浅谈建筑楼宇电气安全与能效管理的应用与选型

程瑜

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

摘要：本文从电气安全监控系统应用现状，分析电气安全事故隐患难以根除的原因入手，导出电气安全与能效管理理念，通过探析电气安全与能效管理系统的架构、功能和应用，得出结论：电气安全与能效管理系统能及时有效地发现和消除“孤岛”管理模式下存在的电气安全事隐患，提高工作效率、降低楼宇建筑配电系统的运行维护成本，具有显著的经济效益和社会效益。

关键词：无线测温；电气设备；在线监测

0引言

随着建筑业的发展，配电系统在楼宇建筑特别是高层建筑中的比重也随之加大。现代的建筑的功能越来越完善，变配电工程、空调工程、机电工程、电梯工程、消防工程等工程设施设备与建筑体相结合，敷设的电气线路变得更为复杂，火灾隐患明显增多。近来来平均每年发生建筑电气火灾事故约5万起，在火灾事中的占比约30％，电气全安成为建筑安全管理的重要内容。

1建筑电气安全管理的现状

建筑电气安全管理涉及面非常广，是公共场所建筑设施、多层建筑、高层建筑、工业企业厂房及古建筑安全管理的重要内容，以建筑消防为例，通过传感器检测监测区域的烟雾浓度、温度等指标，把这些指标转化为电信号并控制消防系统动作，达到提高楼宇建筑中电气安全性能的目的。近年来我国逐步推广应用火灾自动报警与联动控制系统，有关资料显示，我国已安装的电气安全监控系统超过100万套，相应投入超过千亿元，但总体效果还没有达到理想要求，究其原因主要在以下三个方面。

1.1大量电气安全隐患在电气安全孤岛化管理模式下难以根除

我们知道楼宇电气安全涉及电力系统、运行维护、管理部门和电力用户等环节，其中运行维护是重要的环节。目前运行维护人员多为临时工，人员变动较为频繁，在电工技能、技术手段和工作责任心等方面难以与电气安全管理的要求还有一定差距，经常出现老的电气安全隐患还没发现、新的电气安全隐患又进一步形成的现象。而电力管理部门掌握电力系统运行与安全信息的来源主要靠电工，电工如不汇报，管理人员很难发现电气安全隐患，电气安全隐患沉积增多，形成了运行维护环节“孤岛化”模式。研究人员分析发现“孤岛化”管理模式是电气安全隐患得以存续的主要原因。

1.2缺乏与楼宇建筑低压配电系统电气安全管理相匹配的管理机制

近年，中国消费者协会、中国家电行业协会和国家标准化委员会等门部联合对20多个城市开展居民用电环境调查，存在用电安全隐患的用户占比高达75.9％。通过分析楼宇建筑低压配电系统电气安全管理的机制，发现：我国楼宇建筑低压配电系统由没有技术能力的业主敷设并管理，电力部门基本不涉足；消防部门主要是对楼宇建筑工程项目完工后做消防检收，面楼宇低压配电系统特别是居民户内配电系统，属于在消防检收完结后业主开展的装修工程；业主在进得装修时又因专业、技术知识及安全意识不足，难以做到楼宇低压配电气系统的安全管理。三方面的原因造成了楼宇建筑低压配电系统的用电安全问题实际上处于“三不管”状态。

1.3现有的监测手段、技术措施与管理系统陈旧落后

监测手段：如仅检测温度或漏电流，预测电气安全隐患的效果较差，对于线路老化、接触不良等电气安全隐患难以预测。技术措施：例如技术参数的门限值存在人为调高门限值现象，监测系统形同虚设；又如报警信息不直观，不便于管理人员及时掌握存在的电气安全隐患，提早处置；管理系统：很多楼宇电气安全报警装置没有与自动报警与联动控制系统对接并集中管理。

2 电气安全与能效管理

2.1楼宇建筑电气安全与能效管理理念

面对电气安全事故频发的形势，研究人员在对电气安全事故的成因进行深入研究的基础上，于近年推出提出建立“LZ电气安全系统”（电气安全与能效管理系统）。这是一种将建筑楼群（包括楼宇建筑、工业厂房、仓储设施、公共站点等）内的低电压配电系统与、运行维护、管理部门融合为有机联系的整体，形成实时督导、监测、预警和综合评价的电气安全与能效管理相结合的全新管理模式。这一管理模式在运行维护和管理人员与配电系统之间建立一个直接的信息通道，便于挖掘电气安全隐患，降低电气安全事故的发生。

2.2楼宇建筑电气安全与能效管理系统的架构

电气安全与能效管理系统的包括监控中心、子系统、网络和监控终端等。以LZ电气安全集中监控与管理平台为核心建立监控中心；在各楼宇建筑配置子系统，进行多方位监测与管理。子系统监测的内容包括：是否有漏电流、是否有短路、电压高低、是否过流、是否过载、是否缺相、线路是否老化等等。子系统通过互联网与监控中心联结，管理人员和运行维护人员可通过电脑、手机等终端设备进行全过程多方位实时监测。

2.3楼宇建筑电气安全与能效管理系统的功能

楼宇建筑电气安全与能效管理系统能实现提前发现、综合分析、逐级预警、大范围监控、在线管理等功能。

(1)提前发现：该系统通过全过程多方位实时地采集建筑楼宇配电系统中的电气技术参数，监测电气系统中的突发事件，分析配电系统中线路和设备的安全状况，实现对短路、漏电、过压、过流等技术指标以及线路老化、乱拉乱接等电气安全隐患的提前发现。(2)综合分析：LZ电气安全集中监控与管理平台通过对系统中的电气线路、设备及房间、楼层、楼栋的电气安全状况进行逐级分析，提示相关人员对电气安全事故隐患及时地处置，以便将安全事故隐患消灭在萌芽状态。(3)逐级预警：将电气安全分析的中的红色预警信息以短信方式实时地向电气运行维护人员推送，电气运行维护人员收到预警信息后，在限定时段内处置并反馈处置结果，否则系统将进行二次警示。(4)大范围监控：管理部门可通过电脑、手机等终端设备，进行全过程多方位监控。(5)在线管理：管理人员和运行维护人员在终端设备上查询、操作、管理，既提高了运行维护效率，又降低了劳动强度和管理成本。

2.4楼宇建筑电气安全与能效管理系统的应用

楼宇建筑电气安全与能效管理系统突破了现有用电安全管理和用电安全设备管理模式，可有效改善楼宇建筑的电气安全状况，降低了电气事故率和运行维护成本，提高了运维效率。近10年来，楼宇建筑电气安全与能效管理系统应用于长沙市、怀化市、衡阳市等市的烟草分公司所属的21栋建筑楼宇及长沙、株洲、驻马店等地的移动分公司所属的13栋建筑楼宇，共设置1000多个监测点，共捕获并排除电气安全事故隐患253起。这些电气安全事故隐患包括过载、缺相、漏电、三相不平衡、跨接配电线路、零线地线混肴、线路老化、接触不良。

3安科瑞企业能源管控系统概述

建立高效的能耗监测管理系统，对建筑各类耗能设备能耗数据进行实时测量，对采集数据进行统计和分析。能够合理的确定各区域建筑能耗经济指标及绩效考核指标，发现能源使用规律和能源浪费情况，提高人员主动节能的意识。

（1）　搭建数据中心智慧能源管理系统的基本框架，对各个用能环节进行实时监测；

（2）　排碳数据化：通过系统可实现建筑单位内人均能耗分析（包括水、电、能量），实现低碳办公数据化；

（3）　区域能效比：实现建筑单位内区域能耗对比，方便能耗考核；

（4）　同期能效比：实现同年、同期、同一区域能耗对比，方便节能数据分析；

（5）　能耗评估管理：按照能源消耗定额标准约束值、标准值、引导值进行分析单位面积能耗和人均能耗指标；

（6）　能耗竞争排名：各个功能区能耗对比，实现能耗排名，增强工作人员的节能意识；

（7）　对能耗的使用数据进行综合的分析、统计、打印和查询等功能，并根据能耗监测管理系统的需要可选择不同样式报表的打印。为能耗运营管理部门提供可靠的依据；

（8）　能耗数据采集，随时查询，并根据采集数据进行统计分析，监测异常能源用量，对能源智能仪表故障进行报警，提高系统信息化、自动化水平。

4安科瑞产品选型

名称	型号	图片	功能
防孤岛保护装置	AM5SE-IS		三段式过流保护（可经低电压闭锁、可带方向闭锁） 低电压跳闸 零序过压保护（跳闸/告警） 逆功率保护 频率保护（低频减载/高频保护） 后加速过流保护（可经低电压闭锁） 控制回路断线告警 FC 回路配合的过流闭锁功能 非电量保护（跳闸/告警） 检同期 CT 断线告警 检修状态闭锁
智能网关	Anet系列		8个RS485串口2kV隔离，2个以太 网接口，支持ModbusRTU、 IEC-60870-5-101/103/104、 CJ/T188、DL/T645等通讯协议设备 的接入，支持ModbusRTU、 ModbuaTCP、IEC-60870-5-104等上 传协议、支持多中心不同数据服务 要求，支持断点续传，装置电 源：220VAC/DC。
多功能网络电力仪表	APM520		具有三相(I、U、kW、kyar、kWh、kvarh、Hz、cas中)、电能统计、电能质 量分析(包括谐波、间谐波、闪变)、故障录波功能(包括电压暂升暂降中断、冲击电流等记录)、事件记录功 能及网络通讯等功能，主要用于电网供电质量的综合监控。该系列仪表配有功能丰富的DI/DO模块、A0模 块、无线通讯模块、漏电测温模块，可以灵活实现电气回路全电量测量及开关状态监控
	APM8		具有全电量测量，电能统计，电能质量分析及网络通讯等功能，主要用于对电网供电质量的综合监控诊断及电能管理。该系列仪表采用了模块化设计，当客户需要增加开关量输入输出，模拟量输入输出，SD卡记录，以太网通讯时，只需在背部插入对应模块即可。
	AEM96		三相多功能电能表，均集成三相电力参数测量及电能计量及考核管理，提供上24时、上31日以及上12月的电能数据统计。具有63次分次谐波与总谐波含量检测，带有开关量输入和继电器输出可实现“遥信”和“遥控”功能，并具备报警输出，可广泛应用于多种控制系统，SCADA系统和能源管理系统中。
智能操控装置	ASD320 ASD300		面框237.5*177.5*15.3mm,深度67mm;开孔220*165mm; AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收12个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
电气防火限流式保护器	ASCP200-		短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS 485通讯，1路GPRS或HB无线通讯，额定电流为0-40A可设。
			短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测，1路RS485通讯，1路N或4G无线通讯，额定电流为0-63A可设。
故障电弧探测器	AAFD-DU		支持 32路故障电弧，外接故障电弧传感器 支持 1路剩余电流，外接漏电互感器 支持 4路温度，外接温度传感器 支持 2DI，2DO 声光报警，LCD点阵液晶显示 导轨式安装，4模 上行：485通讯，连接至电气火灾主机 下行：1路二总线，连接至故障电弧探传感器 可选配4G上传功能
	AAFD-40Z-4G		支持 1故障电弧检测； 支持 单相电压/电流/电能等电参量检测； 支持 1路继电器输出； 声光报警，LCD点阵液晶显示 导轨式安装，485(2模)，4G(2模+1模) 485通讯，可连接电气火灾主机 支持1路剩余电流检测，需外接剩余电流互感器 支持2路温度检测，需外接温度传感器 可选配4G上传功能
故障电弧探测器	AAFD-DU		支持 32路故障电弧，外接故障电弧传感器 支持 1路剩余电流，外接漏电互感器 支持 4路温度，外接温度传感器 支持 2DI，2DO 声光报警，LCD点阵液晶显示 导轨式安装，4模 上行：485通讯，连接至电气火灾主机 下行：1路二总线，连接至故障电弧探传感器 可选配4G上传功能
无线测温	ARTM-Pn		面框96*96*17mm,深度65mm;开孔92*92mm;AC85-265V或DC100-300V供电； 一路上行RS485接口，Modbus协议； 可接收60个ATE100/200/300/400;配套ATC200/300/450。
智能温度巡检仪	ARTM-8		开孔88*88mm嵌入式安装；AC85-265V或DC100-300V供电；一路上行RS485接口，Modbus协议；可接入8路PT100传感器，适用于低压开关柜电气接点、变压器绕组、点击绕组等场合的测温；
	ARTM-24		35MM导轨安装；AC85-265V或DC100-300V供电；一路上行RS485接口，Modbus协议；24路NTC或PT100、1路温湿度测温、2路继电器告警输出，用于低压电气接点、变压器绕组、点击绕组等场所测温；
无线收发器	ATC450-C		可接收60个 ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。
	ATC600		ATC600有两种规格；ATC600-C可接收240个 ATE100/ATE100M/ATE200/ATC400/ATE100P/ATE200P传感器数据。ATC600-Z做中继透传。
电池型无线测温传感器	ATE100M		电池供电，寿命≥5年；-50℃~+125℃;精度±1℃;470MHz,空旷距离150米； 32.4*32.4*16mm(长*宽*高)。

5结束语

楼宇建筑电气安全与能效管理系统与传统的电气监控系统截然不同，是一种基于泛终端的具有互联网功能的排除电气安全事故隐患的技术方案，是管理创新与现代信息技术融合的全新概念，能实现电气监测、控制、运行维护的全过程、自动化、一体化管理，能克服传统电气安全监控系统的缺陷，及时有效地发现和消除“孤岛”管理模式下存在的电气安全事隐患，提高工作效率、降低楼宇建筑配电系统的运行维护成本，具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献

胡入胜,郑全新,郑健.楼宇建筑电气安全与能效管理探析[J].福建茶叶,2020:118-118.GB50045－1995，高层民用建筑设计防火规范[S].

佟瑞鹏，马怀俭.基于神经网络理论的电气安全综合评价模型[J].哈尔滨理工大学学报，2005，10(2).

企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

张国顺，史立辉.两个起火点电气火灾原因调查分析[J].消防科学与技术，2912，31（12）.

审核编辑 黄宇