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                  淺析電力儀表在樓宇建筑電氣安全與能效管理中的應(yīng)用

                  更新時間:2023-08-02點擊次數(shù):1431次
                  淺析電力儀表在樓宇建筑電氣安全與能效管理中的應(yīng)用

                  任運業(yè)

                  安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

                  摘要:本文從電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀,分析電氣安全事故隱患難以除去的原因入手,導(dǎo)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(tǒng)的架構(gòu)、功能和應(yīng)用,得出結(jié)論:電氣安全與能效管理系統(tǒng)能及時有效地發(fā)現(xiàn)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(tǒng)的運行維護成本,具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

                  關(guān)鍵詞:電氣安全;事故隱患;智能監(jiān)測;在線管理

                  1引言

                  隨著建筑業(yè)的發(fā)展,配電系統(tǒng)在樓宇建筑特別是高層建筑中的比重也隨之加大?,F(xiàn)代的建筑的功能越來越完善,變配電工程、空調(diào)工程、機電工程、電梯工程、消防工程等工程設(shè)施設(shè)備與建筑體相結(jié)合,敷設(shè)的電氣線路變得更為復(fù)雜,火災(zāi)隱患明顯增多。近來來平均每年發(fā)生建筑電氣火災(zāi)事故約5萬起,在火災(zāi)事中的占比約30%,電氣全安成為建筑安全管理的重要內(nèi)容。

                  2建筑電氣安全管理的現(xiàn)狀

                  建筑電氣安全管理涉及面非常廣,是公共場所建筑設(shè)施、多層建筑、高層建筑、工業(yè)企業(yè)廠房及古建筑安全管理的重要內(nèi)容,以建筑消防為例,通過傳感器檢測監(jiān)測區(qū)域的煙霧濃度、溫度等指標,把這些指標轉(zhuǎn)化為電信號并控制消防系統(tǒng)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(yīng)用火災(zāi)自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng),有關(guān)資料顯示,我國已安裝的電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)超過100萬套,相應(yīng)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除去

                  我們知道樓宇電氣安全涉及電力系統(tǒng)、運行維護、管理部門和電力用戶等環(huán)節(jié),其中運行維護是重要的環(huán)節(jié)。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(shù)手段和工作責(zé)任心等方面難以與電氣安全管理的要求還有一定差距,經(jīng)常出現(xiàn)老的電氣安全隱患還沒發(fā)現(xiàn)、新的電氣安全隱患又進一步形成的現(xiàn)象。而電力管理部門掌握電力系統(tǒng)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(fā)現(xiàn)電氣安全隱患,電氣安全隱患沉積增多,形成了運行維護環(huán)節(jié)“孤島化"模式。研究人員分析發(fā)現(xiàn)“孤島化"管理模式是電氣安全隱患得以存續(xù)的主要原因。

                  2.2缺乏與樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)電氣安全管理相匹配的管理機制

                  近年,中國消費者協(xié)會、中國家電行業(yè)協(xié)會和國家標準化委員會等門部聯(lián)合對20多個城市開展居民用電環(huán)境調(diào)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(tǒng)電氣安全管理的機制,發(fā)現(xiàn):我國樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)由沒有技術(shù)能力的業(yè)主敷設(shè)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(tǒng)特別是居民戶內(nèi)配電系統(tǒng),屬于在消防檢收完結(jié)后業(yè)主開展的裝修工程;業(yè)主在進得裝修時又因?qū)I(yè)、技術(shù)知識及安全意識不足,難以做到樓宇低壓配電氣系統(tǒng)的安全管理。三方面的原因造成了樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)的用電安全問題實際上處于“三不管"狀態(tài)。

                  2.3現(xiàn)有的監(jiān)測手段、技術(shù)措施與管理系統(tǒng)陳舊落后

                  監(jiān)測手段:如僅檢測溫度或漏電流,預(yù)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(yù)測。技術(shù)措施:例如技術(shù)參數(shù)的門限值存在人為調(diào)高門限值現(xiàn)象,監(jiān)測系統(tǒng)形同虛設(shè);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(tǒng):很多樓宇電氣安全報警裝置沒有與自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)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(fā)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(chǔ)上,于近年推出提出建立“LZ電氣安全系統(tǒng)"(電氣安全與能效管理系統(tǒng))。這是一種將建筑樓群(包括樓宇建筑、工業(yè)廠房、倉儲設(shè)施、公共站點等)內(nèi)的低電壓配電系統(tǒng)與、運行維護、管理部門融合為有機聯(lián)系的整體,形成實時督導(dǎo)、監(jiān)測、預(yù)警和綜合評價的電氣安全與能效管理相結(jié)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(tǒng)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(fā)生。

                  3.2樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的架構(gòu)

                  電氣安全與能效管理系統(tǒng)的包括監(jiān)控中心、子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控終端等。以 LZ 電氣安全集中監(jiān)控與管理平臺為核心建立監(jiān)控中心;在各樓宇建筑配置子系統(tǒng),進行多方位監(jiān)測與管理。子系統(tǒng)監(jiān)測的內(nèi)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(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)控中心聯(lián)結(jié),管理人員和運行維護人員可通過電腦、手機等終端設(shè)備進行全過程多方位實時監(jiān)測。

                  3.3樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的功能

                  樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)能實現(xiàn)提前發(fā)現(xiàn)、綜合分析、逐級預(yù)警、在線管理等功能。

                  (1)提前發(fā)現(xiàn)

                  該系統(tǒng)通過全過程多方位實時地采集建筑樓宇配電系統(tǒng)中的電氣技術(shù)參數(shù),監(jiān)測電氣系統(tǒng)中的突發(fā)事件,分析配電系統(tǒng)中線路和設(shè)備的安全狀況,實現(xiàn)對短路、漏電、過壓、過流等技術(shù)指標以及線路老化、亂拉亂接等電氣安全隱患的提前發(fā)現(xiàn)。

                  1. 綜合分析

                  LZ電氣安全集中監(jiān)控與管理平臺通過對系統(tǒng)中的電氣線路、設(shè)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(guān)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(tài)。

                  (3)逐級預(yù)警

                  將電氣安全分析的中的紅色預(yù)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(yù)警信息后,在限定時段內(nèi)處置并反饋處置結(jié)果,否則系統(tǒng)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(shè)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(tǒng)的應(yīng)用

                  樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)突破了現(xiàn)有用電安全管理和用電安全設(shè)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(tǒng)應(yīng)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(shè)置 1000多個監(jiān)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(yè)微電網(wǎng)系統(tǒng)通過在源、網(wǎng)、荷、儲、充的各個關(guān)鍵節(jié)點安裝監(jiān)測、分析、保護、治理裝置,通過高性能邊緣計算網(wǎng)關(guān)采集數(shù)據(jù)并上傳至企業(yè)微網(wǎng)平臺。平臺根據(jù)電網(wǎng)價格、用電負荷、電網(wǎng)調(diào)度指令等情況,調(diào)整各系統(tǒng)控制策略并遠程下發(fā),使企業(yè)微電網(wǎng)始終合理穩(wěn)定運行,降低企業(yè)用電成本,實現(xiàn)能源互聯(lián)、信息互動。

                  4.1業(yè)務(wù)邏輯圖

                  4.2平臺架構(gòu)

                  4.3組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

                  4.4平臺功能

                  4.5主要功能

                  4.5.1電力監(jiān)控

                  實現(xiàn)電力系統(tǒng)的五遙功能,根據(jù)現(xiàn)場情況進行頁面組態(tài)繪制配電一次圖監(jiān)視,能實現(xiàn)曲線趨勢分析,對電力參數(shù)進行集抄,查看綜保SOE事件,查看故障錄波,對電力參數(shù)進行平均值統(tǒng)計,對主要設(shè)備進行監(jiān)測如:直流屏、發(fā)電機、變壓器等。

                  4.5.2電能管理

                  提供用電集抄,用電統(tǒng)計,分時段用電統(tǒng)計,用電同環(huán)比分析,分組用電統(tǒng)計等功能。

                  4.5.3電能質(zhì)量

                  提供電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)監(jiān)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(tǒng)計,分組能耗統(tǒng)計,能耗折標統(tǒng)計,能耗同環(huán)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(jiān)視,逆變器運行監(jiān)視,電站發(fā)電統(tǒng)計,逆變器發(fā)電統(tǒng)計,光伏電站配電監(jiān)測,逆變器曲線分析等功能。

                  4.5.6檔案、運維

                  提供設(shè)備定義,設(shè)備檔案管理,設(shè)備保養(yǎng)報表,設(shè)備二維碼維護等功能。提供任務(wù)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


                  型號規(guī)格

                  功能

                  AWT100

                  支持串口MODBUS RTU協(xié)議的數(shù)據(jù)采集,并通過安科瑞平臺協(xié)議與安科瑞服務(wù)器通訊。

                  ARTU系列

                  ARTU遙信遙控單元,負責(zé)對現(xiàn)場工業(yè)設(shè)備的狀態(tài)進行監(jiān)測和控制,分為開關(guān)量信號采集和繼電器輸出,用于執(zhí)行系統(tǒng)的遙控操作。

                  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(zhuǎn)、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。

                  ARD2F電動機保護器

                  能對額定電流范圍內(nèi)的電動機進行起動超時、過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、不平衡、斷相等保護

                  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(guī)格3X1.5(6)A,有功電能精度0.5S級無功電能精度2級

                  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(guī)格3X1.5(6)A,有功電能精度0.5S級無功電能精度2級

                  AGF

                  AGF-T穿孔式光伏匯流采集裝置是專門應(yīng)用于智能光伏匯流箱,用于監(jiān)測光電池陣列中電池板運行狀態(tài),組串電流測量,匯流箱中防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集、裝置帶有RS485接口可以把測量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳。

                  ATC600無線測溫

                  工作電源:AC/DC85~265V或DC12~48V

                  安裝方式:35mm導(dǎo)軌安裝

                  通訊方式:一路RS485接口,Modbus協(xié)議

                  報警接口:2路D0

                  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(nèi),每臺裝置可以接收18個傳感器的數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。

                  ACR系列

                  該系列儀表能測量所有的常用電力參數(shù),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(lián)網(wǎng)功能,非常適合于實時電力監(jiān)控系統(tǒng)。

                  APM系列

                  APM系列網(wǎng)絡(luò)電力儀表按IEC標準設(shè)計,具有全電量測量,電能統(tǒng)計,電能質(zhì)量分析及網(wǎng)絡(luò)通訊等功能,主要用于對電網(wǎng)供電質(zhì)量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設(shè)計,當客戶需要增加開關(guān)量輸入輸出,模擬量輸入輸出,SD卡記錄,以太網(wǎng)通訊時,只需在背部插入對應(yīng)模塊即可。

                  DDS

                  單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,正反向有功電能統(tǒng)計,正反向無功電能統(tǒng)計;電流規(guī)格:直接接入10(60)A,有功電能精度1級,無功電能精度2級

                  DDSD

                  單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;紅外通訊;電流規(guī)格:直接接入10(60)A,有功電能精度1級無功電能精度2級

                  ADL200

                  單相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量;電流規(guī)格:直接接入10(80)A,有功電能精度1級,無功電能精度2級

                  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(tǒng)計,總正反向無功電能統(tǒng)計;電流規(guī)格:經(jīng)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)

                  ACR10R

                  外置開合式互感器的導(dǎo)軌式多功能電力儀表,適用于冶煉、鋼鐵、電焊、半導(dǎo)體等高能耗行業(yè)的節(jié)能改造工程,也適用于分布式光伏并網(wǎng)柜的功率監(jiān)測、電力需求側(cè)管理等應(yīng)用。具有無需拆一次母線、接線簡單方便、施工安全,為用戶節(jié)約改造成本等特點。它集成全部電力參數(shù)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(shù))以及電能監(jiān)測和考核管理。

                  ADW200

                  ADW2xx系列導(dǎo)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??芍苯踊蜷g接測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相角、不平衡度、諧波等參數(shù)。 還可通過其RJ45接口擴展輔助功能,實現(xiàn)DI、DO、測溫、剩余電流測量,以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。

                  ADW210

                  ADW2xx系列導(dǎo)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??芍苯踊蜷g接測量電壓、電流、功率、功率因數(shù)、相角、不平衡度、諧波等參數(shù)。 還可通過其RJ45接口擴展輔助功能,實現(xiàn)DI、DO、測溫、剩余電流測量,以及2G、4G、LoRa、LoRaWan、NB-Lot無線通信功能。

                  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(jié)語

                  樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電氣監(jiān)控系統(tǒng)截然不同,是一種基于泛終端的具有互聯(lián)網(wǎng)功能的排除電氣安全事故隱患的技術(shù)方案,是管理創(chuàng)新與現(xiàn)代信息技術(shù)融合的全新概念,能實現(xiàn)電氣監(jiān)測、控制、運行維護的全過程、自動化、一體化管理,能克服傳統(tǒng)電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)的缺陷,及時有效地發(fā)現(xiàn)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(tǒng)的運行維護成本,具有顯著的經(jīng)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(shè)計防火規(guī)范[S].

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                  作者介紹:

                  任運業(yè),男,安科瑞電氣股份有限公司,主要從事微電網(wǎng)平臺研發(fā)與應(yīng)用。


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