城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)智慧安全用電研究

楊洋

中國水利水電第十四工程局有限公司 云南 昆明 650200

引言

城市軌道交通是當前改善城市居民生活質(zhì)量的重要基礎(chǔ)措施，所以負責(zé)城市軌道交通運行與管理的工作人員必須要明確低壓配電系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的故障問題，并且要采取合理的控制措施，保障城市軌道交通的穩(wěn)定順利運行。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，利用智慧安全用電技術(shù)，提高低壓配電系統(tǒng)運行的可靠性，是目前改善城市軌道交通運行質(zhì)量的重要措施，所以必須要對智慧安全用電系統(tǒng)進行全面分析，并且明確其運行的原理以及相應(yīng)的應(yīng)用過程，為提升我國城市軌道交通運行質(zhì)量奠定良好的基礎(chǔ)。

1 城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 城市軌道交通運行現(xiàn)狀分析

在2021年我國的應(yīng)急管理部門公開了城市軌道交通運行的相關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在城市軌道交通運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)火災(zāi)安全事故，并且因為城市軌道交通系統(tǒng)中的相關(guān)線路較為復(fù)雜，所以在實際運營過程中，發(fā)生火災(zāi)安全事故的頻率較大，其中電氣火災(zāi)事故是火災(zāi)的主要引起原因之一。因為城市軌道交通系統(tǒng)在實際運行過程中需要使用電力線路為其提供照明、通信及動力等相關(guān)功能，并且因為城市軌道交通所處的環(huán)境較為復(fù)雜，所以必須要明確城市軌道交通中低壓配電系統(tǒng)的具體運行過程。要采取先進的科學(xué)技術(shù)，提高城市軌道交通電氣系統(tǒng)的運行安全性。一旦城市軌道交通系統(tǒng)發(fā)生了電氣火災(zāi)安全事故，不僅會導(dǎo)致整個軌道交通系統(tǒng)的運行受到影響，還會對大量乘客的生命安全造成威脅，因此必須要加大對城市軌道交通系統(tǒng)運行過程中的關(guān)注度，并且要針對其存在的電氣安全隱患進行全面檢測，進而避免發(fā)生電氣火災(zāi)事故。

1.2 低壓配電系統(tǒng)電氣火災(zāi)事故發(fā)生原因及防控措施

首先，在低壓配電系統(tǒng)長時間運行的過程中可能會對絕緣導(dǎo)體以及保護層造成一定的損害，進而使電氣線路中的線芯暴露在外界空氣中。如果線芯接觸到電位不同的導(dǎo)體，可能發(fā)生短路事故，在短路事故發(fā)生以后，線路中的局部位置溫度會急劇增加，因此會導(dǎo)致出現(xiàn)火災(zāi)問題。其次，在低壓配電系統(tǒng)運行的過程中，可能會發(fā)生接地故障，一旦發(fā)生了接地故障，極易可能產(chǎn)生電弧。目前電弧造成的火災(zāi)問題，占有的比例相對較高。由于接地故障產(chǎn)生的電弧具有較大的阻抗以及電壓降，所以對于整個電氣線路的運行過程會產(chǎn)生極大的影響，并且可能會造成短路電流，如果電流的防護裝置不能及時動作以切斷線路的運行，會因為電弧自身的溫度較高，引起周圍的可燃物起火，造成嚴重的火災(zāi)事故。最后，如果電氣線路之間的導(dǎo)體出現(xiàn)了連接不良的現(xiàn)象，也可能會引起電氣火災(zāi)事故。當前在低壓配電線路中各導(dǎo)體均需要進行相應(yīng)的連接操作，并且要保證設(shè)備的端子能夠固定在線路上，而如果在長期運行過程中線路的連接出現(xiàn)了松動的問題，或者接觸不良問題，極易可能產(chǎn)生高溫或者電火花，導(dǎo)致整個線路發(fā)生火災(zāi)。

2 智慧安全用電系統(tǒng)的組成及運行原理分析

2.1 智慧安全用電系統(tǒng)的組成

為了提高城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行的可靠性及穩(wěn)定性，設(shè)計了智慧安全用電系統(tǒng)。針對目前城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)常見的電氣火災(zāi)問題制造出了全新的電氣火災(zāi)預(yù)防及預(yù)警管理系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，研究出的智慧安全用電系統(tǒng)，不僅能夠改善城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)的運行質(zhì)量，還能夠?qū)﹄姎饣馂?zāi)問題發(fā)出準確的警報信號，進而能夠幫助城市軌道交通管理人員對電氣火災(zāi)問題起到更好的防范作用。智慧安全用電系統(tǒng)主要包含了終端檢測設(shè)備、無線報警設(shè)備以及云管理平臺等。同時智慧安全用電系統(tǒng)還包含了故障電弧探測系統(tǒng)以及漏電火災(zāi)探測系統(tǒng)，通過兩種探測系統(tǒng)可以發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信號，進而通過云管理平臺的操作和判斷，為電氣火災(zāi)的預(yù)防提供更多的基礎(chǔ)依據(jù)。

當前在低壓配電系統(tǒng)運行過程中引起電氣火災(zāi)的主要原因是故障電弧，所以應(yīng)該制定專門的故障電弧探測系統(tǒng)，進而保證能夠加強對故障電弧監(jiān)測的準確性及可靠性。目前我國常用的城市軌道交通低壓配電監(jiān)測系統(tǒng)中，存在一定的盲區(qū)，進而導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故頻發(fā)，針對這一問題，制造出的新型故障電弧探測系統(tǒng)，能夠全面監(jiān)測低壓配電系統(tǒng)運行的全過程，并且能夠根據(jù)電路監(jiān)測需求，針對重點部位加強監(jiān)測力度。在智慧安全用電系統(tǒng)中還包含漏電火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，其主要的組成部分有測量型電流互感器，漏電火災(zāi)探測器以及剩余電流互感器和溫度傳感器等，在漏電火災(zāi)探測器的運行過程中，其主要作用是能夠?qū)φ麄€低壓配電柜的電參量進行相應(yīng)的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電參量出現(xiàn)了較大的波動，或者數(shù)據(jù)值超出了規(guī)定范圍，則及時發(fā)送相應(yīng)的用電數(shù)據(jù)信號[1]。利用剩余電流互感器和溫度傳感器，能夠?qū)€路在運行過程中出現(xiàn)的剩余電流以及線路的溫度等進行全面的監(jiān)測，進而避免因為線路出現(xiàn)漏電問題導(dǎo)致火災(zāi)事故。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，所設(shè)計出的漏電火災(zāi)探測系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)無線傳輸?shù)墓δ?，并且可以將各項監(jiān)測的信息以及可能發(fā)生的漏電火災(zāi)隱患等同步上傳至相應(yīng)的監(jiān)控平臺上，管理人員可以通過對監(jiān)控平臺進行監(jiān)測和數(shù)據(jù)判斷分析，明確相應(yīng)的報警信號。同時用戶也可以利用筆記本電腦或者手機等移動通信設(shè)備，實時的接收相應(yīng)的預(yù)警信息。其中測量型電流互感器的主要作用是能夠和漏電火災(zāi)探測器進行配合，進而對回路電流相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集，剩余電流互感器可以對系統(tǒng)中的剩余電流數(shù)據(jù)進行檢測并且判斷其是否處于合理的范圍內(nèi)。利用漏電火災(zāi)探測系統(tǒng)和故障電弧探測系統(tǒng)，能夠為智慧用電系統(tǒng)的應(yīng)用提供更好的預(yù)警信號，進而保證能夠全面對電氣火災(zāi)信息進行檢測。

2.2 智慧安全用電系統(tǒng)運行原理分析

當前在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，所設(shè)計出的智慧安全用電系統(tǒng)，其主要包含基礎(chǔ)信息管理層、數(shù)據(jù)傳輸層以及云平臺管理控制層和用戶應(yīng)用層等?；A(chǔ)信息管理層的主要目的是能夠?qū)ΜF(xiàn)場的相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集，并且通過整理發(fā)送到數(shù)據(jù)傳輸管理層中。目前在智慧用電云平臺中基礎(chǔ)信息管理層主要包含了溫度傳感器，剩余電流探測器，故障電弧探測器以及交流互感器等，通過各類傳感器和探測器對現(xiàn)場中的各類數(shù)據(jù)進行收集，進而能夠保證為智慧用電云平臺中的其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提供一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)傳輸管理層的主要作用是能夠?qū)A(chǔ)信息管理層中傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進行判斷和分析，并且通過對收集后的數(shù)據(jù)進行匯總完成后期的傳輸過程，在云平臺管理層中能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸管理層中的傳輸數(shù)據(jù)進行綜合判斷，進而加大數(shù)據(jù)的使用價值。在數(shù)據(jù)傳輸管理層中，主要包含了無線TDU模塊在線監(jiān)控裝置以及組合式的電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器等，通過火災(zāi)監(jiān)控探測器可以收集到相應(yīng)的故障數(shù)據(jù)，同時利用在線監(jiān)控裝置也能夠完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的判斷。利用無線TDU模塊可以對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集和匯總操作，進而加大對數(shù)據(jù)的處理效率。平臺管理層的主要作用是針對數(shù)據(jù)傳輸管理從中傳輸?shù)南嚓P(guān)數(shù)據(jù)進行綜合處理與判斷，并且能夠為城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)管理人員提供相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。云平臺管理層還具有數(shù)據(jù)監(jiān)測記錄以及報警分析功能，通過對數(shù)據(jù)進行綜合處理，發(fā)出報警信號，使管理人員可以明確故障發(fā)生點以及故障發(fā)生類型，進而采取全面的應(yīng)對措施。在云平臺管理層中主要包含了大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)服務(wù)器等。利用各類不同的軟件系統(tǒng)可以對收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進行不同的分析和檢測，滿足后期用戶的實際應(yīng)用需求，利用大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以完成大量數(shù)據(jù)的處理工作，并且能夠提高數(shù)據(jù)的處理效率。同時還可以對數(shù)據(jù)進行分類處理，進而使數(shù)據(jù)使用價值得到顯著提升。利用數(shù)據(jù)服務(wù)器可以保證云平臺管理層的運行質(zhì)量[2]。最后在用戶應(yīng)用層中，其主要包含了手機App以及PC端等，利用手機App可以實時對相關(guān)數(shù)據(jù)進行查收，并且明確各類電氣設(shè)備的運行狀態(tài)。通過對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行全面分析，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)不穩(wěn)定或者出現(xiàn)了運行故障問題，則能夠及時采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，同時利用手機App還能夠?qū)?shù)據(jù)的歷史信息進行查看，這樣即使錯過了設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測過程，也能夠通過反復(fù)查閱歷史信息，明確設(shè)備的運行波動時間以及運行故障類型，進而為后期城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)運行安全性的提升奠定良好的基礎(chǔ)。

3 智慧安全用電系統(tǒng)的應(yīng)用分析

當前智慧安全用電系統(tǒng)在城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用較為廣泛，并且取得了良好的應(yīng)用效果，由于城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)中所包含的電氣設(shè)備以及電子設(shè)備相對較多，所以必須要明確各類設(shè)備的常規(guī)運行狀態(tài)，并且通過加強監(jiān)控力度，對電氣設(shè)備及電子設(shè)備的運行故障問題進行實時監(jiān)測。為了保證城市軌道交通系統(tǒng)的正常運行，所設(shè)計的低壓配電系統(tǒng)復(fù)雜程度相對較高，所以必須要加強對城市軌道交通中低壓配電系統(tǒng)的了解程度，并且明確各類供配電線路以及控制線路的分布方式。由于在城市軌道交通系統(tǒng)中還裝設(shè)了信息數(shù)據(jù)線路，所以各類線路的綜合應(yīng)用，導(dǎo)致目前在針對線路進行分析時，難度相對較大，而如果各類線路出現(xiàn)了電氣火災(zāi)問題，極易影響城市軌道交通中乘客的安全以及整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)。所以，必須要加大對城市軌道交通安全性的關(guān)注度，并且通過對電氣火災(zāi)采取合理的預(yù)防措施，加大整個城市軌道交通運行的穩(wěn)定性。在城市軌道交通中低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用智慧安全用電系統(tǒng)，不僅可以提升整個城市軌道交通的使用質(zhì)量，還能夠為低壓配電系統(tǒng)的使用價值提升，奠定良好的基礎(chǔ)，為了證明智慧安全用電系統(tǒng)的應(yīng)用效果需要選取相應(yīng)的實例進行分析。

例如，在針對某城市軌道交通線路進行分析的過程中，將照明配電箱作為其研究的主要對象，然后在原有的配電箱外串接上故障電弧探測器，并且設(shè)置無線傳輸模塊以及漏電火災(zāi)探測器等相關(guān)設(shè)備，同時在原有配電箱內(nèi)部還應(yīng)該裝設(shè)電流互感器以及剩余電流互感器等。為了滿足終端檢測的需求，在其線路上安裝溫度傳感器，對線路的運行溫度進行檢測。在安裝完成以后，對此線路某一段時間內(nèi)的運行狀態(tài)以及電氣火災(zāi)預(yù)防效果進行全面分析，發(fā)現(xiàn)在此線路使用以后，對于線路以及電氣設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)的故障問題，能夠進行實時監(jiān)測，并且可以及時發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警信息[3]。管理人員可以針對運行信息做出相應(yīng)的反應(yīng)，利用智慧安全用電系統(tǒng)不僅提高了城市軌道交通線路的運行穩(wěn)定性，還可以杜絕出現(xiàn)電氣火災(zāi)事故，進而維護了城市軌道交通乘客的生命安全。利用智慧安全用電平臺，可以實現(xiàn)24小時的實時監(jiān)控操作，并且能夠?qū)φ麄€線路及電氣設(shè)備在運行過程中的電流，電壓和功率值以及剩余電流溫度等參數(shù)進行全面的檢測，并且明確其設(shè)備運行狀態(tài)。同時還能夠?qū)λ羞\行參數(shù)進行儲存并且形成歷史記錄，這樣后期在其他管理人員針對設(shè)備運行狀態(tài)進行查詢的過程中能夠根據(jù)歷史記錄的查找完成設(shè)備監(jiān)控工作。利用其中的大數(shù)據(jù)分析平臺，能夠?qū)?shù)據(jù)進行全面的分析，并且通過建立各類數(shù)據(jù)分析模型，明確展示出相關(guān)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的波動點，進而為安全隱患的查找，提供更多的基礎(chǔ)依據(jù)。利用報警提醒功能可以將故障信息及時的發(fā)送給管理人員，進而加大安全隱患的控制力度，同時還設(shè)置了權(quán)限管理功能，通過對不同管理員進行授權(quán)，進而使整個數(shù)據(jù)信息的安全性得到更好的保障。還開設(shè)了遠程控制功能，使具有相關(guān)權(quán)限的管理人員，能夠針對各類探測器的數(shù)據(jù)進行分析，并且明確其參數(shù)值，進而可以控制監(jiān)控設(shè)備進行自檢或者分閘等遠程操作，提升城市軌道交通的管理效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)階段在針對城市軌道交通低壓配電系統(tǒng)進行分析的過程中發(fā)現(xiàn)，其存在的安全隱患相對較多，為了避免出現(xiàn)電氣火災(zāi)問題，必須要加大對智慧安全用電系統(tǒng)的研究力度，并且要將其應(yīng)用于城市軌道交通的管理當中，為提高我國城市居民生活質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。