摘要:地鐵作為關系到人民群眾生命和財產(chǎn)安全的主要出行方式，其安全性備受關注，本文從預防火災的安全性角度出發(fā)，探索基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧用電系統(tǒng)在地鐵低壓配電系統(tǒng)中的應用，達到消除潛在的電氣火災危險，實現(xiàn)“防患于未然”的目的。
關鍵詞 地鐵低壓配電系統(tǒng);智慧用電;電氣火災
1現(xiàn)狀分析
從2019年國家*消防救援局公開數(shù)據(jù)顯示:2018年全國共接報火災23.7萬起，亡1407人，傷798人，直接財產(chǎn)損失36.75億元?；馂氖鹿手?，仍以電氣火災比重大，據(jù)統(tǒng)計因違反電氣線路安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災占總數(shù)的34.6%,4起重大火災中，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、動力等方面，運營時由不同的職能部門分管，且地鐵的工作環(huán)境較嚴峻，導致電氣火災發(fā)生的頻度大。1969年北京地鐵由于電動車短路引發(fā)的大火，導致3人死亡、300多人受傷，是我國嚴重的一次地鐵火災。：1995年10月28日阿塞拜疆巴庫地鐵因電動機車電路故障發(fā)生火災，導致558名乘客喪生，269人嚴重受傷。
雖然隨著技術的不斷進步，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的主要因素。
2電氣火災的成因分析及常規(guī)防控措施
現(xiàn)如今，電氣火災事故中由于故障電弧引起的火災占比80%~90%*電弧發(fā)生時，會瞬間產(chǎn)生高達3000-4000度的高溫，其足以引燃一切可燃物并造成重大火災事故發(fā)生，并且該類故障電弧不受常規(guī)斷路器等電路保護裝置的控制。故障電弧發(fā)生時，線路中的電壓會產(chǎn)生波動，電流也會發(fā)生突變，更易造成用電設備產(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期緩慢發(fā)生的特點，由此，提前對電氣火災隱患的監(jiān)控防范具有重大意義。
但目前火災的常規(guī)防控措施，如火災探測系統(tǒng)、消防聯(lián)動制系統(tǒng)以及電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)主要的是起火/冒煙后對火情人防的管理，然而在相關措施中，防范隱患的措施極少出現(xiàn)，只有前期設計、現(xiàn)場布置等防止措施，防范技防措施欠缺。
3智慧用電系統(tǒng)
智慧用電系統(tǒng)是針對電氣火災頻發(fā)而創(chuàng)新的一套電氣火災預警和預防管理體系，它利用物聯(lián)網(wǎng)技術，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設備存在的安全隱患并發(fā)出報警信號，起到了很好的防范火災的作用。它一般由終端檢測裝置、無線報警裝置、云管理平臺等組成，下面進行詳細的介紹。
3.1故障電弧探測系統(tǒng)
故障電弧探測系統(tǒng)有效地提高了故障電弧監(jiān)控的準確性、 可靠性、穩(wěn)定性，能彌補電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足，消除 電氣火災防范的盲區(qū)，是電氣火災防范措施的重要組成部分。
3.2漏電火災探測系統(tǒng)
漏電火災監(jiān)測系統(tǒng)通常由四個組成部分：漏電火災探測器、測量型電流互感器、剩余電流互感器和溫度傳感器。
漏電火災探測器的主要功能是通過對配電柜的電參量的監(jiān)測，獲悉配電柜準確的用電數(shù)據(jù)訊息，通過對剩余電流和線纜溫度的監(jiān)測，及時防范和避免由于線路漏電引發(fā)的火災隱患。而且漏電火災探測器本身兼具無線傳輸功能，能將電氣線路中漏電火災的隱患及時上傳至云監(jiān)控平臺，用戶也可通過手機、電腦即時接收到報警訊息。測量型電流互感器的主要功能是配合漏電火災探測器采集回路電流。剩余電流互感器的主要功能是通過對TN-C-S. TN-S及局部TT系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等機的檢測，以獲取相關由電氣火災隱患產(chǎn)生的電氣參數(shù)。溫度傳嚴重感器的主要功能是用以配合漏電火災探測器采集線纜溫度。
3.3智慧用電云平臺運用原理介紹
智慧用電云平臺系統(tǒng)主要由基礎管理層、數(shù)據(jù)傳輸管理層、云平臺管理層、用戶應用層組成?；A管理層的設備主要包括：故障電弧探測器、剩余電流探測器、交流互感器、溫度傳感器等，主要作用是收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)傳輸管理層的設備主要包括在線監(jiān)控裝置、組合式電氣火災監(jiān)控探測器、無線TDU模塊等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收集、匯總和傳輸。
云平臺管理層的設備主要包括數(shù)據(jù)服務器、軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的管理，具有監(jiān)控、記錄、報警、分析等功能。用戶應用層設備主要包括PC端，手機APP,可以實時了解設備狀態(tài)信息，隨時查閱歷史信息。
4智慧安全用電應用
地鐵車站內(nèi)電氣設備、電子設備不僅種類數(shù)量多而且配置復雜，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，易造成嚴重的后果。
從預防火災的安全性角度出發(fā)，可以在地鐵低壓配電系中應用智慧用電系統(tǒng)。為驗證其實用性，選取天津地鐵9號站的照明配電箱作為研究主體，可以通過在原配電箱外，增加配電箱串接故障電弧探測器，并加設無線傳輸模塊(DTU)、漏電火災探測器等設備;在原配電箱內(nèi)采用套線方式加裝剩余電流互感器、電流互感器等設備，采用繞線方式加裝溫度傳感器等系列措施實現(xiàn)終端檢測，具體安裝示意如下圖所示。
5 安科瑞智慧安全用電平臺
5.1安科瑞智慧安全用電平臺介紹
安科瑞Acrelcloud-6000智慧安全用電平臺是針對我國當前電氣火災事故頻發(fā)而開發(fā)的一套電氣火災預警和預防管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是基于移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算技術、通過物聯(lián)網(wǎng)傳感終端，將辦公建筑、學校、醫(yī)院、賓館、體育場館、生產(chǎn)企業(yè)等人員密集場所的電氣安全數(shù)據(jù)，實時傳輸至安全用電管理云服務器，為用戶提供不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤、統(tǒng)計分析和安全監(jiān)管，將平臺發(fā)現(xiàn)各種安全隱患信息及時告警信號，并推送給企業(yè)有關人員，以便其及早檢查和消除隱患，真正做到防患于未然。
5.2平臺結(jié)構
5.3智慧安全用電平臺主要功能
1)實時監(jiān)控
24小時監(jiān)視各探測點的剩余電流、溫度、電壓、電流、諧波、功率、電能及其他設備狀態(tài)等信息。
2)歷史記錄
所有告警信息及遠程控制均被記錄入日志，并可供用戶方便查詢。
3)數(shù)據(jù)分析
針對采集的數(shù)據(jù)進行各種模型分析和報告，為客戶消除安全隱患;提供能耗分析功能。
4)報警提醒
當平臺收到報警或故障信息時，平臺將以短信或APP推送等方式通知管理人員，提醒關注故障狀況，并采取相應的措施消除隱患。
5)權限管理
平臺通過對用戶類型實施分級管理以實現(xiàn)更高的信息安全，擁有相應*的用戶可以對*范圍內(nèi)的項目、設備、探測器等監(jiān)測數(shù)據(jù)和運行情況進行查看、配置修改。
6)遠程控制
具備權限的管理人員可以遠程設定探測器的各種參數(shù)值，或者對監(jiān)控設備進行分閘、復位、消音、自檢和遠程設置參數(shù)等操作，方便管理，同時提高工作效率。
5.4安科瑞智慧安全用電平臺配置
注：以上配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據(jù)現(xiàn)場回路電流大小選擇，根據(jù)實際三選一。
6安科瑞故障電弧探測器產(chǎn)品介紹
6.1安科瑞故障電弧探測器外形
AAFD產(chǎn)品外形
6.2安科瑞故障電弧探測器的功能：
1.監(jiān)測單相回路的故障電弧;
2.通過對電氣線路的實時監(jiān)測能及時、準確的發(fā)現(xiàn)電氣線路中的故障和異常狀態(tài)，可幫助用戶迅速查明電氣故障發(fā)生的區(qū)域，以便及時消除電氣火災隱患;
3.具有聲光報警功能;
4.本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝;
5.具有故障電弧模擬發(fā)生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試;
6.具有通用485總線接口，采用標準Modbus協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，信號兼容性強。
6.3技術參數(shù)
AAFD技術參數(shù)
7 結(jié)束語
綜上所述，智慧用電系統(tǒng)能夠監(jiān)測電氣線路中的異常情況，并發(fā)出報警信號并且準確的定位故障發(fā)生的地點，通知工作人員及時排除并檢查電氣中的火災隱患，將電氣火災消滅在萌芽的狀態(tài)，為地鐵電氣火災防控提供了有效的技術手段。
參考文獻
[1]劉洪永 馬堯基.千智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架[J]. 無線互聯(lián)科技，2019,16(01):60-62
[2]孫偉杰.地鐵低壓配電系統(tǒng)智慧用電研究
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2019.11
[4]安科瑞安全用電管理云平臺選型手冊.2020.02
