為建筑安全管理的重要內容。
2建筑電氣安全管理的現狀
建筑電氣安全管理涉及面非常廣，是公共場所建筑設施、多層建筑、高層建筑、工業企業廠房及古建筑安全管理的重要內容，以建筑消防為例，通過傳感器檢測監測區域的煙霧濃度、溫度等指標，把這些指標轉化為電信號并控制消防系統動作，達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用火災自動報警與聯動控制系統，有關資料顯示，我國已安裝的電氣安全監控系統超過100萬套，相應投入超過千億元，但總體效果還沒有達到理想要求，究其原因主要在以下三個方面。
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根除
我們知道樓宇電氣安全涉及電力系統、運行維護、管理部門和電力用戶等環節，其中運行維護是重要的環節。目前運行維護人員多為臨時工，人員變動較為頻繁，在電工技能、技術手段和工作責任心等方面難以與電氣安全管理的要求還有一定差距，經常出現老的電氣安全隱患還沒發現、新的電氣安全隱患又進一步形成的現象。而電力管理部門掌握電力系統運行與安全信息的來源主要靠電工，電工如不匯報，管理人員很難發現電氣安全隱患，電氣安全隱患沉積增多，形成了運行維護環節“孤島化”模式。研究人員分析發現“孤島化”管理模式是電氣安全隱患得以存續的主要原因。
2.2缺乏與樓宇建筑低壓配電系統電氣安全管理相匹配的管理機制
近年，中國消費者協會、中國家電行業協會和國家標準化委員會等門部聯合對20多個城市開展居民用電環境調查，存在用電安全隱患的用戶占比高達75.9％。通過分析樓宇建筑低壓配電系統電氣安全管理的機制，發現：我國樓宇建筑低壓配電系統由沒有技術能力的業主敷設并管理，電力部門基本不涉足；消防部門主要是對樓宇建筑工程項目完工后做消防檢收，面樓宇低壓配電系統特別是居民戶內配電系統，屬于在消防檢收完結后業主開展的裝修工程；業主在進得裝修時又因專業、技術知識及安全意識不足，難以做到樓宇低壓配電氣系統的安全管理。三方面的原因造成了樓宇建筑低壓配電系統的用電安全問題實際上處于“三不管”狀態。
2.3現有的監測手段、技術措施與管理系統陳舊落后
監測手段：如僅檢測溫度或漏電流，預測電氣安全隱患的效果較差，對于線路老化、接觸不良等電氣安全隱患難以預測。技術措施：例如技術參數的門限值存在人為調高門限值現象，監測系統形同虛設；又如報警信息不直觀，不便于管理人員及時掌握存在的電氣安全隱患，提早處置；管理系統：很多樓宇電氣安全報警裝置沒有與自動報警與聯動控制系統對接并集中管理。
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
面對電氣安全事故頻發的形勢，研究人員在對電氣安全事故的成因進行深入研究的基礎上，于近年推出提出建立“LZ電氣安全系統”（電氣安全與能效管理系統）。這是一種將建筑樓群（包括樓宇建筑、工業廠房、倉儲設施、公共站點等）內的低電壓配電系統與、運行維護、管理部門融合為有機聯系的整體，形成實時督導、監測、預警和綜合評價的電氣安全與能效管理相結合的全新管理模式。這一管理模式在運行維護和管理人員與配電系統之間建立一個直接的信息通道，便于挖掘電氣安全隱患，降低電氣安全事故的發生。
3.2樓宇建筑電氣安全與能效管理系統的架構
電氣安全與能效管理系統的包括監控中心、子系統、網絡和監控終端等。以 LZ 電氣安全集中監控與管理平臺為核心建立監控中心；在各樓宇建筑配置子系統，進行多方位監測與管理。子系統監測的內容包括：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。子系統通過互聯網與監控中心聯結，管理人員和運行維護人員可通過電腦、等終端設備進行全過程多方位實時監測。
3.3樓宇建筑電氣安全與能效管理系統的功能
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統能實現提前發現、綜合分析、逐級預警、在線管理等功能。
(1)提前發現
該系統通過全過程多方位實時地采集建筑樓宇配電系統中的電氣技術參數，監測電氣系統中的突發事件，分析配電系統中線路和設備的安全狀況，實現對短路、漏電、過壓、過流等技術指標以及線路老化、亂拉亂接等電氣安全隱患的提前發現。
- 綜合分析
LZ電氣安全集中監控與管理平臺通過對系統中的電氣線路、設備及房間、樓層、樓棟的電氣安全狀況進行逐級分析，提示相關人員對電氣安全事故隱患及時地處置，以便將安全事故隱患消滅在萌芽狀態。
(3)逐級預警
將電氣安全分析的中的紅色預警信息以短信方式實時地向電氣運行維護人員推送，電氣運行維護人員收到預警信息后，在限定時段內處置并反饋處置結果，否則系統將進行二次警示。
(4)在線管理
管理人員和運行維護人員在終端設備上查詢、操作、管理，既提高了運行維護效率，又降低了勞動強度和管理成本。
3.4樓宇建筑電氣安全與能效管理系統的應用
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統突破了現有用電安全管理和用電安全設備管理模式，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行維護成本，提高了運維效率。近 10年來，樓宇建筑電氣安全與能效管理系統應用于長沙市、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、駐馬店等地的移動分公司所屬的13棟建筑樓宇，共設置 1000多個監測點，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平臺介紹
AcrelEMS企業微電網系統通過在源、網、荷、儲、充的各個關鍵節點安裝監測、分析、保護、治理裝置，通過高性能邊緣計算網關采集數據并上傳至企業微網平臺。平臺根據電網價格、用電負荷、電網調度指令等情況，調整各系統控制策略并遠程下發，使企業微電網始終合理穩定運行，降低企業用電成本，實現能源互聯、信息互動。
4.1業務邏輯圖
4.2平臺架構
4.3組網結構
4.4平臺功能
4.5主要功能
4.5.1電力監控
實現電力系統的五遙功能，根據現場情況進行頁面組態繪制配電一次圖監視，能實現曲線趨勢分析，對電力參數進行集抄，查看綜保SOE事件，查看故障錄波，對電力參數進行平均值統計，對主要設備進行監測如：直流屏、發電機、變壓器等。
4.5.2電能管理
提供用電集抄，用電統計，分時段用電統計，用電同環比分析，分組用電統計等功能。
4.5.3電能質量
提供電能質量的穩態監測，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
提供支路能耗統計，分組能耗統計，能耗折標統計，能耗同環比分析，能源流向圖等功能。
4.5.5分布式光伏
提供光伏電站運行監視，逆變器運行監視，電站發電統計，逆變器發電統計，光伏電站配電監測，逆變器曲線分析等功能。
4.5.6檔案、運維
提供設備定義，設備檔案管理，設備保養報表，設備二維碼維護等功能。提供任務管理，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
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型號規格 |
功能 |
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AWT100 |
支持串口MODBUS RTU協議的數據采集，并通過安科瑞平臺協議與安科瑞服務器通訊。 |
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ARTU系列 |
ARTU遙信遙控單元，負責對現場工業設備的狀態進行監測和控制，分為開關量信號采集和繼電器輸出，用于執行系統的遙控操作。 |
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ARD3M電動機保護器 |
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、阻塞、不平衡、過壓、欠壓等多種保護。保護模式、直接起動、星三角、雙速等多種起動方式。標配10D1/6D0可編程，2路MODBUS-RTU通訊。 |
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ARD2F電動機保護器 |
能對額定電流范圍內的電動機進行起動超時、過載、堵轉、阻塞、欠載、不平衡、斷相等保護 |
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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;實時需量(I、P、Q、S);當月電參量值(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;電流規格3X1.5(6)A，有功電能精度0.5S級無功電能精度2級 |
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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;實時需量(I、P、Q、S);當月電參量值(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;電流規格3X1.5(6)A，有功電能精度0.5S級無功電能精度2級 |
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AGF |
AGF-T穿孔式光伏匯流采集裝置是專門應用于智能光伏匯流箱，用于監測光電池陣列中電池板運行狀態，組串電流測量，匯流箱中防雷器狀態采集、直流斷路器狀態采集、裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數據和設備狀態上傳。 |
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ATC600無線測溫 |
工作電源:AC/DC85~265V或DC12~48V 安裝方式:35mm導軌安裝 通訊方式:一路RS485接口，Modbus協議 報警接口:2路D0 |
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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安裝在高壓柜、低壓抽屜柜內，每臺裝置可以接收18個傳感器的數據，傳感器型號可選配ATE100、ATE200、ATE300。裝置帶有一路485接口，可將采集到的溫度數據上傳到監控中心。 |
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ACR系列 |
該系列儀表能測量所有的常用電力參數，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網功能，非常適合于實時電力監控系統。 |
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APM系列 |
APM系列網絡電力儀表按IEC標準設計，具有全電量測量，電能統計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。 |
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DDS |
單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，正反向有功電能統計，正反向無功電能統計;電流規格:直接接入10(60)A，有功電能精度1級，無功電能精度2級 |
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DDSD |
單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;紅外通訊;電流規格:直接接入10(60)A，有功電能精度1級無功電能精度2級 |
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ADL200 |
單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;電流規格:直接接入10(80)A，有功電能精度1級，無功電能精度2級 |
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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計，總正反向無功電能統計;電流規格:經互感器接入3X1(6)A，直接接入3X 10 (80)A，有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級;2-31次分次諧波及總諧波分析 (H) |
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ACR10R |
外置開合式互感器的導軌式多功能電力儀表，適用于冶煉、鋼鐵、電焊、半導體等高能耗行業的節能改造工程，也適用于分布式光伏并網柜的功率監測、電力需求側管理等應用。具有無需拆一次母線、接線簡單方便、施工安全，為用戶節約改造成本等特點。它集成全部電力參數的測量(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)以及電能監測和考核管理。 |
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ADW200 |
ADW2xx系列導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，同時可選擇四個回路的電流輸入。可直接或間接測量電壓、電流、功率、功率因數、相角、不平衡度、諧波等參數。 還可通過其RJ45接口擴展輔助功能，實現DI、DO、測溫、剩余電流測量，以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。 |
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ADW210 |
ADW2xx系列導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，同時可選擇四個回路的電流輸入。可直接或間接測量電壓、電流、功率、功率因數、相角、不平衡度、諧波等參數。 還可通過其RJ45接口擴展輔助功能，實現DI、DO、測溫、剩余電流測量，以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。 |
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DJSF1352直流電能表 |
直流電壓、電流、功率測量，正反向電能計量;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 |
5結語
樓宇建筑電氣安全與能效管理系統與傳統的電氣監控系統截然不同，是一種基于泛終端的具有互聯網功能的排除電氣安全事故隱患的技術方案，是管理創新與現代信息技術融合的全新概念，能實現電氣監測、控制、運行維護的全過程、自動化、一體化管理，能克服傳統電氣安全監控系統的缺陷，及時有效地發現和消除“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的運行維護成本，具有顯著的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]胡入勝，鄭全新，鄭健.樓宇建筑電氣安全與能效管理探析.
[2]GB50045－1995，高層民用建筑設計防火規范[S]．
[3]佟瑞鵬，馬懷儉. 基于神經網絡理論的電氣安全綜合評價模型[J]．哈爾濱理工大學學報，2005，10(2)．
[4]張國順，史立輝. 兩個起火點電氣火災原因調查分析[J]. 消防科學與技術，2912，31（12）.
[5]智能電網用戶端電力監控/電能管理/電氣安全（產品報價手冊）.2023.01版
[6]企業微電網設計與應用手冊.2022.05版.
