淺談建筑樓宇電氣安全與能效管理的應用與選型

程瑜

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

摘要：本文從電氣安全監(jiān)控系統(tǒng)應用現狀，分析電氣安全事故隱患難以根除的原因入手，導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、功能和應用，得出結論：電氣安全與能效管理系統(tǒng)能及時有效地發(fā)現和消除“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，具有顯著的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：無線測溫；電氣設備；在線監(jiān)測

0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代的建筑的功能越來越完善，變配電工程、空調工程、機電工程、電梯工程、消防工程等工程設施設備與建筑體相結合，敷設的電氣線路變得更為復雜，火災隱患明顯增多。近來來平均每年發(fā)生建筑電氣火災事故約5萬起，在火災事中的占比約30％，電氣全安成為建筑安全管理的重要內容。

1建筑電氣安全管理的現狀

建筑電氣安全管理涉及面非常廣，是公共場所建筑設施、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用火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)，有關資料顯示，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。

1.1大量電氣安全隱患在電氣安全孤島化管理模式下難以根除

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、技術手段和工作責任心等方面難以與電氣安全管理的要求還有一定差距，經常出現老的電氣安全隱患還沒發(fā)現、新的電氣安全隱患又進一步形成的現象。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“孤島化”管理模式是電氣安全隱患得以存續(xù)的主要原因。

1.2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：我國樓宇建筑低壓配電系統(tǒng)由沒有技術能力的業(yè)主敷設并管理，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)特別是居民戶內配電系統(tǒng)，屬于在消防檢收完結后業(yè)主開展的裝修工程；業(yè)主在進得裝修時又因專業(yè)、技術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)。

1.3現有的監(jiān)測手段、技術措施與管理系統(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測。技術措施：例如技術參數的門限值存在人為調高門限值現象，監(jiān)測系統(tǒng)形同虛設；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。

2?電氣安全與能效管理

2.1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、倉儲設施、公共站點等）內的低電壓配電系統(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、監(jiān)測、預警和綜合評價的電氣安全與能效管理相結合的全新管理模式。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。

2.2樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的架構

電氣安全與能效管理系統(tǒng)的包括監(jiān)控中心、子系統(tǒng)、網絡和監(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)網與監(jiān)控中心聯(lián)結，管理人員和運行維護人員可通過電腦、手機等終端設備進行全過程多方位實時監(jiān)測。

2.3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)能實現提前發(fā)現、綜合分析、逐級預警、大范圍監(jiān)控、在線管理等功能。

(1)提前發(fā)現：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)中的電氣技術參數，監(jiān)測電氣系統(tǒng)中的突發(fā)事件，分析配電系統(tǒng)中線路和設備的安全狀況，實現對短路、漏電、過壓、過流等技術指標以及線路老化、亂拉亂接等電氣安全隱患的提前發(fā)現。(2)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)逐級預警：將電氣安全分析的中的紅色預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警信息后，在限定時段內處置并反饋處置結果，否則系統(tǒng)將進行二次警示。(4)大范圍監(jiān)控：管理部門可通過電腦、手機等終端設備，進行全過程多方位監(jiān)控。(5)在線管理：管理人員和運行維護人員在終端設備上查詢、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。

2.4樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)的應用

樓宇建筑電氣安全與能效管理系統(tǒng)突破了現有用電安全管理和用電安全設備管理模式，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。

3安科瑞企業(yè)能源管控系統(tǒng)概述

建立高效的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對建筑各類耗能設備能耗數據進行實時測量，對采集數據進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經濟指標及績效考核指標，發(fā)現能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。

（1）搭建數據中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；

（2）排碳數據化：通過系統(tǒng)可實現建筑單位內人均能耗分析（包括水、電、能量），實現低碳辦公數據化；

（3）區(qū)域能效比：實現建筑單位內區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；

（4）同期能效比：實現同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數據分析；

（5）能耗評估管理：按照能源消耗定額標準約束值、標準值、引導值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標；

（6）能耗競爭排名：各個功能區(qū)能耗對比，實現能耗排名，增強工作人員的節(jié)能意識；

（7）對能耗的使用數據進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據；

（8）能耗數據采集，隨時查詢，并根據采集數據進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4安科瑞產品選型

名稱	型號	圖片	功能
防孤島保護裝置	AM5SE-IS		三段式過流保護（可經低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖） 低電壓跳閘 零序過壓保護（跳閘/告警） 逆功率保護 頻率保護（低頻減載/高頻保護） 后加速過流保護（可經低電壓閉鎖） 控制回路斷線告警 FC 回路配合的過流閉鎖功能 非電量保護（跳閘/告警） 檢同期 CT 斷線告警 檢修狀態(tài)閉鎖
智能網關	Anet系列		8個RS485串口2kV隔離，2個以太 網接口，支持ModbusRTU、 IEC-60870-5-101/103/104、 CJ/T188、DL/T645等通訊協(xié)議設備 的接入，支持ModbusRTU、 ModbuaTCP、IEC-60870-5-104等上 傳協(xié)議、支持多中心不同數據服務 要求，支持斷點續(xù)傳，裝置電 源：220VAC/DC。
多功能網絡電力儀表	APM520		具有三相(I、U、kW、kyar、kWh、kvarh、Hz、cas中)、電能統(tǒng)計、電能質 量分析(包括諧波、間諧波、閃變)、故障錄波功能(包括電壓暫升暫降中斷、沖擊電流等記錄)、事件記錄功 能及網絡通訊等功能，主要用于電網供電質量的綜合監(jiān)控。該系列儀表配有功能豐富的DI/DO模塊、A0模 塊、無線通訊模塊、漏電測溫模塊，可以靈活實現電氣回路全電量測量及開關狀態(tài)監(jiān)控
	APM8		具有全電量測量，電能統(tǒng)計，電能質量分析及網絡通訊等功能，主要用于對電網供電質量的綜合監(jiān)控診斷及電能管理。該系列儀表采用了模塊化設計，當客戶需要增加開關量輸入輸出，模擬量輸入輸出，SD卡記錄，以太網通訊時，只需在背部插入對應模塊即可。
	AEM96		三相多功能電能表，均集成三相電力參數測量及電能計量及考核管理，提供上24時、上31日以及上12月的電能數據統(tǒng)計。具有63次分次諧波與總諧波含量檢測，帶有開關量輸入和繼電器輸出可實現“遙信”和“遙控”功能，并具備報警輸出，可廣泛應用于多種控制系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)中。
智能操控裝置	ASD320 ASD300		面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;開孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收12個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
電氣防火限流式保護器	ASCP200-		短路限流保護、過載保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS 485通訊，1路GPRS或HB無線通訊，額定電流為0-40A可設。
			短路限流保護、過載保護、內部超溫限流保護、過欠壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測，1路RS485通訊，1路N或4G無線通訊，額定電流為0-63A可設。
故障電弧探測器	AAFD-DU		支持 32路故障電弧，外接故障電弧傳感器 支持 1路剩余電流，外接漏電互感器 支持 4路溫度，外接溫度傳感器 支持 2DI，2DO 聲光報警，LCD點陣液晶顯示 導軌式安裝，4模 上行：485通訊，連接至電氣火災主機 下行：1路二總線，連接至故障電弧探傳感器 可選配4G上傳功能
	AAFD-40Z-4G		支持 1故障電弧檢測； 支持 單相電壓/電流/電能等電參量檢測； 支持 1路繼電器輸出； 聲光報警，LCD點陣液晶顯示 導軌式安裝，485(2模)，4G(2模+1模) 485通訊，可連接電氣火災主機 支持1路剩余電流檢測，需外接剩余電流互感器 支持2路溫度檢測，需外接溫度傳感器 可選配4G上傳功能
故障電弧探測器	AAFD-DU		支持 32路故障電弧，外接故障電弧傳感器 支持 1路剩余電流，外接漏電互感器 支持 4路溫度，外接溫度傳感器 支持 2DI，2DO 聲光報警，LCD點陣液晶顯示 導軌式安裝，4模 上行：485通訊，連接至電氣火災主機 下行：1路二總線，連接至故障電弧探傳感器 可選配4G上傳功能
無線測溫	ARTM-Pn		面框96*96*17mm,深度65mm;開孔92*92mm;AC85-265V或DC100-300V供電； 一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議； 可接收60個ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
智能溫度巡檢儀	ARTM-8		開孔88*88mm嵌入式安裝；AC85-265V或DC100-300V供電；一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議；可接入8路PT100傳感器，適用于低壓開關柜電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場合的測溫；
	ARTM-24		35MM導軌安裝；AC85-265V或DC100-300V供電；一路上行RS485接口，Modbus協(xié)議；24路NTC或PT100、1路溫濕度測溫、2路繼電器告警輸出，用于低壓電氣接點、變壓器繞組、點擊繞組等場所測溫；
無線收發(fā)器	ATC450-C		可接收60個 ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。
	ATC600		ATC600有兩種規(guī)格；ATC600-C可接收240個 ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P傳感器數據。ATC600-Z做中繼透傳。
電池型無線測溫傳感器	ATE100M		電池供電，壽命≥5年；-50℃~+125℃;精度±1℃;470MHz,空曠距離150米； 32.4*32.4*16mm(長*寬*高)。

5結束語

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)網功能的排除電氣安全事故隱患的技術方案，是管理創(chuàng)新與現代信息技術融合的全新概念，能實現電氣監(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，具有顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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企業(yè)微電網設計與應用手冊.2022.05版.

張國順，史立輝.兩個起火點電氣火災原因調查分析[J].消防科學與技術，2912，31（12）.

審核編輯 黃宇