基于計量自動化系統的木質房屋火災預防方法研究

羅運國，吳廣洋，劉修理

（貴州電網有限責任公司遵義供電局，貴州 遵義 563000)

隨著近年來經濟的迅速發展，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，成為導致電氣火災的原因之一。傳統電氣火災的預防只有通過安全用電宣傳、人工經驗判斷，用戶自行滅火等一系列措施，已經無法滿足電氣防火的需要，隨著計量自動化系統的推廣實施，通過系統對電流的監測，遵義供電局在電流監測預防用電火災進行了試點，現將實施推廣的情況和效果分享如下。

1 電氣防火系統的設計

1.1 TRIZ理論的應用

采用TRIZ理論的多功能原則，以現有的智能電能表及計量自動化系統為基礎去實現電力防火預警功能。

1.2 防火原理設計

由焦耳定律Q=I2RT可知，導致電氣火災的主要因素是電流。因此監控住電流的變化能預防住大部分火災的發生，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，即可以實現過流火災預警。

2 總體方案設計

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

2.1 多功能的實現

圖1 項目流程圖

圖2 高+疏密度數據采集實現電流采集功能

本設計基于貴州電網公司有智能電表及計量自動化系統，可以實現現場數據采集及后臺數據處理的功能，需要增加了現場電流召測；數據系統處理、系統信息反饋等功能。

通過歷史高密度采集數據，構建特征曲線模型，根據當天疏密度采集數據+特征曲線模型，還原全天采集數據，能夠以69個采集數據還原240個采集點數據，實現低壓用戶電流采集。

2.2 數據處理功能設計

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

圖3 報警功能流程設計

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為導線中通過的最大電流；L為導線長度；U為允許的電源降；S為導線截面積。及現場調查一般照明用戶線徑得出如表1所示。

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

表1 木質房屋常用線徑與載流量對照表（一）

表2 木質房屋常用線徑與載流量對照表（二）

2.4 計量自動化系統功能設計

對計量自動化系統現有模塊功能進行詳細分析后，對單相表還不能實現電流的自動采集和負荷分析，只能手工召測。但有數據管理單元，因此，通過系統內部結構，新增邏輯單元，設計了過流監測功能，為實現木質房屋為重點用戶及過流判斷，在負荷分析分別設立過流監測、閾值配置及添加監測對象3個小單元，從而數據處理及數據傳遞的功能。

3 技術成果

3.1 防火預警系統指標驗證流程與結果

過流預警率：隨著采集電流數值的波動，達到限定閾值后，發出報警信號。

采集成功率：對系統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 過流預警的單值控制圖

數據傳遞及時率：對現場驗證及發生數據進行統計，信息傳遞可靠性達99.5%以上，未發現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：選取不同臺區下多個用戶，運用方案一的方法，記錄時間驗證。

結論：無論是單用戶還是多用戶，當現場電流值超過系統設定閾值后，系統均發出過流報警信號，能及時的發現有過電流傾向的用電客戶。

重要用戶的用電狀態的檢測，減少停電并且預防事故發生造成損失，實現為客戶創造價值。

4 推廣應用

經過片區客戶經理正在開展轄區內客戶走訪，收集木質房屋，以及留守老人或兒童等特殊客戶信息，對其室內線路及用電設施進行安全檢查，統計其室內外線徑及用電負荷等參數，分析后決定選取以下3個著名景區和2個具有代表意義的區域作為木質房屋監控推廣點：

遵義匯川區板橋鎮，遵義市著名紅色旅游景區，旅游旺季游客較多，電量負荷波動較大，木質房屋數量較多，容易引起火災隱患。

習水縣土城、赤水市丙安古鎮，遵義市著名景區，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，木質房屋數量較多，房屋錯落參差不齊，容易引起火災隱患。

仁懷的茅臺古鎮，系醬香白酒的生產基地，全鎮有白酒生產企業2000多家，小規模的生產企業采用的都是傳統的生產工藝，木質的廠房和生產用具較多，而且白酒屬于季節性生產，負荷變化較大，容易發生火災。

務川仡佬族木質民居龍潭古寨，系遵義民族文化旅游典型景區，電量負荷隨客流量變化波動較大，木質房屋數量較多而且集中，用電火災隱患預防工作重要。