安全用电管理云平台在石景山模式口西老爷庙消防设施项目的设计与应用
摘要：随着社会经济的迅速发展，建筑电气火灾发生的频率也呈上升势头，给财产和人民的生命安全造成的损失与日俱增，据统计，电气隐患是引发建筑火灾的首要因素。安科瑞电气推出的安全用电管理云平台采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器和电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现及时的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。
关键词： 安全用电；电气火灾；安科瑞。
1 项目概况
本安全用电管理云平台是旅游景点配电箱改造项目，漏电探测器共计9个。共计9个配电箱。客户要求能检测配电回路的漏电流并且报警功能。
2 参照标准
鉴于用电不规范造成人员生命财产损失。为了加大安全用电的监测力度，近年来，相继制订或修改了一批相关标准规范。相关的标准规范已经对安全用电系统提出了具体的要求，本项目中选用的安科瑞安全用电云平台设计参照的标准主要有：
GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置的安装和运行》
GB 14287-2014《电气火灾监控系统》
GB 50016-2006《建筑设计防火规范》
GB 50045-1995《高层民用建筑设计防火规范》
GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》
3 系统架构及设计
系统架构图
3.1 云端管理层
云端服务器：应用软件和环保用电云平台软件，接收、统计、存储、展示数据，提供WEB访问和手机APP访问，提供异常报警推送。
3.2 中间通讯层
中间通讯层主要部件为通讯传输网关。通讯传输网关：上行通过4G网络上传云端服务器，下行通过RS485接入采集终端通讯。中间通讯层是整个系统的中间承接，是整个系统数据传输的中心。
3.3 现场设备层
现场设备层由只能仪表，烟感，故障电弧探测器等设备组成，通过实时采集现场配电回路的关键模拟量，电参量，开关量等数据，实现整个现场具体点位的实时监测。
4 系统特点和工作原理
鉴于本项目的规模，以及本项目电气火灾检测点位的实际情况。无论在终端剩余电流探测器还是后台主机都是根据本项目的实际情况来进行设计的。
本项目的系统特点可总结为以下3点：
1）终端探测器选用导轨式ARCM300L电气火灾探测器，方便安装、节省成本、便于后期维护。
2) 监控业主重要配电柜的进线，采集重要回路的电气安全参数。
3) 本项目使用无线通讯模块，降低施工以及硬件成本。
电气安全参数测量原理
1) 剩余电流测量是根据基尔霍夫电流定律：在同一时刻，电路中流入和流出一个节点的电流矢量和为零。以TN-S系统为例，将A/B/C/N同时穿过剩余电流互感器，当系统未发生漏电时，流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和为零，此时，剩余电流互感器感应出的二次电流也为0;当某相对大地发生漏电，此时流入和流出剩余电流互感器的电流矢量和不再为零，其大小等于从大地流走的电流即漏电流。此漏电信号通过剩余电流互感器的二次接线传输至电气火灾探测器，经运算放大、A/D转换后送入CPU，经过一系列算法后，对变化的幅值进行分析、判断，并与报警设定值进行比较，若超出定值则发出声光报警信号并上送至后台电气火灾监控设备。
2) 终端探测器负责监测各个回路的剩余电流值，将剩余电流值的数据传输至系统主机。终端探测器还负责其监测回路剩余电流值的实时显示，同时能够设置限值，当剩余电流值越限时能够发出声光报警，提醒管理人员及时维护、整改。
3) 仪表通过无线模式将数据传输至数据网关，数据网关将上传数据通过图形、报表、事件记录等形式反映整个系统的运行状态。
5 系统设计注意事项和方法
电气安全主要监测剩余电流和温度两类对象，在设计时应注意的基本要点：
关于剩余电流
由于剩余电流监测的原理采用了基尔霍夫电流定律，所以，对所应用的低压配电系统形式有一定要求。目前，可以应用剩余电流互感器的低压配电系统有：TT系统，IT系统，TN-S系统，不能使用在TN-C系统中。对将要设计安装电气火灾监控系统的用户，不管是新工程或旧工程改造项目，首先要调查核实该用户低压配电系统的系统接地形式是什么，否则，设计安装剩余电流互感器的点位进行检测是根本无法施行的。
关于AC220V单相供电系统，剩余电流互感器只要套住L/N两根电源线即可，但要求中性线N此后不容许再接地。对于AC380V三相供电系统，由于有三相三线制、三相四线制、三相五线制等使用状况，则根据具体情况将剩余电流互感器同时套住A/B/C三相电源线，或同时套住A/B/C/N线。同理，要求中性线N此后不许再接地，保护线PE不得穿过互感器。
在系统接地的形式为TN-C型时工业自动化网，要将其改造为TN-S型、TN-C-S型或局部TT型系统后，才可以安装剩余电流检测装置。
关于温度
温度测量与系统接地的形式无关，主要考虑包括线缆在内的低压配电装置中关键部位的温度，一般在二级保护的线路中应用。温度探头Pt100可采用接触式布置法，当被检测对象为绝缘体时，宜将探测器的温度传感器直接设置在被探测对象的表面。当被检测对象为配电柜内部温度变化时，可采用非接触式布置，靠近发热部件。
6 系统参数的配置
6.1 报警值设置范围
本项目中现场仪表的剩余电流报警值设置在300mA，关于剩余电流值的设置在相关的标准都有详细的规定。
依据GB14287.2-2005中的规定，剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值设置范围在20~1000mA之间。按此要求，一般把电源总进线处的剩余电流动作值定为400~800mA，电源分支线路上的剩余电流动作值定为100~400mA.一般在实际现场，设置剩余电流式电气火灾监控探测器的报警值，具体地说应不小于被保护电气线路和设备的正常运行时泄漏电流值的2倍，且不大于1000mA。电气火灾探测器的报警设定值应考虑配电系统及用电设备的正常泄漏电流。
6.2 关于电缆温升报警设定参考，根据《电力电缆设计规范》对电缆有关温度的规定
6.2.1 60℃以上高温场所应按经受高温及其持续时间和绝缘类型要求，选用耐热聚氯乙烯、交联聚乙烯或乙丙橡皮绝缘等耐热型电缆100℃以上高温环境宜选用矿物绝缘电缆。高温场所不宜选用普通聚氯乙烯绝缘电缆。
6.2.2 电缆持续允许载流量的环境温度应按使用地区的气象温度多年平均值确定，并应符合规定。在户内电缆沟敷设时，环境温度为场所较热月的日高温平均值另加5℃.
6.2.3 电缆所承受温升与敷设及散热条件有关。
7 主要系统配置以及功能
7.1 硬件配置
7.1.1 平台服务器：建议按照我方提供配置标准购买，或者客户自己租用阿里云资源。
7.1.2 推荐硬件配置清单：
配置针对1个回路，剩余电流互感器根据现场回路电流大小选择，安装由甲方负责。
现场硬件配置
7.2平台功能
7.2.1平台登录
7.2.2平台首页
平台首页显示快速工作台、本月隐患和故障统计以及项目信息地图导航。
点击快速工作台区域的两个“查看”按钮可以分别跳转到隐患巡查界面或隐患处理界面，其中隐患和任务的具体解释如下：
隐患：指产生了隐患之后还未下发工单，需要指派相关人员去处理；
任务：是指下发给当前登录人的工单，需要去完成，形成隐患处理的闭环。
地图查询：根据与当前登录用户关联的所有项目的地理位置动态展示地图范围，支持放大和缩小查询。
项目列表：项目列表中显示与当前登录用户关联的所有项目，点击不同的项目之后左侧显示对应项目的信息。可根据项目名称筛选项目，支持模糊查询，不用输入完整的项目名称。不想使用项目列表功能的话，可以点击右上角的收放按钮将项目列表收起。
7.2.3实时监控
“实时监控”页面包括左侧的树状导航栏和中间的项目信息显示区，如上图所示，显示区除了显示项目所属客户、地址、建筑面积、消防设施、安全责任人、联系电话、设备数量、探测器数量等信息，还以更醒目的方式显示了未处理报警和未处理故障信息，下属设备和探测器，其中探测器可以继续单击打开查看详细信息。
7.2.4统计分析
统计分析包括数据汇总和分析报告，点击菜单栏的“统计分析”，进入如图页面：
数据汇总以曲线和表格形式显示各个月份的报警和故障记录，同时显示控制日志，支持按照控制类和参数设置类分别显示，也可以按照操作是否成功分别显示，包括此次控制的操作情况，项目名称，设备信息以及对应的操作时间等，如下图所示：
7.2.5后台管理
点击菜单栏的“后台管理”，进入如图功能页面，默认进入“用户管理”界面：
用户分为3中不同的角色：管理员，联网用户，此模块能够通过用户名、姓名、角色来进行用户信息的查询，查询的结果包括用户的用户名、姓名、创建时间、角色等详细信息；不同权限的用户所能查询的范围是不同的。
8 项目总结
安科瑞电气推出的安全用电管理云平台采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器和电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现及时的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。
项目中已经安装监测仪表的业主方，也可以利用PC、手机、平板电脑等多种终端实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报警记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本专业服务，能提升企业的消防安全管理和电气设备安全水平，防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任事故的发生。
