基于计量自动化系统的木质房屋火灾预防方法研究

罗运国，吴广洋，刘修理

（贵州电网有限责任公司遵义供电局，贵州 遵义 563000)

随着近年来经济的迅速发展，用电负荷不断增大，电力线路的自然老化等多因素的影响，线路允许电流超标等问题凸显，成为导致电气火灾的原因之一。传统电气火灾的预防只有通过安全用电宣传、人工经验判断，用户自行灭火等一系列措施，已经无法满足电气防火的需要，随着计量自动化系统的推广实施，通过系统对电流的监测，遵义供电局在电流监测预防用电火灾进行了试点，现将实施推广的情况和效果分享如下。

1 电气防火系统的设计

1.1 TRIZ理论的应用

采用TRIZ理论的多功能原则，以现有的智能电能表及计量自动化系统为基础去实现电力防火预警功能。

1.2 防火原理设计

由焦耳定律Q=I2RT可知，导致电气火灾的主要因素是电流。因此监控住电流的变化能预防住大部分火灾的发生，只要用户低压电流向上波动至某一警戒值，该信号就能被智能电流表捕获，即可以实现过流火灾预警。

2 总体方案设计

实现过电流预警功能，需要现场电流监测单元、信息传递单元、信息处理及反馈单元的全面实现，同时需要人工参与达到防火预警的功能。

2.1 多功能的实现

图1 项目流程图

图2 高+疏密度数据采集实现电流采集功能

本设计基于贵州电网公司有智能电表及计量自动化系统，可以实现现场数据采集及后台数据处理的功能，需要增加了现场电流召测；数据系统处理、系统信息反馈等功能。

通过历史高密度采集数据，构建特征曲线模型，根据当天疏密度采集数据+特征曲线模型，还原全天采集数据，能够以69个采集数据还原240个采集点数据，实现低压用户电流采集。

2.2 数据处理功能设计

“报警功能”主要是在系统里面设计一个阈值，这个阈值是根据用户家用线路材质、线径确定，如果是超出设定阈值后系统就会自动报警。

图3 报警功能流程设计

2.3 电流警戒值

通过允许最大电流计算公式（铜芯线S铜=IL54.4×U，铝芯线S铝=IL34.4×U）式中：I为导线中通过的最大电流；L为导线长度；U为允许的电源降；S为导线截面积。及现场调查一般照明用户线径得出如表1所示。

又因线路多数线路运行时间较长，长期运行后的老化导线在通过相同大电流时，温升快于同型号新导线，且稳定温升明显高于后者。老化导线散热性能的改变，按照运行温度限值推算，老化后导线的载流量限值将下降6.45%～6.51%[2]。因此，确定了不同材质不同允许电表警戒值，如表2所示。

表1 木质房屋常用线径与载流量对照表（一）

表2 木质房屋常用线径与载流量对照表（二）

2.4 计量自动化系统功能设计

对计量自动化系统现有模块功能进行详细分析后，对单相表还不能实现电流的自动采集和负荷分析，只能手工召测。但有数据管理单元，因此，通过系统内部结构，新增逻辑单元，设计了过流监测功能，为实现木质房屋为重点用户及过流判断，在负荷分析分别设立过流监测、阈值配置及添加监测对象3个小单元，从而数据处理及数据传递的功能。

3 技术成果

3.1 防火预警系统指标验证流程与结果

过流预警率：随着采集电流数值的波动，达到限定阈值后，发出报警信号。

采集成功率：对系统选取的多个用户采集点情况分析，绘制单值控制图，采集成功率达到98.70%。

图4 过流预警的单值控制图

数据传递及时率：对现场验证及发生数据进行统计，信息传递可靠性达99.5%以上，未发现漏报信息和大延迟信息。

图6 信息传递及时率采集图

3.2 现场验证：

方案一：选取验证用户，更改电能表后线路连接大功率设备，用钳形电流变实时测量电流，记录电流超阈值时间。

方案二：选取不同台区下多个用户，运用方案一的方法，记录时间验证。

结论：无论是单用户还是多用户，当现场电流值超过系统设定阈值后，系统均发出过流报警信号，能及时的发现有过电流倾向的用电客户。

重要用户的用电状态的检测，减少停电并且预防事故发生造成损失，实现为客户创造价值。

4 推广应用

经过片区客户经理正在开展辖区内客户走访，收集木质房屋，以及留守老人或儿童等特殊客户信息，对其室内线路及用电设施进行安全检查，统计其室内外线径及用电负荷等参数，分析后决定选取以下3个著名景区和2个具有代表意义的区域作为木质房屋监控推广点：

遵义汇川区板桥镇，遵义市著名红色旅游景区，旅游旺季游客较多，电量负荷波动较大，木质房屋数量较多，容易引起火灾隐患。

习水县土城、赤水市丙安古镇，遵义市著名景区，海拔较低，夏季气候炎热。旅游旺季时游客较多，电量负荷波动较大，木质房屋数量较多，房屋错落参差不齐，容易引起火灾隐患。

仁怀的茅台古镇，系酱香白酒的生产基地，全镇有白酒生产企业2000多家，小规模的生产企业采用的都是传统的生产工艺，木质的厂房和生产用具较多，而且白酒属于季节性生产，负荷变化较大，容易发生火灾。

务川仡佬族木质民居龙潭古寨，系遵义民族文化旅游典型景区，电量负荷随客流量变化波动较大，木质房屋数量较多而且集中，用电火灾隐患预防工作重要。