物联网技术在低压安全用电云平台的应用设计
安科瑞陈伟 acrelchenwei
低压安全用电系统是保障用电质量的重要依托，也是增强用电安全性的根本依据。而在其中应用物联网技术，可进一步提升监测效率。在此之上，文章简要分析了低压安全用电系统的设计基准与监测内容，并通过科学制定系统建设方案、打造物联网架构体系、引入安全保护技术，以此提高低压安全用电系统的应用水平，扩大其监测范围。
低压安全用电监测系统的设计基准：
（1）经济性：在设计低压安全用电监测系统时，需要考虑到改造后的系统是否具备突出的经济性特征，以免增加电网公司的运营负担。同时，还应依靠物联网技术在智能电网中为其提供多元化增值业务，使其感受到智能供电的便捷，并且还可在日常巡检工作中加强对电气设备的检查效果，由此将设备安全处在可控状态下，促使用户的用电质量能在智能化监测中实现优质发展，以便在高效管理环境下降低人力投入成本，包括缩减巡检人员、创新巡检模式等，从而促使整个电网公司拥有更高的综合效益。
（2）安全性：用电安全是保障人民财产安全的基本内容。低压用电是指断路器、插座、漏电开关吹风机等设备的用电行为，而在设计低压安全用电监测系统时，无论是引进物联网技术还是智能化管理手段，都需要始终保持用电安全性，不可引发新的安全隐患，从而增加系统的可操作性。以往在故障排除期间，常在出现安全事故后安排维修人员予以处理，这样不但影响故障排除效率，而且还会对用户的生命安全带来威胁。因此，在全新设计中应当以一种“动态监测”的理念针对电网故障实施“及早预防”，即在出现潜在隐患前即可经由预警装置给出提示，以便在较佳时间内提高维修效率，降低用电危险事件的发生率，最终实现低压电气设备的稳定运行。
（3）综合性：在设计低压安全用电监测系统时，还需要以电能质量、资源配置等综合角度针对原有电网建设项目予以改造。实际上，之所以需要实施低压安全用电监测，一是为了改善原有供电质量，确保用户在高质量电能使用中获得良好的用电体验，提高供电企业的信誉度；二是结合原有人力资源与供电物资提出科学的配置规划，从而实现资源的最大化利用，避免出现闲置资源，降低供电质量，甚至加重供电企业与电网公司的负担。因此，针对低压安全用电监测系统予以设计具有一定现实意义，并且可对当前电网高质量发展目标的实现创造有利条件。
低压安全用电监测系统的监测内容
（1）电能质量
低压安全用电监测系统实际上是借助物联网平台实现内外电源系统的统筹管理，并结合在线监测装置针对电网相关参数如电压值、电流值、负载率予以密切监测，由此降低电网系统故障的发生率。同时，在移动程序支持下，还可为相关人员提供“关联式”管理服务，即无论是否身在供电现场，都可经由监测系统实施操作行为，以此消除不安全因素。目前，系统的建设已逐步朝着个性化方向发展，这也是提升电能质量与供电服务的关键步骤。比如针对航天医疗领域的用电，其质量略高于其它民用住宅，一旦提供的电能质量与预期要求不一致，将不利于相关领域顺利完成工作任务，甚至降低电力资源的利用率。此外，电能质量不达标还可受电网污染事件的影响而形成电能质量问题。故而，可借助监测系统随时关注电能质量变化情况。
（2）剩余电流
在利用低压安全用电监测系统监测剩余电流时，可参照监测结果对系统接地故障与过流保护动作起到一定的协调作用，进而为断路器无法正常运行提供解决依据，确保相关人员经由监测系统可对低压电气设备的运行状态实施有效监测。剩余电流实则是中线与相线的矢量和未完全消除成为零的线路，在出现剩余电流后，容易产生漏电现象，进而对用电安全性带来威胁。因此，可在监测系统辅助下快速知晓剩余电流数值，以此有方向性的予以检测。
（3）线路隐患
在电网线路中若出现隐患现象，将造成线路急剧升温，进而降低线路电芯的实用性能，甚至会对线路外部绝缘保护层的绝缘性起到削弱作用，进而不利于实现安全用电保护，长此以往，将在高温状态下发生漏电现象，由此对低压电气设备的正常使用带来隐患。而低压安全用电监测系统可随时针对线路电流数值予以监测，一旦超出额定电流或突然增加数千安培，将立即引起相关人员的注意，有效降低隐患故障的发生率。
（4）过载电流
在对过载电流予以监测时，也是为了增加低压用电的安全性。由于电流经过电网线路时，会出现放热反应，进而引起导线升温，在其超出安全载流时，将诱发电流过载现象，不利于导线的安全防护，甚至会在长期出现过载电流的情况下引起火灾。对此，若能基于物联网技术设计低压安全用电监测系统，可对过载电流现象给予密切关注，在适当的时间里控制载流，防止导线烧毁增加用电危险性。基于此，低压安全用电监测系统的建设很有必要。
物联网技术是将电网与互联网技术相连，以此借助先进技术实现电网的有效管控与动态监测。在设计基于物联网技术的低压安全用电监测系统时，还需要根据低压用电行为的具体流程打造物联网架构体系，以此确保在实践中监测系统能够展现出显著优势，实现电网的智能化监测。在物联网架构体系中应涵盖下述四个部分：其一，主站集中监测模块；其二，电能质量监测模块；其三，隐患监测；其四，通信反馈。
在上述四个重要组成部分中，主站集中监测主要是通过获取电能质量监测数据与安全用电行为信息的方式，经过科学分析对其潜在故障与危险性进行验证识别，这样可确保低压电气设备在有效评估下改善其性能，避免突发安全事故影响用户用电安全性。而在电能质量监测环节，它可对用电异常行为，比如插座不匹配、私拆设备、错误接线等，系统可对此模块中接收到的有效信息递交给电网主站，并给出相关指令予以管控。在隐患监测中，系统具体是结合电网终端的电流波形予以监测，并在计算机算法协助下对隐患故障实施准确定位，这样一来，电网主站可及时获取隐患信息，便于实现隐患故障的顺利排查。在通信反馈中，它可对电网负载率、线损能耗度以及故障原因给出可靠依据，并将信息反馈给主站，由此在一体化的管理中实现电网线路的科学预警，帮助工作人员随时掌控电能质量情况。
安科瑞电气推出的安全用电管理云平台采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给企业管理人员，指导企业实现第一时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然”的目的。
用户可以利用PC网页、手机APP、微信小程序、微信公众号等多种方式实现对平台的访问，查询包括系统信息、实时数据、报警记录等在内的各种信息，使用方便。利用该系统为用户提供的低成本专业服务，能有效提升企业的消防安全管理和电气设备安全水平，有效防范重大恶性火灾财产损失、尤其是重大恶性人员伤亡责任事故的发生。
整体方案采用分层分布式网络结构，由现场感知层（采集终端）、网络层（智能网关/串口服务器）和平台层（安全用电云平台）三个部分组成。
●感知层：连接于网络中的各类传感器，包括智慧微断、智慧用电在线监控装置，故障电弧等。
●网络层：包含智能网关、串口服务器等，采集感知层的数据，进行规约转换将数据上传至平台。
●平台层：在PC端及移动端为用户提供应用服务。
系统提供谐波监测和三相不平衡分析功能。
谐波监测：满足进线、大功率整流设备、变频设备、光伏发电输出等电压、电流进行在线谐波频谱分析，支持对谐波进行逐日、逐月、逐年报表汇总，或自定义时间段查询功能，分析谐波畸变率及各次谐波含有率，如图所示。
三相不平衡度包括三相电压不平衡度和三相电流不平衡度，支持查看当天的三相电流和三相电压的曲线图，并对应三相电流和三相电压的不平衡度
综上所述，在物联网技术的协助下建设低压安全用电监测系统，可对当前用电不稳以及频发故障的现状起到一定的改善作用。因此，相关设计人员应在系统改造与升级中实现物联网技术的有效引进，以便提升供电质量，为大众营造一个良好的用电环境，并从建设方案、物联网架构体系、安全防护技术、精准化信息记录等方面着手，促使电网系统在有效监测中具有较高的安全可靠性。
