智慧安全用电管理系统的开发

智慧安全用电管理系统的开发

徐文玲

身份证号：652301198807052023

摘要：电力作为现代社会最基础的能源之一在各个行业中发挥着极为重要的作用。随着社会的发展和科技的进步，电力在生产和生活中的应用越来越广泛，例如用电照明，用电作为动力开动机器和设备，把电能转化为热能用于熔炼、焊接、切割、干燥、加热、金属热处理等，把电能转化为化学能用于电镀、电解、电化学加工等，电能同样广泛应用于医疗、通讯、计算、测量等领域。电无处不在的应用，促进了科学技术的发展，尤其当今时代新能源技术、物联网、大数据、云计算、人工智能的飞速发展，进一步推动了科学技术的进步。但是，如果应用不当，电不但会伤人，还会带来触电、火灾爆炸等其他灾害，所以我们在用电的同时，一定要把电气安全的问题摆在首位。本文就智慧安全用电管理系统的开发展开探讨。

关键词：智慧；安全；用电；管理

引言

电网企业应发挥自身优势，运用大数据技术手段，打破数据孤岛和数据互通不畅的现状，数字赋能城市应急管理创新，促进城市建设管理的智能化和数字化转型升级，为实现智慧政务、智慧民生、智慧交通、智慧能源、智慧电网等多领域融合服务的智慧城市建设贡献电力企业自己的力量。

1智慧用电安全系统”

智慧用电安全管理系统是应用物联网平台、大数据、云计算、无线传输技术，通过物联网传感终端，将供电侧、用电侧电气火灾隐患数据实时传送至云平台，可实现对配电柜、二级箱柜、末端的配电箱等各关键节点的剩余电流、用电量、温度等参数的实时检测，采集剩余电流、导线温度和电流的数据变化，及时掌握线路存在的用电安全隐患状态，预防并发现电气线路动态运行中出现的安全隐患，实现物联网平台将报警信息及时发送至单位监控平台和单位相关人员手机，手机APP远程断电电气隐患应急处置的功能。

2智慧安全用电管理系统框架

智慧安全用电管理系统充分采用传感器、信号分析处理、微处理器、物联网、大数据、云服务平台、智能断路器执行设备等来构成系统的监测和诊断功能，实时监测模块实现用电状态的监测、告警、数据互通共享和自动控制，离线诊断模块通过对数据的分析处理，经大数据的聚类算法建立故障诊断的识别和预测模式，提供监测和预警数据支持，同时提高诊断的精度和准确性。

3智能电网的特点

3.1结构坚实

近年来,随着天灾的频频出现,对电网工程造成了巨大的影响。但因为智能电网的构造更加强大,在将来地震时,也能够有效地保障民众的安全。“智能化电网”是指一个新的、高度智能化的电力系统。当电能供应系统中出现不良天气、事件、设备故障等问题时,系统可自动实现自我防护、自动报警等功能,该特点为供电系统的总体安全提出了更可靠的保证。另外,电力设备有很强的自恢复功能,主要是对设备的自身恢复功能。智能供电系统（检测、评估系统）的功能和优势使系统可以快速、精确地找到设备的问题,并适时作出反馈,比如采用报警方式处理问题,大大减少了人工问题的出现,同时降低了小问题的出现,有助于系统的平稳运行。

3.2可有效预防火灾发生

通过智能的防火监控终端，可全面、实时的监控电气电路运行的各种指标数据。与移动网、互联网结合，实现无距离监控本系统通过与移动网络、Internet网络联通，突破了传统监控设备的内联限制，实现了真正的无距离电气火灾监控管理。

3.3智能电网可以节约能量和人力

智能电网可以使用计算机进行运算与管理。当确定好工作次序以后,该电网就可以自行工作了,而无须工人的辛勤劳动,只需在工作站上随时观察,这样就可以释放大量劳动力。在智慧供电工程建设中,应当摒弃传统的单向传输方式,按照经济社会发展需要,为终端用户提供具有针对性的电能服务,以实现改善电能品质的目的。智慧供电系统是一个全面应用现代科学技术的新型供电系统,它不仅可以降低施工造价,同时可以合理地使用能源,进而带来极大的经济性与生态效益。

4智慧安全用电管理系统结构

4.1电气故障载体

剩余电流即漏电流，由互感器检测漏电流产生情况，根据基尔霍夫定律，流入节点的电流矢量和为零。正常情况下，无剩余电流产生，互感器的二次绕组无感应电流输出。当发生故障时，根据漏电程度不同，二次绕组感应相应大小的信号输出，作为漏电故障的判断依据。剩余电流由于电路中线路年久老化，绝缘层破损，电气安装不规范，导线质量不符合技术要求，电气设计不当，私拉电线或人为破坏等情况导致。漏电流流入大地点，会产生高热，一旦大地有易燃物，便会引起电气火灾。线路温度的产生主要是由于线缆自身的电阻在电流的作用下产生功率发热。采用正温度系数热敏电阻采集线缆温度信号。导体电阻不符合规定，连接头质量不合格，线缆型号选择不当，电缆线安装过程中过度密集散热不好，线缆防护套损坏，介电常数变化，会导致电阻电流变化，致使线路温度过高。高到导致易燃材料燃烧点，会产生电气安全事故。非线性电气设备或器件，如晶闸管、变频装置、电弧炉等的应用，线缆自然老化导致线缆绝缘功能变差，电弧产生导致线路用电参数波动，同时感性和容性负载广泛应用，使线路中产生不同频次的谐波电流。对于谐波电流，将非正弦周期的电流信号经傅里叶级数展开，分解为不同基频和倍频周期电流函数总和。由于谐波电流的趋肤效应，频率较高的谐波电流流过导体时，导体的电阻有效截面积变小，线缆电阻过大，产生更大的热量。同样幅度的谐波电流比基波电流产生的热量要大，会导致线缆过热，易产生电气火灾。

4.2配电网故障定位预警

运用大数据实现配电网故障定位预警功能。通过对投诉类数据进行人工分类统计分析，采用LDA主体模型对用户工单中“受理内容”的描述文本进行数据挖掘。从电网运营维护角度入手，找出关于电网故障类投诉，并将其与故障发生次数与时间、发生地区进行关联分析。根据电网运营监测系统的电网异常数据预测故障发生规模，建立故障预警模型，通过月份、地区、故障发生次数的关联关系针对性地调配运维队伍，充分应对未来发生故障，缩短故障处理时间，高效对配网故障进行抢修处理，提高电力企业供电可靠性。

4.3全面保护、实时监测

智慧安全用电安全监管与电能管理系统采用智慧式微型断路器，监测与处理漏电、短路、过流、过载、打火、过压、欠压、雷击浪涌、过温等电气故障，并实时将报警与负载信息通过互联网提供到系统平台，便于用电管理人员第一时间、全面掌握用电异常情况，最大限度预防电气火灾，避免人员触电伤亡。系统还允许远程操控、定时开关和漏保自检，可以在通过电脑平台或手机平台，远程打开或关闭开关设备；而且能分组控制；还可以令开关在指定时间打开或关闭；或令漏保开关在每月指定时间自动检测漏保性能。

4.4电网设备故障诊断与报修

运用类人工神经模型，从设备保障数据里面，分析挖掘对设备故障保修影响最大的因素为气温变化、售电量、用户数量和雨雪系数。利用分区域各因素影响度分析，定位影响各区域故障保修数量变化的主要因素，当其中某个因素预计将出现较大波动时，可提前定位可能出现较大故障报修增幅的区域。通过使用Tableau画出下个月的故障报修数量及环比变化情况热力图，实现精准预测报修数量，有针对性的开展相关预防措施，起到及时预警的效果。

结语

电力作为人们生活和生产中的重要组成部分，在广泛应用的同时会产生故障，事故问题频发，甚至引发火灾或爆炸事件，给人们的生命和财产造成严重损害。传统的电力维修依靠电力工作人员的经验进行事后处理，风险评估不全面，且时效性差。基于智慧安全用电管理系统的应用，能够有效减少用电系统的安全隐患，提高用电效率。

参考文献

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［2］覃进一.智慧安全用电管理平台［J］.水电与新能源，2022，36（4）:19-21.

［3］毛琦，刘宇.智能用电技术在智慧城市中的应用［J］.水电站机电技术，2021，44（10）:23-25+29.