摘要:地鐵作為關系到人民群眾生命和財產安全的主要出行方式，其安全性備受關注，本文從預防火災的安全性角度出發，探索基于物聯網技術的智慧用電系統在地鐵低壓配電系統中的應用，達到消除潛在的電氣火災危險，實現“防患于未然”的目的。

　　關鍵詞 地鐵低壓配電系統;智慧用電;電氣火災

　　1現狀分析

　　從2019年國家*消防救援局公開數據顯示:2018年全國共接報火災23.7萬起，亡1407人，傷798人，直接財產損失36.75億元。火災事故中，仍以電氣火災比重大，據統計因違反電氣線路安裝使用規定引發的火災占總數的34.6%,4起重大火災中，3起為電氣引起。

　　地鐵系統的電氣線路繁雜，涉及通信、照明、動力等方面，運營時由不同的職能部門分管，且地鐵的工作環境較嚴峻，導致電氣火災發生的頻度大。1969年北京地鐵由于電動車短路引發的大火，導致3人死亡、300多人受傷，是我國嚴重的一次地鐵火災。：1995年10月28日阿塞拜疆巴庫地鐵因電動機車電路故障發生火災，導致558名乘客喪生，269人嚴重受傷。

　　雖然隨著技術的不斷進步，地鐵電氣系統的安全性日益提高，但電氣原因仍是目前地鐵火災的主要因素。

　　2電氣火災的成因分析及常規防控措施

　　現如今，電氣火災事故中由于故障電弧引起的火災占比80%~90%*電弧發生時，會瞬間產生高達3000-4000度的高溫，其足以引燃一切可燃物并造成重大火災事故發生，并且該類故障電弧不受常規斷路器等電路保護裝置的控制。故障電弧發生時，線路中的電壓會產生波動，電流也會發生突變，更易造成用電設備產生故障。

　　故障電弧的產生常常具有隱蔽性，事故苗頭不易被發現大部分故障電弧具有長期緩慢發生的特點，由此，提前對電氣火災隱患的監控防范具有重大意義。

　　但目前火災的常規防控措施，如火災探測系統、消防聯動制系統以及電氣火災監控系統主要的是起火/冒煙后對火情人防的管理，然而在相關措施中，防范隱患的措施極少出現，只有前期設計、現場布置等防止措施，防范技防措施欠缺。

　　3智慧用電系統

　　智慧用電系統是針對電氣火災頻發而創新的一套電氣火災預警和預防管理體系，它利用物聯網技術，實時發現電氣線路和用電設備存在的安全隱患并發出報警信號，起到了很好的防范火災的作用。它一般由終端檢測裝置、無線報警裝置、云管理平臺等組成，下面進行詳細的介紹。

　　3.1故障電弧探測系統

　　故障電弧探測系統有效地提高了故障電弧監控的準確性、 可靠性、穩定性，能彌補電氣火災監控系統存在的不足，消除 電氣火災防范的盲區，是電氣火災防范措施的重要組成部分。

　　3.2漏電火災探測系統

　　漏電火災監測系統通常由四個組成部分：漏電火災探測器、測量型電流互感器、剩余電流互感器和溫度傳感器。

　　漏電火災探測器的主要功能是通過對配電柜的電參量的監測，獲悉配電柜準確的用電數據訊息，通過對剩余電流和線纜溫度的監測，及時防范和避免由于線路漏電引發的火災隱患。而且漏電火災探測器本身兼具無線傳輸功能，能將電氣線路中漏電火災的隱患及時上傳至云監控平臺，用戶也可通過手機、電腦即時接收到報警訊息。測量型電流互感器的主要功能是配合漏電火災探測器采集回路電流。剩余電流互感器的主要功能是通過對TN-C-S. TN-S及局部TT系統中的剩余電流、溫度等機的檢測，以獲取相關由電氣火災隱患產生的電氣參數。溫度傳嚴重感器的主要功能是用以配合漏電火災探測器采集線纜溫度。

　　3.3智慧用電云平臺運用原理介紹

　　智慧用電云平臺系統主要由基礎管理層、數據傳輸管理層、云平臺管理層、用戶應用層組成。基礎管理層的設備主要包括：故障電弧探測器、剩余電流探測器、交流互感器、溫度傳感器等，主要作用是收集現場數據。

　　數據傳輸管理層的設備主要包括在線監控裝置、組合式電氣火災監控探測器、無線TDU模塊等，實現數據收集、匯總和傳輸。

　　云平臺管理層的設備主要包括數據服務器、軟件系統，實現大數據的管理，具有監控、記錄、報警、分析等功能。用戶應用層設備主要包括PC端，手機APP,可以實時了解設備狀態信息，隨時查閱歷史信息。

　　4智慧安全用電應用

　　地鐵車站內電氣設備、電子設備不僅種類數量多而且配置復雜，供配電線路、控制線路和信息數據布線等密如蛛網，一旦出現電氣火災，易造成嚴重的后果。

　　從預防火災的安全性角度出發，可以在地鐵低壓配電系中應用智慧用電系統。為驗證其實用性，選取天津地鐵9號站的照明配電箱作為研究主體，可以通過在原配電箱外，增加配電箱串接故障電弧探測器，并加設無線傳輸模塊(DTU)、漏電火災探測器等設備;在原配電箱內采用套線方式加裝剩余電流互感器、電流互感器等設備，采用繞線方式加裝溫度傳感器等系列措施實現終端檢測，具體安裝示意如下圖所示。

　　5 安科瑞智慧安全用電平臺

　　5.1安科瑞智慧安全用電平臺介紹

　　安科瑞Acrelcloud-6000智慧安全用電平臺是針對我國當前電氣火災事故頻發而開發的一套電氣火災預警和預防管理系統，該系統是基于移動互聯網、云計算技術、通過物聯網傳感終端，將辦公建筑、學校、醫院、賓館、體育場館、生產企業等人員密集場所的電氣安全數據，實時傳輸至安全用電管理云服務器，為用戶提供不間斷的數據跟蹤、統計分析和安全監管，將平臺發現各種安全隱患信息及時告警信號，并推送給企業有關人員，以便其及早檢查和消除隱患，真正做到防患于未然。

　　5.2平臺結構

　　5.3智慧安全用電平臺主要功能

　　1)實時監控

　　24小時監視各探測點的剩余電流、溫度、電壓、電流、諧波、功率、電能及其他設備狀態等信息。

　　2)歷史記錄

　　所有告警信息及遠程控制均被記錄入日志，并可供用戶方便查詢。

　　3)數據分析

　　針對采集的數據進行各種模型分析和報告，為客戶消除安全隱患;提供能耗分析功能。

　　4)報警提醒

　　當平臺收到報警或故障信息時，平臺將以短信或APP推送等方式通知管理人員，提醒關注故障狀況，并采取相應的措施消除隱患。

　　5)權限管理

　　平臺通過對用戶類型實施分級管理以實現更高的信息安全，擁有相應*的用戶可以對*范圍內的項目、設備、探測器等監測數據和運行情況進行查看、配置修改。

　　6)遠程控制

　　具備權限的管理人員可以遠程設定探測器的各種參數值，或者對監控設備進行分閘、復位、消音、自檢和遠程設置參數等操作，方便管理，同時提高工作效率。

　　5.4安科瑞智慧安全用電平臺配置

　　注：以上配置為針對1個回路選型，其中剩余電流互感器應根據現場回路電流大小選擇，根據實際三選一。

　　6安科瑞故障電弧探測器產品介紹

　　6.1安科瑞故障電弧探測器外形

　　AAFD產品外形

　　6.2安科瑞故障電弧探測器的功能：

　　1.監測單相回路的故障電弧;

　　2.通過對電氣線路的實時監測能及時、準確的發現電氣線路中的故障和異常狀態，可幫助用戶迅速查明電氣故障發生的區域，以便及時消除電氣火災隱患;

　　3.具有聲光報警功能;

　　4.本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝;

　　5.具有故障電弧模擬發生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試;

　　6.具有通用485總線接口，采用標準Modbus協議進行數據交換，信號兼容性強。

　　6.3技術參數

　　AAFD技術參數

　　7 結束語

　　綜上所述，智慧用電系統能夠監測電氣線路中的異常情況，并發出報警信號并且準確的定位故障發生的地點，通知工作人員及時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，為地鐵電氣火災防控提供了有效的技術手段。

　　參考文獻

　　[1]劉洪永 馬堯基.千智慧用電的電氣隱患排查與反饋體系框架[J]. 無線互聯科技，2019,16(01):60-62

　　[2]孫偉杰.地鐵低壓配電系統智慧用電研究

　　[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2019.11

　　[4]安科瑞安全用電管理云平臺選型手冊.2020.02