安全用電管理云平臺在石景山模式口西老爺廟消防設施項目的設計與應用

　　摘要：隨著社會經濟的迅速發展，建筑電氣火災發生的頻率也呈上升勢頭，給財產和人民的生命安全造成的損失與日俱增，據統計，電氣隱患是引發建筑火災的首要因素。安科瑞電氣推出的安全用電管理云平臺采用自主研發的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發現的各種隱患信息及時推送給企業管理人員，指導企業實現及時的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然”的目的。

　　關鍵詞： 安全用電；電氣火災；安科瑞。

　　1 項目概況

　　本安全用電管理云平臺是旅游景點配電箱改造項目，漏電探測器共計9個。共計9個配電箱。客戶要求能檢測配電回路的漏電流并且報警功能。

　　2 參照標準

　　鑒于用電不規范造成人員生命財產損失。為了加大安全用電的監測力度，近年來，相繼制訂或修改了一批相關標準規范。相關的標準規范已經對安全用電系統提出了具體的要求，本項目中選用的安科瑞安全用電云平臺設計參照的標準主要有：

　　GB 13955-2005《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》

　　GB 14287-2014《電氣火災監控系統》

　　GB 50016-2006《建筑設計防火規范》

　　GB 50045-1995《高層民用建筑設計防火規范》

　　GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》

　　3 系統架構及設計

系統架構圖

　　3.1 云端管理層

　　云端服務器：應用軟件和環保用電云平臺軟件，接收、統計、存儲、展示數據，提供WEB訪問和手機APP訪問，提供異常報警推送。

　　3.2 中間通訊層

　　中間通訊層主要部件為通訊傳輸網關。通訊傳輸網關：上行通過4G網絡上傳云端服務器，下行通過RS485接入采集終端通訊。中間通訊層是整個系統的中間承接，是整個系統數據傳輸的中心。

　　3.3 現場設備層

　　現場設備層由只能儀表，煙感，故障電弧探測器等設備組成，通過實時采集現場配電回路的關鍵模擬量，電參量，開關量等數據，實現整個現場具體點位的實時監測。

　　4 系統特點和工作原理

　　鑒于本項目的規模，以及本項目電氣火災檢測點位的實際情況。無論在終端剩余電流探測器還是后臺主機都是根據本項目的實際情況來進行設計的。

　　本項目的系統特點可總結為以下3點：

　　1）終端探測器選用導軌式ARCM300L電氣火災探測器，方便安裝、節省成本、便于后期維護。

　　2) 監控業主重要配電柜的進線，采集重要回路的電氣安全參數。

　　3) 本項目使用無線通訊模塊，降低施工以及硬件成本。

　　電氣安全參數測量原理

　　1) 剩余電流測量是根據基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節點的電流矢量和為零。以TN-S系統為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當系統未發生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災探測器，經運算放大、A/D轉換后送入CPU，經過一系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，若超出定值則發出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監控設備。

　　2) 終端探測器負責監測各個回路的剩余電流值，將剩余電流值的數據傳輸至系統主機。終端探測器還負責其監測回路剩余電流值的實時顯示，同時能夠設置限值，當剩余電流值越*能夠發出聲光報警，提醒管理人員及時維護、整改。

　　3) 儀表通過無線模式將數據傳輸至數據網關，數據網關將上傳數據通過圖形、報表、事件記錄等形式反映整個系統的運行狀態。

　　5 系統設計注意事項和方法

　　電氣安全主要監測剩余電流和溫度兩類對象，在設計時應注意的基本要點：

　　關于剩余電流

　　由于剩余電流監測的原理采用了基爾霍夫電流定律，所以，對所應用的低壓配電系統形式有一定要求。目前，可以應用剩余電流互感器的低壓配電系統有：TT系統，IT系統，TN-S系統，不能使用在TN-C系統中。對將要設計安裝電氣火災監控系統的用戶，不管是新工程或舊工程改造項目，首先要調查核實該用戶低壓配電系統的系統接地形式是什么，否則，設計安裝剩余電流互感器的點位進行檢測是根本無法施行的。

　　關于AC220V單相供電系統，剩余電流互感器只要套住L/N兩根電源線即可，但要求中性線N此后不容許再接地。對于AC380V三相供電系統，由于有三相三線制、三相四線制、三相五線制等使用狀況，則根據具體情況將剩余電流互感器同時套住A/B/C三相電源線，或同時套住A/B/C/N線。同理，要求中性線N此后不許再接地，保護線PE不得穿過互感器。

　　在系統接地的形式為TN-C型時工業自動化網，要將其改造為TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系統后，才可以安裝剩余電流檢測裝置。

　　關于溫度

　　溫度測量與系統接地的形式無關，主要考慮包括線纜在內的低壓配電裝置中關鍵部位的溫度，一般在二級保護的線路中應用。溫度探頭Pt100可采用接觸式布置法，當被檢測對象為絕緣體時，宜將探測器的溫度傳感器直接設置在被探測對象的表面。當被檢測對象為配電柜內部溫度變化時，可采用非接觸式布置，靠近發熱部件。

　　6 系統參數的配置

　　6.1 報警值設置范圍

　　本項目中現場儀表的剩余電流報警值設置在300mA，關于剩余電流值的設置在相關的標準都有詳細的規定。

　　依據GB14287.2-2005中的規定，剩余電流式電氣火災監控探測器的報警值設置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現場，設置剩余電流式電氣火災監控探測器的報警值，具體地說應不小于被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災探測器的報警設定值應考慮配電系統及用電設備的正常泄漏電流。

　　6.2 關于電纜溫升報警設定參考，根據《電力電纜設計規范》對電纜有關溫度的規定

　　6.2.1 60℃以上高溫場所應按經受高溫及其持續時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

　　6.2.2 電纜持續允許載流量的環境溫度應按使用地區的氣象溫度多年平均值確定，并應符合規定。在戶內電纜溝敷設時，環境溫度為場所較熱月的日高溫平均值另加5℃.

　　6.2.3 電纜所承受溫升與敷設及散熱條件有關。

　　7 主要系統配置以及功能

　　7.1 硬件配置

　　7.1.1 平臺服務器：建議按照我方提供配置標準購買，或者客戶自己租用阿里云資源。

　　7.1.2 硬件配置清單：

　　配置針對1個回路，剩余電流互感器根據現場回路電流大小選擇，安裝由甲方負責。

現場硬件配置

　　7.2平臺功能

　　7.2.1平臺登錄

  7.2.2平臺首頁

　　平臺首頁顯示快速工作臺、本月隱患和故障統計以及項目信息地圖導航。

　　點擊快速工作臺區域的兩個“查看”按鈕可以分別跳轉到隱患巡查界面或隱患處理界面，其中隱患和任務的具體解釋如下：

　　隱患：指產生了隱患之后還未下發工單，需要指派相關人員去處理；

　　任務：是指下發給當前登錄人的工單，需要去完成，形成隱患處理的閉環。

　　地圖查詢：根據與當前登錄用戶關聯的所有項目的地理位置動態展示地圖范圍，支持放大和縮小查詢。

　　項目列表：項目列表中顯示與當前登錄用戶關聯的所有項目，點擊不同的項目之后左側顯示對應項目的信息。可根據項目名稱篩選項目，支持模糊查詢，不用輸入完整的項目名稱。不想使用項目列表功能的話，可以點擊右上角的收放按鈕將項目列表收起。

　　7.2.3實時監控

　　“實時監控”頁面包括左側的樹狀導航欄和中間的項目信息顯示區，如上圖所示，顯示區除了顯示項目所屬客戶、地址、建筑面積、消防設施、安全責任人、電*、設備數量、探測器數量等信息，還以更醒目的方式顯示了未處理報警和未處理故障信息，下屬設備和探測器，其中探測器可以繼續單擊打開查看詳細信息。

　　7.2.4統計分析

　　統計分析包括數據匯總和分析報告，點擊菜單欄的“統計分析”，進入如圖頁面：

　　數據匯總以曲線和表格形式顯示各個月份的報警和故障記錄，同時顯示控制日志，支持按照控制類和參數設置類分別顯示，也可以按照操作是否成功分別顯示，包括此次控制的操作情況，項目名稱，設備信息以及對應的操作時間等，如下圖所示：

  7.2.5后臺管理

　　點擊菜單欄的“后臺管理”，進入如圖功能頁面，默認進入“用戶管理”界面：

　　用戶分為3中不同的角色：管理員，聯網用戶，此模塊能夠通過用戶名、姓名、角色來進行用戶信息的查詢，查詢的結果包括用戶的用戶名、姓名、創建時間、角色等詳細信息；不同權限的用戶所能查詢的范圍是不同的。

　　8 項目總結

　　安科瑞電氣推出的安全用電管理云平臺采用自主研發的剩余電流互感器、溫度傳感器和電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數據跟蹤與統計分析，并將發現的各種隱患信息及時推送給企業管理人員，指導企業實現及時的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患于未然”的目的。

　　項目中已經安裝監測儀表的業主方，也可以利用PC、手機、平板電腦等多種終端實現對平臺的訪問，查詢包括系統信息、實時數據、報警記錄等在內的各種信息，使用方便。利用該系統為用戶提供的低成本專業服務，能提升企業的消防安全管理和電氣設備安全水平，防范重大惡性火災財產損失、尤其是重大惡性人員傷亡責任事故的發生。