淺談基于智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架

摘 要：文章介紹了“智慧用電”與“LZ電氣監控系統”的組織框架、工作原理和使用局限性。結合我國2011—2016年電氣火災統計數據，宏觀(guān)分析了2011—2016年電氣火災的發(fā)展趨勢，針對電氣火災高發(fā)的現狀，進(jìn)而根據我國電氣安全隱患排查的要求，在目“處方式”電氣檢測的基礎上，建立基于智慧電氣的電氣火災隱患排查與反饋平臺的體系框架。

關(guān)鍵詞：電氣火災；電氣安全檢測；電氣隱患反饋；電氣監控；電氣防火平臺
 
 
0引言
2011—2016年，我國共發(fā)生電氣火災52.4萬(wàn)起，造成3 261人死亡、2 063人受傷，直接經(jīng)濟損失92億余元，均占全國火災總量及傷亡損失的30%以上；其中，重、特大電氣火災17起，占重、特大火災總數的70%。電氣防火已成為我國當火災預防工作中的一項艱巨和重要的工作。
為減少電氣火災隱患，提高電氣產(chǎn)品的安全性十分重要[1]。違章用火用電、電氣線(xiàn)路老化、人為違反消防安全管理制度和消防安全措施不落實(shí)等，都可能產(chǎn)生安全隱患。伴隨電力的廣泛應用，電氣設備在各行各業(yè)的普及，電氣設備的安裝不恰當，使用不合理，維修不及時(shí)，這會(huì )造成電能浪費，甚至會(huì )引發(fā)電氣火災事故，危及人身安全，帶來(lái)重大損失。隨著(zhù)科技進(jìn)步，各國都在積極研究并不斷推出先進(jìn)的電氣安全技術(shù)，完善和修訂電氣安全技術(shù)標準和規程。但是對于電氣火災隱患的排查與反饋，只停留在“處方式”排查的階段。電氣安全檢測工作還有許多的不足和漏洞，因此，建立電氣安全隱患排查及反饋框架尤為重要。
 
1 電氣火災發(fā)展趨勢 
據消防局統計，2011—2016年全國接報火災總數目為159.5萬(wàn)起，因火災死亡總人數為8 437人。其中，電氣安全隱患和違規電氣操作引起的火災數目居高不下。具體數據如表1所示[2]。
表1 2011—2016年火災情況統計
 
 
從起火原因的調查結果看，2013年內電氣火災比例高，違反電氣安裝使用規定等引發(fā)的火災共11.6萬(wàn)起，死亡745人，受傷538人，分別占總數的29.7%，35.3%和32.9%；2014年因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災占總數的27.4%，因生活用火不慎引發(fā)的占18.1%；到2015年，電氣仍是引發(fā)火災的主要原因，有10.5萬(wàn)起火災是由于違反電氣安裝使用規定引發(fā)的，占總數的30.2%，尤其是較大火災中有55.9%是由于電氣原因引發(fā)，2起重大火災和1起特別重大火災是電氣原因引發(fā)；2016年全年，從較大火災的起火原因看，電氣29起。如圖1所示，電氣火災總數在2013年形成“小高峰”的原因有：一些城鄉結合部、小城鎮等區域消防基礎設施“欠賬”較多、單位消防管理滯后、火災隱患集中，消防安全問(wèn)題日益凸顯，火災明顯多發(fā)。其次，城鄉結合部大火較多，例如北京市朝陽(yáng)區小武基村京中發(fā)汽配城火災、吉林寶源豐禽業(yè)有限公司火災爆炸事故等都發(fā)生在城鄉結合部。這一方面是農村消防工作相對薄弱，很多火災并未被及時(shí)統計；另一方面則是由于我國農業(yè)生產(chǎn)的電氣化率還比較低。隨著(zhù)現代化電氣產(chǎn)品的推進(jìn)，電氣火災的上升空間和防治電氣火災的壓力較大。
圖1 電氣火災情況折線(xiàn)圖
 
 
2 我國電氣隱患排查現狀 
我國結合《國家電氣設備安全技術(shù)規范》GB19517—2009、《電氣裝置安裝規程》GB50169—2006、《建筑電氣防火檢測技術(shù)規范》SZDB/Z 139—2015和《用電安全導則》GBT13869—2017，電氣設備安全隱患排查項目有：電氣系統的帶電設備紅外診斷、接地電阻檢測、剩余電流動(dòng)作保護裝置檢測、絕緣電阻檢測、變配電系統建筑接線(xiàn)端子的安裝情況、室內低壓配電線(xiàn)路情況和動(dòng)力及照明配電箱、吊頂內線(xiàn)路敷設、電氣設備接地和等電位聯(lián)結。每個(gè)項目分級A，B，C 3個(gè)等級，火災隱患危險性依次減弱[3]。且電氣設備應符合《GB4706》電器安全標準測試要求，測試項目有：耐壓、絕緣、接地、泄漏、低壓?jiǎn)?dòng)、功率。
現行的“處方式”電氣安全隱患排查分為配電裝置系統、用電設備系統、配電線(xiàn)路系統和接地系統四大部分，仍側重于電氣在安裝、使用、維護3個(gè)方面的安全檢測工作。得出建筑整體在不同階段的電氣火災危險性以及作出整改方案，并反饋給用戶(hù)。一般針對排查項目對建筑的電氣安全性進(jìn)行初步的評價(jià)，并根據具體情況作出整改方案，提供給委托方。
但從排查時(shí)的表格數量來(lái)看，一個(gè)建筑面積在10 000 m2的教學(xué)建筑，按照80%的抽測率進(jìn)行安全隱患的排查并記錄，終記錄的表格繁多。其次，使用不同的標記作為隱患的分類(lèi)（單項檢測內容中“√”表示適用或檢測項目正常；單項檢測內容中“×”表示不適用或檢測項目存在隱患；單項檢測內容中“--”表示不適用或無(wú)此檢測項目）。重復內容的記錄會(huì )掩蓋隱患的記錄標記，在后期查看統計隱患數量時(shí)，也帶來(lái)一定的工作量。
 
3 電氣監控系統現狀
3.1 智慧安全用電監控系統
智慧安全用電監控系統是通過(guò)聲光報警、手機APP、短信報警、手機通知等提醒方式提醒用戶(hù)用電系統的安全狀態(tài)。通過(guò)對數據的積累及深度挖掘，從“描述出報警”到“確診出原因”，建立起有效的預警機制，防患于未然。并提供故障原因分析報告，供管理層決策、化管理流程及制定維修計劃。實(shí)現從供電側到用電側全生命周期的管理，全面保障用電安全。針對電氣火災的嚴峻形勢，基于對電氣安全事故成因的深入研究。一方面主要采取對電氣產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，物流銷(xiāo)售，售后使用的嚴格要求，電器產(chǎn)品經(jīng)過(guò)QS質(zhì)量安全認證才可以使用[4]。另一方面，運用“智慧用電”[5]的方式，及時(shí)處理終端的電氣大數據，電氣火災隱患管理平臺和電氣火災治理綜合一體化服務(wù)。通過(guò)智能傳感終端采集、上傳電氣線(xiàn)路實(shí)時(shí)運行數據；預警平臺發(fā)現電氣火災隱患，并將隱患信息推送給用戶(hù)；管理平臺監管隱患信息，并向 監管部門(mén)提供電氣火災隱患風(fēng)險評估報告；開(kāi)展線(xiàn)下專(zhuān)業(yè)治理綜合服務(wù)，排查治理隱患。終形成電氣火災隱患從發(fā)現、監管到治理的有效閉環(huán)，如圖2所示。
圖2 “智慧用電”示意
 
3.2 LZ電氣安全與能效管理系統
譚世立等[6]總結了電氣火災監控系統應用現狀，分析存在的主要問(wèn)題及成因。在此基礎上，基于“深度挖掘、充分暴露、在線(xiàn)監測和引導節電”的理念，提出LZ電氣安全與能
效管理系統（見(jiàn)圖3）。
圖3 LZ電氣安全系統
 
LZ電氣安全系統以云計算、物聯(lián)網(wǎng)和智能化的泛終端為背景，以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、模糊控制等智能化技術(shù)為基礎，以富有創(chuàng )新性的一系列專(zhuān)有技術(shù)為核心，面向樓宇、倉庫、廠(chǎng)房、站點(diǎn)等建筑群內的低電壓配電網(wǎng)絡(luò )，建設實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò )化、集中化和精細化的電氣火災智能管理系統，實(shí)現電氣系統、維護人員、管理部門(mén)和用電者之間的有機結合，形成實(shí)時(shí)監測、督導、預警和綜合評價(jià)的電氣安全與能效管理新模式。該系統致力于改變現有孤島管理模式，為管理人員和維護人員提供直達電氣系統的信息通道，通過(guò)深度挖掘隱患、*暴露隱患，達到有效消除隱患的目的。
3.3 目電氣監控局限性
以上電氣火災監控系統可以非常，且能夠全天候監測電氣線(xiàn)路中的漏電和溫度情況以及參數的變化。當線(xiàn)路發(fā)生了異常的情況時(shí)，迅速發(fā)出報警信號并且準確的定位故障發(fā)生的地點(diǎn)，然后通知電氣專(zhuān)業(yè)人員來(lái)及時(shí)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)。電氣火災監控系統雖然比傳統的技術(shù)手段為有效，但是目依然存在許多的不足，還有很大的改進(jìn)空間。
（1）功能單一。偏重于狀態(tài)監測及報警保護，缺乏故障診斷、故障分析、趨勢預測等智能分析功能。
（2）監測面窄。缺乏電纜的溫度分布式和線(xiàn)式，以及高壓設備的狀態(tài)監測，只偏重于低壓的設備的狀態(tài)監測，卻忽視了工業(yè)領(lǐng)域的預防。
（3）網(wǎng)絡(luò )化水平低。無(wú)法實(shí)現信息的對外共享發(fā)布，并且不能組建遠程的監測及管理系統。
（4）智能化未實(shí)現。未全部實(shí)現數字化及智能化，同時(shí)系統缺乏智能分析功能。
（5）可視化不足。缺少圖形化及其他為直觀(guān)的監測報警手段。
 
4 電氣隱患排查與反饋體系 
結合現有的電氣安全隱患排查手段和電氣安全監控系統的發(fā)展與進(jìn)步，建立“檢測—評價(jià)—反饋”三位一體的智慧電氣安全體系，實(shí)現“智慧化”電氣隱患排查，可以針對不同的檢測對象，制定不同的排查檢測表。檢測內容不變，檢測權重相應改變。主要有以下幾個(gè)方面。
（1）由“處方式”轉“智慧化”。電氣隱患排查數據記錄過(guò)于冗雜，可以采用只記錄安全隱患的方法，縮短工作量的同時(shí)，提高檢測效率。
（2）由“單一化”轉“智慧化” 。除了人工進(jìn)行必要的隱患排查檢測以外，利用“物聯(lián)網(wǎng)”分區管理，利用LZ系統實(shí)施監控，保證電氣設備的安全工作和定期維修保養，實(shí)現“智慧化”電氣檢測監控反饋機制一體化和電氣故障診斷、故障分析、趨勢預測等智能分析功能。
（3）由“被動(dòng)接受”轉“主動(dòng)反饋”。部分檢測出的安全隱患是致命性的，而往往做不到快捷反饋。這時(shí)需要記錄安全隱患的具體位置和檢測時(shí)間，可以在檢測高危的項目欄中添加反饋標記，實(shí)現信息的對外共享發(fā)布。
（4）完善電氣安全隱患排查與反饋機制，做到“檢測—評價(jià)—反饋”三位一體，如圖4所示。“智慧化”電氣隱患排查與反饋機制—檢測到位，將數據輸送至火災隱患預警平臺，實(shí)現早發(fā)現、早反饋、早知曉、早處理的初步反饋機制；結合智慧用電的思想，隱患統一實(shí)行管理，分析結果，為進(jìn)一步評價(jià)危險性奠定基礎；實(shí)現所有的隱患數據可以時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò )云端數據查找，客戶(hù)方可以在終端數據庫中獲得電氣安全隱患的詳細數據；LZ電氣安全監控系統可以保證后期對于隱患電氣的即時(shí)安全數據的采集、量化、反饋。
圖4 智慧電氣隱患排查與反饋
 
 
5安科瑞安全用電云平臺與選型
5.1安科瑞安全用電云平臺介紹
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。
 
 
 
 
具體功能如下：
5.1.1安全用電監管服務(wù)系統包含安全用電管理云平臺、電腦終端顯示系統、手機APP、漏電探測器、漏電互感器、電流互感器等。
    5.1.2安全用電監管服務(wù)系統平臺能展示剩余電流、溫度、電流等電氣安全參數的實(shí)時(shí)監測數據及變化曲線(xiàn)、歷史數據與變化曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)報警數據等，能實(shí)時(shí)顯示現場(chǎng)服務(wù)次數、排除隱患數、未排除隱患數、報警未處理數、常規巡檢及產(chǎn)品維護等數據，監管數據能保存十年以上。
    5.1.3手機APP軟件同時(shí)具有IOS版本和安卓版本，能通過(guò)手機APP對每條報警記錄進(jìn)行呼叫，便于緊急情況下能盡快通知用電單位。
    5.1.4能對各個(gè)單位及設備的電氣安全運行情況進(jìn)行自動(dòng)統計和分析評估，并隨時(shí)展示電氣安全運行分析報告。
    5.1.5監控探測終端產(chǎn)品滿(mǎn)足國家法律法規和有關(guān)技術(shù)標準（GB14287.2《剩余電流式電氣火災監控探測器》和GB14287.3《測溫式電氣火災監控探測器》）的要求，并通過(guò)國家消防產(chǎn)品質(zhì)量監測檢驗中心提供的消防3C認證。
    5.1.6漏電探測器能同時(shí)探測剩余電流、四路溫度、三相電流等參數值，并能通過(guò)無(wú)線(xiàn)以移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )接入安全用電監管系統平臺。
 
5.2漏電火災監控探測器
 
 

 
5.3故障電弧探測器
安科瑞故障電弧產(chǎn)品型號代碼為AAFD，共有兩種電流等級，可監測回路故障電弧的發(fā)生，并及時(shí)預警，提醒用戶(hù)處理，防止電弧導致的火災的發(fā)生。
AAFD可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，該產(chǎn)品不可在同一臺AF-GSM400下與ARCM混接。如圖：
 
 
 
5.4限流式保護器
安科瑞限流式保護器型號代碼為ASCP200-1，有三種電流等級，可監測回路短路過(guò)載等故障信息，發(fā)生故障時(shí)預警和產(chǎn)生滅弧效果，防止電弧導致的火災的發(fā)生。
ASCP200-1可配合AF-GSM400使用并接入安全用電平臺，也能夠通過(guò)插入SIM卡直接上傳到平臺。
以下是ASCP200-1的主要功能：
5.4.1短路保護功能。保護器實(shí)時(shí)監測用電線(xiàn)路電流，當線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
5.4.2過(guò)載保護功能。當被保護線(xiàn)路的電流過(guò)載且過(guò)載持續時(shí)間超過(guò)動(dòng)作時(shí)間（3…60秒可設）時(shí)，保護器啟動(dòng)限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
5.4.3表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器啟動(dòng)超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。
5.4.4過(guò)、欠壓保護功能。當保護器檢測到線(xiàn)路電壓過(guò)壓或欠壓時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
5.4.5配電線(xiàn)纜溫度監測功能。當被監測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
5.4.6漏電流監測功能。當被監測的線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設置是否啟動(dòng)限流保護。
5.4.7保護器具有1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到后臺監控系統，實(shí)現遠程監控。
 
5.5剩余電流互感器
 
 
5.6 AF-GSM400-2G/4G無(wú)線(xiàn)上傳模塊
AF-GSM400-2G/4G/CE模塊是一款2G/4G有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)模塊，該無(wú)線(xiàn)模塊為安全用電云平臺模塊。
AF-GSM400接入每塊儀表所需流量為20M/月，單個(gè)模塊多可以接入30塊儀表。默認上傳間隔2分鐘，如發(fā)生報警，會(huì )實(shí)時(shí)上傳數據。
 
5.7溫度傳感器
 
溫度傳感器為一熱敏電阻NTC，它提供0-120°的溫度監控基準，可以用來(lái)監測線(xiàn)纜或配電箱體的溫度，提供溫度保護。
 
 
6 結語(yǔ) 
通過(guò)對“處方式”的電氣安全隱患排查表的研究與運用，采用對號入座、新思路及智慧化表格制作方式將電氣安全隱患記錄和處理過(guò)程變得易操作、處理過(guò)程有條理，效率高。LZ電氣安全與能效管理系統的使用使隱患及時(shí)發(fā)現，及時(shí)做出反饋，從而很大程度上化繁為簡(jiǎn)，解決了電氣隱患難以察覺(jué)的難題。
 
【參考文獻】
[1]曹順學(xué).消防產(chǎn)品技術(shù)標準與現行防火設計規范的銜接問(wèn)題[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2010（7）：636-637
[2]劉洪永.馬堯.基于智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架
[3]安科瑞安全用電管理云平臺手冊.2020.02版