基于計量自動化系統(tǒng)的木質(zhì)房屋火災(zāi)預(yù)防方法研究

羅運國，吳廣洋，劉修理

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司遵義供電局，貴州 遵義 563000)

隨著近年來經(jīng)濟的迅速發(fā)展，用電負荷不斷增大，電力線路的自然老化等多因素的影響，線路允許電流超標等問題凸顯，成為導(dǎo)致電氣火災(zāi)的原因之一。傳統(tǒng)電氣火災(zāi)的預(yù)防只有通過安全用電宣傳、人工經(jīng)驗判斷，用戶自行滅火等一系列措施，已經(jīng)無法滿足電氣防火的需要，隨著計量自動化系統(tǒng)的推廣實施，通過系統(tǒng)對電流的監(jiān)測，遵義供電局在電流監(jiān)測預(yù)防用電火災(zāi)進行了試點，現(xiàn)將實施推廣的情況和效果分享如下。

1 電氣防火系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 TRIZ理論的應(yīng)用

采用TRIZ理論的多功能原則，以現(xiàn)有的智能電能表及計量自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)去實現(xiàn)電力防火預(yù)警功能。

1.2 防火原理設(shè)計

由焦耳定律Q=I2RT可知，導(dǎo)致電氣火災(zāi)的主要因素是電流。因此監(jiān)控住電流的變化能預(yù)防住大部分火災(zāi)的發(fā)生，只要用戶低壓電流向上波動至某一警戒值，該信號就能被智能電流表捕獲，即可以實現(xiàn)過流火災(zāi)預(yù)警。

2 總體方案設(shè)計

實現(xiàn)過電流預(yù)警功能，需要現(xiàn)場電流監(jiān)測單元、信息傳遞單元、信息處理及反饋單元的全面實現(xiàn)，同時需要人工參與達到防火預(yù)警的功能。

2.1 多功能的實現(xiàn)

圖1 項目流程圖

圖2 高+疏密度數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)電流采集功能

本設(shè)計基于貴州電網(wǎng)公司有智能電表及計量自動化系統(tǒng)，可以實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及后臺數(shù)據(jù)處理的功能，需要增加了現(xiàn)場電流召測；數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理、系統(tǒng)信息反饋等功能。

通過歷史高密度采集數(shù)據(jù)，構(gòu)建特征曲線模型，根據(jù)當(dāng)天疏密度采集數(shù)據(jù)+特征曲線模型，還原全天采集數(shù)據(jù)，能夠以69個采集數(shù)據(jù)還原240個采集點數(shù)據(jù)，實現(xiàn)低壓用戶電流采集。

2.2 數(shù)據(jù)處理功能設(shè)計

“報警功能”主要是在系統(tǒng)里面設(shè)計一個閾值，這個閾值是根據(jù)用戶家用線路材質(zhì)、線徑確定，如果是超出設(shè)定閾值后系統(tǒng)就會自動報警。

圖3 報警功能流程設(shè)計

2.3 電流警戒值

通過允許最大電流計算公式（銅芯線S銅=IL54.4×U，鋁芯線S鋁=IL34.4×U）式中：I為導(dǎo)線中通過的最大電流；L為導(dǎo)線長度；U為允許的電源降；S為導(dǎo)線截面積。及現(xiàn)場調(diào)查一般照明用戶線徑得出如表1所示。

又因線路多數(shù)線路運行時間較長，長期運行后的老化導(dǎo)線在通過相同大電流時，溫升快于同型號新導(dǎo)線，且穩(wěn)定溫升明顯高于后者。老化導(dǎo)線散熱性能的改變，按照運行溫度限值推算，老化后導(dǎo)線的載流量限值將下降6.45%～6.51%[2]。因此，確定了不同材質(zhì)不同允許電表警戒值，如表2所示。

表1 木質(zhì)房屋常用線徑與載流量對照表（一）

表2 木質(zhì)房屋常用線徑與載流量對照表（二）

2.4 計量自動化系統(tǒng)功能設(shè)計

對計量自動化系統(tǒng)現(xiàn)有模塊功能進行詳細分析后，對單相表還不能實現(xiàn)電流的自動采集和負荷分析，只能手工召測。但有數(shù)據(jù)管理單元，因此，通過系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，新增邏輯單元，設(shè)計了過流監(jiān)測功能，為實現(xiàn)木質(zhì)房屋為重點用戶及過流判斷，在負荷分析分別設(shè)立過流監(jiān)測、閾值配置及添加監(jiān)測對象3個小單元，從而數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)傳遞的功能。

3 技術(shù)成果

3.1 防火預(yù)警系統(tǒng)指標驗證流程與結(jié)果

過流預(yù)警率：隨著采集電流數(shù)值的波動，達到限定閾值后，發(fā)出報警信號。

采集成功率：對系統(tǒng)選取的多個用戶采集點情況分析，繪制單值控制圖，采集成功率達到98.70%。

圖4 過流預(yù)警的單值控制圖

數(shù)據(jù)傳遞及時率：對現(xiàn)場驗證及發(fā)生數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，信息傳遞可靠性達99.5%以上，未發(fā)現(xiàn)漏報信息和大延遲信息。

圖6 信息傳遞及時率采集圖

3.2 現(xiàn)場驗證：

方案一：選取驗證用戶，更改電能表后線路連接大功率設(shè)備，用鉗形電流變實時測量電流，記錄電流超閾值時間。

方案二：選取不同臺區(qū)下多個用戶，運用方案一的方法，記錄時間驗證。

結(jié)論：無論是單用戶還是多用戶，當(dāng)現(xiàn)場電流值超過系統(tǒng)設(shè)定閾值后，系統(tǒng)均發(fā)出過流報警信號，能及時的發(fā)現(xiàn)有過電流傾向的用電客戶。

重要用戶的用電狀態(tài)的檢測，減少停電并且預(yù)防事故發(fā)生造成損失，實現(xiàn)為客戶創(chuàng)造價值。

4 推廣應(yīng)用

經(jīng)過片區(qū)客戶經(jīng)理正在開展轄區(qū)內(nèi)客戶走訪，收集木質(zhì)房屋，以及留守老人或兒童等特殊客戶信息，對其室內(nèi)線路及用電設(shè)施進行安全檢查，統(tǒng)計其室內(nèi)外線徑及用電負荷等參數(shù)，分析后決定選取以下3個著名景區(qū)和2個具有代表意義的區(qū)域作為木質(zhì)房屋監(jiān)控推廣點：

遵義匯川區(qū)板橋鎮(zhèn)，遵義市著名紅色旅游景區(qū)，旅游旺季游客較多，電量負荷波動較大，木質(zhì)房屋數(shù)量較多，容易引起火災(zāi)隱患。

習(xí)水縣土城、赤水市丙安古鎮(zhèn)，遵義市著名景區(qū)，海拔較低，夏季氣候炎熱。旅游旺季時游客較多，電量負荷波動較大，木質(zhì)房屋數(shù)量較多，房屋錯落參差不齊，容易引起火災(zāi)隱患。

仁懷的茅臺古鎮(zhèn)，系醬香白酒的生產(chǎn)基地，全鎮(zhèn)有白酒生產(chǎn)企業(yè)2000多家，小規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)采用的都是傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，木質(zhì)的廠房和生產(chǎn)用具較多，而且白酒屬于季節(jié)性生產(chǎn)，負荷變化較大，容易發(fā)生火災(zāi)。

務(wù)川仡佬族木質(zhì)民居龍?zhí)豆耪?，系遵義民族文化旅游典型景區(qū)，電量負荷隨客流量變化波動較大，木質(zhì)房屋數(shù)量較多而且集中，用電火災(zāi)隱患預(yù)防工作重要。