城市轨道交通低压配电系统智慧安全用电研究

2022-11-25杨洋

科学与信息化 2022年20期

杨洋

中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明 650200

引言

城市轨道交通是当前改善城市居民生活质量的重要基础措施，所以负责城市轨道交通运行与管理的工作人员必须要明确低压配电系统在运行过程中出现的故障问题，并且要采取合理的控制措施，保障城市轨道交通的稳定顺利运行。在物联网技术的支持下，利用智慧安全用电技术，提高低压配电系统运行的可靠性，是目前改善城市轨道交通运行质量的重要措施，所以必须要对智慧安全用电系统进行全面分析，并且明确其运行的原理以及相应的应用过程，为提升我国城市轨道交通运行质量奠定良好的基础。

1 城市轨道交通低压配电系统相关概述

1.1 城市轨道交通运行现状分析

在2021年我国的应急管理部门公开了城市轨道交通运行的相关数据，发现在城市轨道交通运行过程中经常会出现火灾安全事故，并且因为城市轨道交通系统中的相关线路较为复杂，所以在实际运营过程中，发生火灾安全事故的频率较大，其中电气火灾事故是火灾的主要引起原因之一。因为城市轨道交通系统在实际运行过程中需要使用电力线路为其提供照明、通信及动力等相关功能，并且因为城市轨道交通所处的环境较为复杂，所以必须要明确城市轨道交通中低压配电系统的具体运行过程。要采取先进的科学技术，提高城市轨道交通电气系统的运行安全性。一旦城市轨道交通系统发生了电气火灾安全事故，不仅会导致整个轨道交通系统的运行受到影响，还会对大量乘客的生命安全造成威胁，因此必须要加大对城市轨道交通系统运行过程中的关注度，并且要针对其存在的电气安全隐患进行全面检测，进而避免发生电气火灾事故。

1.2 低压配电系统电气火灾事故发生原因及防控措施

首先，在低压配电系统长时间运行的过程中可能会对绝缘导体以及保护层造成一定的损害，进而使电气线路中的线芯暴露在外界空气中。如果线芯接触到电位不同的导体，可能发生短路事故，在短路事故发生以后，线路中的局部位置温度会急剧增加，因此会导致出现火灾问题。其次，在低压配电系统运行的过程中，可能会发生接地故障，一旦发生了接地故障，极易可能产生电弧。目前电弧造成的火灾问题，占有的比例相对较高。由于接地故障产生的电弧具有较大的阻抗以及电压降，所以对于整个电气线路的运行过程会产生极大的影响，并且可能会造成短路电流，如果电流的防护装置不能及时动作以切断线路的运行，会因为电弧自身的温度较高，引起周围的可燃物起火，造成严重的火灾事故。最后，如果电气线路之间的导体出现了连接不良的现象，也可能会引起电气火灾事故。当前在低压配电线路中各导体均需要进行相应的连接操作，并且要保证设备的端子能够固定在线路上，而如果在长期运行过程中线路的连接出现了松动的问题，或者接触不良问题，极易可能产生高温或者电火花，导致整个线路发生火灾。

2 智慧安全用电系统的组成及运行原理分析

2.1 智慧安全用电系统的组成

为了提高城市轨道交通低压配电系统运行的可靠性及稳定性，设计了智慧安全用电系统。针对目前城市轨道交通低压配电系统常见的电气火灾问题制造出了全新的电气火灾预防及预警管理系统。在物联网技术的支持下，研究出的智慧安全用电系统，不仅能够改善城市轨道交通低压配电系统的运行质量，还能够对电气火灾问题发出准确的警报信号，进而能够帮助城市轨道交通管理人员对电气火灾问题起到更好的防范作用。智慧安全用电系统主要包含了终端检测设备、无线报警设备以及云管理平台等。同时智慧安全用电系统还包含了故障电弧探测系统以及漏电火灾探测系统，通过两种探测系统可以发出相应的预警信号，进而通过云管理平台的操作和判断，为电气火灾的预防提供更多的基础依据。

当前在低压配电系统运行过程中引起电气火灾的主要原因是故障电弧，所以应该制定专门的故障电弧探测系统，进而保证能够加强对故障电弧监测的准确性及可靠性。目前我国常用的城市轨道交通低压配电监测系统中，存在一定的盲区，进而导致电气火灾事故频发，针对这一问题，制造出的新型故障电弧探测系统，能够全面监测低压配电系统运行的全过程，并且能够根据电路监测需求，针对重点部位加强监测力度。在智慧安全用电系统中还包含漏电火灾监测系统，其主要的组成部分有测量型电流互感器，漏电火灾探测器以及剩余电流互感器和温度传感器等，在漏电火灾探测器的运行过程中，其主要作用是能够对整个低压配电柜的电参量进行相应的监测，一旦发现电参量出现了较大的波动，或者数据值超出了规定范围，则及时发送相应的用电数据信号[1]。利用剩余电流互感器和温度传感器，能够对线路在运行过程中出现的剩余电流以及线路的温度等进行全面的监测，进而避免因为线路出现漏电问题导致火灾事故。在物联网技术的支持下，所设计出的漏电火灾探测系统，还能够实现无线传输的功能，并且可以将各项监测的信息以及可能发生的漏电火灾隐患等同步上传至相应的监控平台上，管理人员可以通过对监控平台进行监测和数据判断分析，明确相应的报警信号。同时用户也可以利用笔记本电脑或者手机等移动通信设备，实时的接收相应的预警信息。其中测量型电流互感器的主要作用是能够和漏电火灾探测器进行配合，进而对回路电流相关数据进行采集，剩余电流互感器可以对系统中的剩余电流数据进行检测并且判断其是否处于合理的范围内。利用漏电火灾探测系统和故障电弧探测系统，能够为智慧用电系统的应用提供更好的预警信号，进而保证能够全面对电气火灾信息进行检测。

2.2 智慧安全用电系统运行原理分析

当前在物联网技术的支持下，所设计出的智慧安全用电系统，其主要包含基础信息管理层、数据传输层以及云平台管理控制层和用户应用层等。基础信息管理层的主要目的是能够对现场的相关数据进行收集，并且通过整理发送到数据传输管理层中。目前在智慧用电云平台中基础信息管理层主要包含了温度传感器，剩余电流探测器，故障电弧探测器以及交流互感器等，通过各类传感器和探测器对现场中的各类数据进行收集，进而能够保证为智慧用电云平台中的其他数据处理系统提供一定的基础数据支持。数据传输管理层的主要作用是能够对基础信息管理层中传输的信息数据进行判断和分析，并且通过对收集后的数据进行汇总完成后期的传输过程，在云平台管理层中能够对数据传输管理层中的传输数据进行综合判断，进而加大数据的使用价值。在数据传输管理层中，主要包含了无线TDU模块在线监控装置以及组合式的电气火灾监控探测器等，通过火灾监控探测器可以收集到相应的故障数据，同时利用在线监控装置也能够完成相关数据信息的判断。利用无线TDU模块可以对相关数据进行收集和汇总操作，进而加大对数据的处理效率。平台管理层的主要作用是针对数据传输管理从中传输的相关数据进行综合处理与判断，并且能够为城市轨道交通低压配电系统管理人员提供相应的基础数据。云平台管理层还具有数据监测记录以及报警分析功能，通过对数据进行综合处理，发出报警信号，使管理人员可以明确故障发生点以及故障发生类型，进而采取全面的应对措施。在云平台管理层中主要包含了大数据处理系统，软件系统以及数据服务器等。利用各类不同的软件系统可以对收集到的相关数据进行不同的分析和检测，满足后期用户的实际应用需求，利用大数据处理系统可以完成大量数据的处理工作，并且能够提高数据的处理效率。同时还可以对数据进行分类处理，进而使数据使用价值得到显著提升。利用数据服务器可以保证云平台管理层的运行质量[2]。最后在用户应用层中，其主要包含了手机App以及PC端等，利用手机App可以实时对相关数据进行查收，并且明确各类电气设备的运行状态。通过对传输的数据进行全面分析，一旦发现设备运行状态不稳定或者出现了运行故障问题，则能够及时采取相应的应对措施，同时利用手机App还能够对数据的历史信息进行查看，这样即使错过了设备运行状态的监测过程，也能够通过反复查阅历史信息，明确设备的运行波动时间以及运行故障类型，进而为后期城市轨道交通低压配电系统运行安全性的提升奠定良好的基础。

3 智慧安全用电系统的应用分析

当前智慧安全用电系统在城市轨道交通低压配电系统中的应用较为广泛，并且取得了良好的应用效果，由于城市轨道交通低压配电系统中所包含的电气设备以及电子设备相对较多，所以必须要明确各类设备的常规运行状态，并且通过加强监控力度，对电气设备及电子设备的运行故障问题进行实时监测。为了保证城市轨道交通系统的正常运行，所设计的低压配电系统复杂程度相对较高，所以必须要加强对城市轨道交通中低压配电系统的了解程度，并且明确各类供配电线路以及控制线路的分布方式。由于在城市轨道交通系统中还装设了信息数据线路，所以各类线路的综合应用，导致目前在针对线路进行分析时，难度相对较大，而如果各类线路出现了电气火灾问题，极易影响城市轨道交通中乘客的安全以及整个系统的运行状态。所以，必须要加大对城市轨道交通安全性的关注度，并且通过对电气火灾采取合理的预防措施，加大整个城市轨道交通运行的稳定性。在城市轨道交通中低压配电系统中应用智慧安全用电系统，不仅可以提升整个城市轨道交通的使用质量，还能够为低压配电系统的使用价值提升，奠定良好的基础，为了证明智慧安全用电系统的应用效果需要选取相应的实例进行分析。

例如，在针对某城市轨道交通线路进行分析的过程中，将照明配电箱作为其研究的主要对象，然后在原有的配电箱外串接上故障电弧探测器，并且设置无线传输模块以及漏电火灾探测器等相关设备，同时在原有配电箱内部还应该装设电流互感器以及剩余电流互感器等。为了满足终端检测的需求，在其线路上安装温度传感器，对线路的运行温度进行检测。在安装完成以后，对此线路某一段时间内的运行状态以及电气火灾预防效果进行全面分析，发现在此线路使用以后，对于线路以及电气设备在运行过程中出现的故障问题，能够进行实时监测，并且可以及时发出相应的预警信息[3]。管理人员可以针对运行信息做出相应的反应，利用智慧安全用电系统不仅提高了城市轨道交通线路的运行稳定性，还可以杜绝出现电气火灾事故，进而维护了城市轨道交通乘客的生命安全。利用智慧安全用电平台，可以实现24小时的实时监控操作，并且能够对整个线路及电气设备在运行过程中的电流，电压和功率值以及剩余电流温度等参数进行全面的检测，并且明确其设备运行状态。同时还能够对所有运行参数进行储存并且形成历史记录，这样后期在其他管理人员针对设备运行状态进行查询的过程中能够根据历史记录的查找完成设备监控工作。利用其中的大数据分析平台，能够对数据进行全面的分析，并且通过建立各类数据分析模型，明确展示出相关数据出现的波动点，进而为安全隐患的查找，提供更多的基础依据。利用报警提醒功能可以将故障信息及时的发送给管理人员，进而加大安全隐患的控制力度，同时还设置了权限管理功能，通过对不同管理员进行授权，进而使整个数据信息的安全性得到更好的保障。还开设了远程控制功能，使具有相关权限的管理人员，能够针对各类探测器的数据进行分析，并且明确其参数值，进而可以控制监控设备进行自检或者分闸等远程操作，提升城市轨道交通的管理效率。