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(jiān)測系統(tǒng)是保障用電質量的重要依托，也是增強用電安全性的根本依據。而在其中應用物聯(lián)網技術，可進一步提升監(jiān)測的有效性。在此之上，文章簡要分析了低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)的設計基準與監(jiān)測內容，并通過科學制定系統(tǒng)建設方案、打造物聯(lián)網架構體系、有效引入安全保護技術、實現(xiàn)準確化信息記錄等要點，以此提高低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)的應用水平，擴大其監(jiān)測范圍。

關鍵詞：物聯(lián)網技術；低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)；短路故障

自2009年，國家電網開始開展智能電網項目。物聯(lián)網技術作為第三次信息科技革命的重要產物，它在眾多領域中都有涉獵，并發(fā)揮著重大效用。而在電網運行期間，若能依靠物聯(lián)網技術實現(xiàn)低壓用電的安全監(jiān)測，可在原有基礎上提升監(jiān)測質量，以此確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。據此，應充分結合物聯(lián)網技術設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)改造規(guī)劃，以便在物聯(lián)網技術的支持下實現(xiàn)用電信息的監(jiān)測，降低系統(tǒng)故障率，提供電能。

在設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)時，需要考慮到改造后的系統(tǒng)是否具備突出的經濟性特征，以免增加電網公司的運營負擔。同時，還應依靠物聯(lián)網技術在智能電網中為其提供多元化增值業(yè)務，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，促使用戶的用電質量能在智能化監(jiān)測中實現(xiàn)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，從而促使整個電網公司擁有更高的綜合效益。

用電安全是保障人民財產安全的基本內容。低壓用電是指斷路器、插座、漏電開關吹風機等設備的用電行為，而在設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)時，無論是引進物聯(lián)網技術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(tǒng)的可操作性。以往在故障排除期間，常在出現(xiàn)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，而且還會對用戶的生命安全帶來威脅。因此，在全新設計中應當以一種“動態(tài)監(jiān)測"的理念針對電網故障實施“及早預防"，即在出現(xiàn)潛在隱患前即可經由預警裝置給出提示，以便在較佳時間內提高維修效率，降低用電危險事件的發(fā)生率，終實現(xiàn)低壓電氣設備的穩(wěn)定運行。

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

低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)實際上是借助物聯(lián)網平臺實現(xiàn)內外電源系統(tǒng)的統(tǒng)籌管理，并結合在線監(jiān)測裝置針對電網相關參數如電壓值、電流值、負載率予以密切監(jiān)測，由此降低電網系統(tǒng)故障的發(fā)生率。同時，在移動程序支持下，還可為相關人員提供“關聯(lián)式"管理服務，即無論是否身在供電現(xiàn)場，都可經由監(jiān)測系統(tǒng)實施操作行為，以此消除不安全因素。

目前，系統(tǒng)的建設已逐步朝著個性化方向發(fā)展，這也是提升電能質量與供電服務的關鍵步驟。比如針對航天醫(yī)療領域的用電，其質量略高于其它民用住宅，一旦提供的電能質量與預期要求不一致，將不利于相關領域順利完成工作任務，甚至降低電力資源的利用率。此外，電能質量不達標還可受電網污染事件的影響而形成電能質量問題。故而，可借助監(jiān)測系統(tǒng)隨時關注電能質量變化情況。

在利用低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測剩余電流時，可參照監(jiān)測結果對系統(tǒng)接地故障與過流保護動作起到一定的協(xié)調作用，進而為斷路器無法正常運行提供解決依據，確保相關人員經由監(jiān)測系統(tǒng)可對低壓電氣設備的運行狀態(tài)實施有效監(jiān)測。剩余電流實則是中線與相線的矢量和未*消除成為零的線路，在出現(xiàn)剩余電流后，易產生漏電現(xiàn)象，進而對用電安全性帶來威脅。因此，可在監(jiān)測系統(tǒng)輔助下快速知曉剩余電流數值，以此有方向性的予以檢測。

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

在對過載電流予以監(jiān)測時，也是為了增加低壓用電的安全性。由于電流經過電網線路時，會出現(xiàn)放熱反應，進而引起導線升溫，在其超出安全載流時，將誘發(fā)電流過載現(xiàn)象，不利于導線的安全防護，甚至會在長期出現(xiàn)過載電流的情況下引起火災。對此，若能基于物聯(lián)網技術設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)，可對過載電流現(xiàn)象給予密切關注，在適當的時間里控制載流，防止導線燒毀增加用電危險性。基于此，低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)的建設很有必要。

在低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)建設期間應用物聯(lián)網技術時，需要科學制定可行性建設方案，以此參照相關規(guī)定逐步完成改造任務。比如在針對剩余電流予以監(jiān)測時，可在系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)采用“分級保護"的方法，削弱漏電現(xiàn)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，保障用戶用電質量，孝義供電企業(yè)曾在2019年專門針對剩余電流采取了相關措施，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%。結合相關經驗可將剩余電流監(jiān)測納入到系統(tǒng)監(jiān)測內容中，由此為其制定可行性建設規(guī)劃，終避免用戶受漏電現(xiàn)象的干擾而無法獲得良好的用電體驗。在該方案中需要切實找到引起跳閘（漏電）的根本原因，并增設保護器，專門針對剩余電流予以重點保護。

國網吉安供電企業(yè)也曾就剩余電流給出整改建議，利用落實職責、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(qū)內，并將末級保護器置于客戶端中，這種逐級保護的形式不但有利于降低故障率，而且還能幫助用戶規(guī)避停電風險。其中應注意的是，在設定剩余電流額定標準時，應將其低動作值保持在300mA，其間隔時間不宜超出0.3s，從而在低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)運行期間，可對剩余電流進行細致監(jiān)測，便于工作人員隨時根據剩余電流監(jiān)測結果判斷是否存在停電隱患。此外，在系統(tǒng)中還需要借助無線通信技術，實時采集電網運行數據，并有效降低同頻干擾事件的發(fā)生率。在物聯(lián)網技術的支持下還可增加電網運行的穩(wěn)定性，進而在電流輸送階段也能實現(xiàn)高質量輸送，確保用戶使用的電能質量符合實際要求。

物聯(lián)網技術是將電網與互聯(lián)網技術相連，以此借助先進技術實現(xiàn)電網的有效管控與動態(tài)監(jiān)測。在設計基于物聯(lián)網技術的低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)時，還需要根據低壓用電行為的具體流程打造物聯(lián)網架構體系，以此確保在實踐中監(jiān)測系統(tǒng)能夠展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，實現(xiàn)電網的智能化監(jiān)測。在物聯(lián)網架構體系中應涵蓋下述四個部分：其一，主站集中監(jiān)測模塊；其二，電能質量監(jiān)測模塊；其三，短路監(jiān)測；其四，通信反饋。

在上述四個重要組成部分中，主站集中監(jiān)測主要是通過獲取電能質量監(jiān)測數據與安全用電行為信息的方式，經過科學分析對其潛在故障與危險性進行驗證識別，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)安全事故影響用戶用電安全性。而在電能質量監(jiān)測環(huán)節(jié)，它可對用電異常行為，比如插座不匹配、私拆設備、錯誤接線等，系統(tǒng)可對此模塊中接收到的有效信息遞交給電網主站，并給出相關指令予以管控。在短路監(jiān)測中，系統(tǒng)具體是結合電網終端的電流波形予以監(jiān)測，并在計算機算法協(xié)助下對短路故障實施定位，這樣一來，電網主站可及時獲取短路信息，便于實現(xiàn)短路故障的順利排查。在通信反饋中，它可對電網負載率、線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現(xiàn)電網線路的科學預警，幫助工作人員隨時掌控電能質量情況。

在設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)時，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實現(xiàn)系統(tǒng)通信數據的安全保障，以免影響電網運行穩(wěn)定性。具體包括以下內容：

（1）認證安全防護，現(xiàn)今為了保證系統(tǒng)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(tǒng)安全性，這樣可降低數據竊取風險，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主要是在低壓電氣設備與系統(tǒng)間傳遞信息時，對數據進行加密處理，只有通過認證后方可順利獲取有效信息，確保信息在傳遞期間不會受網絡技術的影響而發(fā)生丟失現(xiàn)象。

（2）信息交換防護，基于物聯(lián)網技術設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)時，還需要在信息關聯(lián)端口處分別設置防護裝置，包括對信息進行轉換操作，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。

從目前實踐應用中可發(fā)現(xiàn)：物聯(lián)網技術已在電力事業(yè)中有了廣泛的應用。比如江蘇省某供電企業(yè)專門研發(fā)了“用戶側需求防護平臺"，它借助手機軟件對數據傳輸動態(tài)進行監(jiān)測，并且還可對用戶端需求予以了解，以此在強化數據防護效果的同時，也能提升供電服務質量，促使用戶的需求得到及時響應。此外，智能插座、智能電表的推廣也為物聯(lián)網技術的應用帶來了新的指引方向。為了保證電網系統(tǒng)在物聯(lián)網技術協(xié)助下實現(xiàn)低壓安全用電，應結合高新技術增加數據安全防護有效性，以便在電網主站、用戶端、供電企業(yè)多方主體中實現(xiàn)信息的安全傳輸，促使物聯(lián)網技術在低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)設計中發(fā)揮出重要效用，以此規(guī)避錯誤用電風險。

在物聯(lián)網技術基礎上設計低壓安全用電監(jiān)測系統(tǒng)期間，還可借助GPRS通信手段實現(xiàn)故障信息的準確化記錄，這樣才能增強電能質量、剩余電流、過載短路等參數的在線監(jiān)測準確性，確保電網系統(tǒng)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，并且也能避免用戶頻繁發(fā)生停電現(xiàn)象影響用電體驗感。

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

此外，還可依據物聯(lián)網技術的優(yōu)勢開發(fā)大數據監(jiān)管平臺，以安科瑞開發(fā)的物聯(lián)網電力平臺為例，它具體包含統(tǒng)計分析、隱患管理、實時監(jiān)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型做出科學分析，并在信息導航功能下對故障位置進行確定，根據監(jiān)測結果予以記錄，以便相關人員后續(xù)管理工作中能夠隨時了解故障詳情。在實時監(jiān)控部分，可對電網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(jiān)測管理，同時將實時數據傳輸給管理部門，以此參照管理部門的建議進行電網項目的更改。通常而言，物聯(lián)網技術是實現(xiàn)智能化監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)中，有助于保障電能質量，降低故障發(fā)生率。

Acrelcloud-6000安全用電云管理系統(tǒng)能夠對剩余電流、設備溫度、故障電弧等電氣故障進行實時監(jiān)控、報警、記錄，并且通過云端的遠程控制。設備與云端的通訊方向不受限制，能上傳數據、透傳指令，并時間顯示實時狀態(tài)。通過對上傳至云端的數據進行分析，為用戶提供火災隱患的相關數據，能夠及早的發(fā)現(xiàn)問題并實施排查，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(wěn)定的服務，提升了服務質量，對用戶的長遠發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。此外，該系統(tǒng)通過集中監(jiān)控，使得數據通過每個節(jié)點的4G網絡傳輸至云端集中式管理和監(jiān)控，主控端布置于城市消防大隊，從而能夠對采集的信息進行統(tǒng)一的監(jiān)控和管理。