安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：低壓安全用電監測系統是保障用電質(zhì)量的重要依托，也是增強用電安全性的根本依據。而在其中應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可進(jìn)一步提升監測的有效性。在此之上，文章簡(jiǎn)要分析了低壓安全用電監測系統的設計基準與監測內容，并通過(guò)科學(xué)制定系統建設方案、打造物聯(lián)網(wǎng)架構體系、有效引入安全保護技術(shù)、實(shí)現準確化信息記錄等要點(diǎn)，以此提高低壓安全用電監測系統的應用水平，擴大其監測范圍。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；低壓安全用電監測系統；短路故障

       自2009年，國家電網(wǎng)開(kāi)始開(kāi)展智能電網(wǎng)項目。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為第三次信息科技革命的重要產(chǎn)物，它在眾多領(lǐng)域中都有涉獵，并發(fā)揮著(zhù)重大效用。而在電網(wǎng)運行期間，若能依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現低壓用電的安全監測，可在原有基礎上提升監測質(zhì)量，以此確保供電系統的穩定運行。據此，應充分結合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設計低壓安全用電監測系統改造規劃，以便在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下實(shí)現用電信息的監測，降低系統故障率，提供電能。

       在設計低壓安全用電監測系統時(shí)，需要考慮到改造后的系統是否具備突出的經(jīng)濟性特征，以免增加電網(wǎng)公司的運營(yíng)負擔。同時(shí)，還應依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中為其提供多元化增值業(yè)務(wù)，使其感受到智能供電的便捷，并且還可在日常巡檢工作中加強對電氣設備的檢查效果，由此將設備安全處在可控狀態(tài)下，促使用戶(hù)的用電質(zhì)量能在智能化監測中實(shí)現發(fā)展，以便在有效管理環(huán)境下降低人力投入成本，包括縮減巡檢人員、創(chuàng )新巡檢模式等，從而促使整個(gè)電網(wǎng)公司擁有更高的綜合效益。

       用電安全是保障人民財產(chǎn)安全的基本內容。低壓用電是指斷路器、插座、漏電開(kāi)關(guān)吹風(fēng)機等設備的用電行為，而在設計低壓安全用電監測系統時(shí)，無(wú)論是引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還是智能化管理手段，都需要始終保持用電安全性，不可引發(fā)新的安全隱患，從而大化增加系統的可操作性。以往在故障排除期間，常在出現安全事故后安排維修人員予以處理，這樣不但影響故障排除效率，而且還會(huì )對用戶(hù)的生命安全帶來(lái)威脅。因此，在全新設計中應當以一種“動(dòng)態(tài)監測"的理念針對電網(wǎng)故障實(shí)施“及早預防"，即在出現潛在隱患前即可經(jīng)由預警裝置給出提示，以便在較佳時(shí)間內提高維修效率，降低用電危險事件的發(fā)生率，終實(shí)現低壓電氣設備的穩定運行。

       在設計低壓安全用電監測系統時(shí)，還需要以電能質(zhì)量、資源配置等綜合角度針對原有電網(wǎng)建設項目予以改造。實(shí)際上，之所以需要實(shí)施低壓安全用電監測，一是為了改善原有供電質(zhì)量，確保用戶(hù)在高質(zhì)量電能使用中獲得良好的用電體驗，提高供電企業(yè)的信譽(yù)度；二是結合原有人力資源與供電物資提出科學(xué)的配置規劃，從而實(shí)現資源的較大化利用，避免出現閑置資源，降低供電質(zhì)量，甚至加重供電企業(yè)與電網(wǎng)公司的負擔。因此，針對低壓安全用電監測系統予以設計具有一定現實(shí)意義，并且可對當前電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展目標的實(shí)現創(chuàng )造有利條件。

       低壓安全用電監測系統實(shí)際上是借助物聯(lián)網(wǎng)平臺實(shí)現內外電源系統的統籌管理，并結合在線(xiàn)監測裝置針對電網(wǎng)相關(guān)參數如電壓值、電流值、負載率予以密切監測，由此降低電網(wǎng)系統故障的發(fā)生率。同時(shí)，在移動(dòng)程序支持下，還可為相關(guān)人員提供“關(guān)聯(lián)式"管理服務(wù)，即無(wú)論是否身在供電現場(chǎng)，都可經(jīng)由監測系統實(shí)施操作行為，以此消除不安全因素。

目前，系統的建設已逐步朝著(zhù)個(gè)性化方向發(fā)展，這也是提升電能質(zhì)量與供電服務(wù)的關(guān)鍵步驟。比如針對航天醫療領(lǐng)域的用電，其質(zhì)量略高于其它民用住宅，一旦提供的電能質(zhì)量與預期要求不一致，將不利于相關(guān)領(lǐng)域順利完成工作任務(wù)，甚至降低電力資源的利用率。此外，電能質(zhì)量不達標還可受電網(wǎng)污染事件的影響而形成電能質(zhì)量問(wèn)題。故而，可借助監測系統隨時(shí)關(guān)注電能質(zhì)量變化情況。

       在利用低壓安全用電監測系統監測剩余電流時(shí)，可參照監測結果對系統接地故障與過(guò)流保護動(dòng)作起到一定的協(xié)調作用，進(jìn)而為斷路器無(wú)法正常運行提供解決依據，確保相關(guān)人員經(jīng)由監測系統可對低壓電氣設備的運行狀態(tài)實(shí)施有效監測。剩余電流實(shí)則是中線(xiàn)與相線(xiàn)的矢量和未*消除成為零的線(xiàn)路，在出現剩余電流后，易產(chǎn)生漏電現象，進(jìn)而對用電安全性帶來(lái)威脅。因此，可在監測系統輔助下快速知曉剩余電流數值，以此有方向性的予以檢測。

       在電網(wǎng)線(xiàn)路中若出現短路現象，將造成線(xiàn)路急劇升溫，進(jìn)而降低線(xiàn)路電芯的實(shí)用性能，甚至會(huì )對線(xiàn)路外部絕緣保護層的絕緣性起到削弱作用，進(jìn)而不利于實(shí)現安全用電保護，長(cháng)此以往，將在高溫狀態(tài)下發(fā)生漏電現象，由此對低壓電氣設備的正常使用帶來(lái)隱患。而低壓安全用電監測系統可隨時(shí)針對線(xiàn)路電流數值予以監測，一旦超出額定電流或突然增加數千安培，將立即引起相關(guān)人員的注意，有效降低短路故障的發(fā)生率。

       在對過(guò)載電流予以監測時(shí)，也是為了增加低壓用電的安全性。由于電流經(jīng)過(guò)電網(wǎng)線(xiàn)路時(shí)，會(huì )出現放熱反應，進(jìn)而引起導線(xiàn)升溫，在其超出安全載流時(shí)，將誘發(fā)電流過(guò)載現象，不利于導線(xiàn)的安全防護，甚至會(huì )在長(cháng)期出現過(guò)載電流的情況下引起火災。對此，若能基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設計低壓安全用電監測系統，可對過(guò)載電流現象給予密切關(guān)注，在適當的時(shí)間里控制載流，防止導線(xiàn)燒毀增加用電危險性?；诖?，低壓安全用電監測系統的建設很有必要。

       在低壓安全用電監測系統建設期間應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)時(shí)，需要科學(xué)制定可行性建設方案，以此參照相關(guān)規定逐步完成改造任務(wù)。比如在針對剩余電流予以監測時(shí)，可在系統設計環(huán)節采用“分級保護"的方法，削弱漏電現象的不良影響。其中剩余電流引發(fā)的嚴重后果即頻繁跳閘。

       為了有效控制跳閘率，保障用戶(hù)用電質(zhì)量，孝義供電企業(yè)曾在2019年專(zhuān)門(mén)針對剩余電流采取了相關(guān)措施，包括定期測溫檢修、加強運維管理等，由此將整體跳閘率降低了10%。結合相關(guān)經(jīng)驗可將剩余電流監測納入到系統監測內容中，由此為其制定可行性建設規劃，終避免用戶(hù)受漏電現象的干擾而無(wú)法獲得良好的用電體驗。在該方案中需要切實(shí)找到引起跳閘（漏電）的根本原因，并增設保護器，專(zhuān)門(mén)針對剩余電流予以重點(diǎn)保護。

       國網(wǎng)吉安供電企業(yè)也曾就剩余電流給出整改建議，利用落實(shí)職責、一體化管理等方法，促使該企業(yè)在2019年的跳閘率由年初5.0007次/100km降低了3.2298次/100km，并在整個(gè)江西省都取得了良好的跳閘保護成果。

此外，還可將中級保護器安裝于低壓臺區內，并將末級保護器置于客戶(hù)端中，這種逐級保護的形式不但有利于降低故障率，而且還能幫助用戶(hù)規避停電風(fēng)險。其中應注意的是，在設定剩余電流額定標準時(shí)，應將其低動(dòng)作值保持在300mA，其間隔時(shí)間不宜超出0.3s，從而在低壓安全用電監測系統運行期間，可對剩余電流進(jìn)行細致監測，便于工作人員隨時(shí)根據剩余電流監測結果判斷是否存在停電隱患。此外，在系統中還需要借助無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)運行數據，并有效降低同頻干擾事件的發(fā)生率。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下還可增加電網(wǎng)運行的穩定性，進(jìn)而在電流輸送階段也能實(shí)現高質(zhì)量輸送，確保用戶(hù)使用的電能質(zhì)量符合實(shí)際要求。

       物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將電網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相連，以此借助先進(jìn)技術(shù)實(shí)現電網(wǎng)的有效管控與動(dòng)態(tài)監測。在設計基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的低壓安全用電監測系統時(shí)，還需要根據低壓用電行為的具體流程打造物聯(lián)網(wǎng)架構體系，以此確保在實(shí)踐中監測系統能夠展現出顯著(zhù)優(yōu)勢，實(shí)現電網(wǎng)的智能化監測。在物聯(lián)網(wǎng)架構體系中應涵蓋下述四個(gè)部分：其一，主站集中監測模塊；其二，電能質(zhì)量監測模塊；其三，短路監測；其四，通信反饋。

       在上述四個(gè)重要組成部分中，主站集中監測主要是通過(guò)獲取電能質(zhì)量監測數據與安全用電行為信息的方式，經(jīng)過(guò)科學(xué)分析對其潛在故障與危險性進(jìn)行驗證識別，這樣可確保低壓電氣設備在有效評估下改善其性能，避免突發(fā)安全事故影響用戶(hù)用電安全性。而在電能質(zhì)量監測環(huán)節，它可對用電異常行為，比如插座不匹配、私拆設備、錯誤接線(xiàn)等，系統可對此模塊中接收到的有效信息遞交給電網(wǎng)主站，并給出相關(guān)指令予以管控。在短路監測中，系統具體是結合電網(wǎng)終端的電流波形予以監測，并在計算機算法協(xié)助下對短路故障實(shí)施定位，這樣一來(lái)，電網(wǎng)主站可及時(shí)獲取短路信息，便于實(shí)現短路故障的順利排查。在通信反饋中，它可對電網(wǎng)負載率、線(xiàn)損能耗度以及故障原因給出可靠依據，并將信息反饋給主站，由此在一體化的管理中實(shí)現電網(wǎng)線(xiàn)路的科學(xué)預警，幫助工作人員隨時(shí)掌控電能質(zhì)量情況。

       在設計低壓安全用電監測系統時(shí)，除了需要保證用電行為的安全性與低壓電氣設備安全，還需要借助安全保護技術(shù)實(shí)現系統通信數據的安全保障，以免影響電網(wǎng)運行穩定性。具體包括以下內容：

       （1）認證安全防護，現今為了保證系統通信數據處在安全防護狀態(tài)下，常需要借助“設置密鑰"的形式增強系統安全性，這樣可降低數據竊取風(fēng)險，并且也可對重要數據予以特殊防護。在認證方面所采用的防護技術(shù)主要是在低壓電氣設備與系統間傳遞信息時(shí)，對數據進(jìn)行加密處理，只有通過(guò)認證后方可順利獲取有效信息，確保信息在傳遞期間不會(huì )受網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的影響而發(fā)生丟失現象。

       （2）信息交換防護，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設計低壓安全用電監測系統時(shí)，還需要在信息關(guān)聯(lián)端口處分別設置防護裝置，包括對信息進(jìn)行轉換操作，將其轉換為“隨機數字"，待破解后方可知曉通信內容，避免在信息傳遞期間受到外界干擾引發(fā)危險后果。

       從目前實(shí)踐應用中可發(fā)現：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在電力事業(yè)中有了廣泛的應用。比如江蘇省某供電企業(yè)專(zhuān)門(mén)研發(fā)了“用戶(hù)側需求防護平臺"，它借助手機軟件對數據傳輸動(dòng)態(tài)進(jìn)行監測，并且還可對用戶(hù)端需求予以了解，以此在強化數據防護效果的同時(shí)，也能提升供電服務(wù)質(zhì)量，促使用戶(hù)的需求得到及時(shí)響應。此外，智能插座、智能電表的推廣也為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用帶來(lái)了新的指引方向。為了保證電網(wǎng)系統在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)助下實(shí)現低壓安全用電，應結合增加數據安全防護有效性，以便在電網(wǎng)主站、用戶(hù)端、供電企業(yè)多方主體中實(shí)現信息的安全傳輸，促使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在低壓安全用電監測系統設計中發(fā)揮出重要效用，以此規避錯誤用電風(fēng)險。

        在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎上設計低壓安全用電監測系統期間，還可借助GPRS通信手段實(shí)現故障信息的準確化記錄，這樣才能增強電能質(zhì)量、剩余電流、過(guò)載短路等參數的在線(xiàn)監測準確性，確保電網(wǎng)系統在運行期間能為低壓電氣設備提供的供電電能，適當降低設備故障率，并且也能避免用戶(hù)頻繁發(fā)生停電現象影響用電體驗感。

設計者在系統建設項目中可增加“短路記錄"欄，并通過(guò)采集三相電流信號的方式，將其與三相波形進(jìn)行比較，由此了解是否存在短路故障。好比在短路故障出現后，三相電流中的B相電流將為“0"，在此信息下，可判斷線(xiàn)路已然出現短路故障，之后再有針對性的對導線(xiàn)、低壓斷路器進(jìn)行控制，促使過(guò)載電流控制在1200A之下，并高于500A，以免超出額定范圍引起電路故障問(wèn)題。

       此外，還可依據物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢開(kāi)發(fā)大數據監管平臺，以安科瑞開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)電力平臺為例，它具體包含統計分析、隱患管理、實(shí)時(shí)監控等功能，可在巡檢作業(yè)中對低壓電氣設備的隱患處理結果與隱患類(lèi)型做出科學(xué)分析，并在信息導航功能下對故障位置進(jìn)行確定，根據監測結果予以記錄，以便相關(guān)人員后續管理工作中能夠隨時(shí)了解故障詳情。在實(shí)時(shí)監控部分，可對電網(wǎng)項目的建設地址以及低壓電氣設備的安裝情況與潛在故障加以監測管理，同時(shí)將實(shí)時(shí)數據傳輸給管理部門(mén)，以此參照管理部門(mén)的建議進(jìn)行電網(wǎng)項目的更改。通常而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現智能化監測與一體化管理的重要依托，若能將其應用于低壓安全用電監測系統中，有助于保障電能質(zhì)量，降低故障發(fā)生率。

       Acrelcloud-6000安全用電云管理系統能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、報警、記錄，并且通過(guò)云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數據、透傳指令，并時(shí)間顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)。通過(guò)對上傳至云端的數據進(jìn)行分析，為用戶(hù)提供火災隱患的相關(guān)數據，能夠及早的發(fā)現問(wèn)題并實(shí)施排查，避免火災的發(fā)生。另一方面，云平臺提供超大容量的信息儲存及穩定的服務(wù)，提升了服務(wù)質(zhì)量，對用戶(hù)的長(cháng)遠發(fā)展具有戰略意義。此外，該系統通過(guò)集中監控，使得數據通過(guò)每個(gè)節點(diǎn)的4G網(wǎng)絡(luò )傳輸至云端集中式管理和監控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠對采集的信息進(jìn)行統一的監控和管理。