淺談銀行智慧用電監(jiān)測平臺的設計與研究

任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：設計了一套基于大數據的銀行智慧用電平臺，該平臺可以對銀行的電力數據進行監(jiān)測和管理，對辦公樓、網點、自助銀行的安全用電進行全天候不間斷實時監(jiān)測，對檢測數據進行顯示、統(tǒng)計和分析，對發(fā)生用電不安全情況時及時進行報警通知和處理。

關鍵詞：節(jié)能減排；安全用電；大數據；智慧用電

1引言

隨著科技發(fā)展，電力供應日益充分，電氣設備日益增多，電力在帶來光明和效率同時，也帶來火災危害。據應急管理部消防救援局統(tǒng)計，2020年全國共接報火災25.2萬起，電氣類原因繼續(xù)強力影響火災走勢，全年因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災共8.5萬起，占總數的33.6%。其中，因電氣引發(fā)的較大火災36起，占總數的55.4%。從電氣火災的分類看，因短路、過負荷、接觸不良等線路問題引發(fā)的火災占總數的68.9%，因故障、使用不當等設備問題引發(fā)的火災占總數的26.2%，其他電氣原因引發(fā)的火災占4.9%。當前，在金融機構火災中，電氣火災已經成為消防防控重點，電氣也成為是金融網點發(fā)生火災大的“元兇”。

2銀行安全用電存在問題分析

隨著金融業(yè)務的發(fā)展和營業(yè)場所自身功能性的不斷擴展，用電設備和用電量與日俱增，而網點對電氣設備及線路的粗放管理模式，已遠遠不能適應消防安全需要。在安全用電方面主要存在以下問題。

2.1使用問題

使用問題主要體現在管理粗放，隨意增加負載，用電不規(guī)范。營業(yè)場所內用電設備急增，如辦公電腦、粉碎機具、采光采暖、飲水、空調、新風系統(tǒng)；安防、網絡、自助設備機具等，由于用電回路沒有計量設施，用電設備加載在線路上時隨意性較強。具體表現為就近取電，哪里方便插哪里，哪里有插座就插哪里；對于線纜線徑粗細，是否預埋，通電量是多少，受溫度影響大小，經過多年使用，實際負載會降低到多少，還能不能負載該設備一概不知；空氣開關跳閘時，對于是負載過大，是漏電保護或者是短路的跳閘原因不明。只是復位完事，殊不知火災隱患依然產生，更有甚者，為應付空開跳閘問題，干脆換個更大功率的空開，結果大功率空開和電源線不匹配，造成線路過載燃燒，空開還沒有跳閘保護的問題。

2.2維護問題

維護問題主要體現在線路私拉亂扯，線型不符合要求等。當用電設備附近沒有取電口，網點或支行電工就從附近插座取電，私拉亂扯，隨意使用金屬線，甚至使用電話線或網線來接入強電設備，而這些線材根本不是強電所能使用的。

2.3質量問題

質量問題主要體現在電器和接插件功率與標稱不符，未使用阻燃材料等。網點使用或安裝虛標功率、未使用阻燃材料的電器或接插件，設備長期在線，老化加快，易造成火災風險。

2.4外部強干擾

外部強干擾主要有閃電、地震、鼠患、雨淋水浸等外部強干擾。電氣線路中存在隱患，如室外插座未做防水處理，室內穿線未強弱電分開或強電線路未穿管防護被鼠咬至短路等，閃電、地震、鼠患、線路雨淋水浸作為外界強干擾誘因，引起電氣類的火災。

2.5管理問題

管理問題主要體現在非營業(yè)時間，非在用線路未斷開供電。非營業(yè)時間，辦公區(qū)域的照明、插座、空調，以及現金區(qū)的柜員，非現金區(qū)的低柜柜員的電腦設備都不再需要供電，這些線路中存在電壓電流是浪費，更是安全隱患。據抽樣統(tǒng)計，非24h用電的回路占到網點總通電回路的70%以上，比重較大。如能在非營業(yè)時間，完quan斷開這些回路電源，就能有效減少消防隱患70%以上。

3銀行智慧用電監(jiān)測平臺的整體框架

整理框架采用了環(huán)境傳感器感知和智慧微斷數據采集傳輸層、微服務機構數據中臺服務層、云平臺與大數據分析和應用服務層的3層架構，主要涵蓋了設備運行參數及用電狀況的數據采集、基于分布式閉環(huán)控制、云平臺大數據分析以及相關的接口/協(xié)議/標準等。平臺功能可以分為整體用電數據分析、負載負荷用電數據監(jiān)控、預警告警智能分析、警情聯動干預4大功能模塊。

3.1整體用電數據分析模塊

用電數據分析主要是通過環(huán)境傳感器及智慧微斷數據采集器采集的用電數據，通過算法模型進行數據清洗和數據挖掘分析，終通過圖表化展現出來，是用電決策的客觀評測和改造規(guī)劃的參考。本項目模塊主要包括銀行的用電負載分析、電壓穩(wěn)定情況分析、告警分析、用電設備功耗統(tǒng)計分析、各分支機構的功能分析。通過對各種維度的數據進行綜合分析，將用電特征圖形化，提供明確的數據支持，提高銀行用電的決策水平，促進銀行節(jié)能減排、安全用電。

3.2用電數據監(jiān)控模塊

用電數據監(jiān)控模塊的硬件端采用的是終端智能微斷設備或者用電監(jiān)控主機。通過終端設備的數據采集，將用電數據傳輸到數據中臺，通過數據展示平臺將數據呈現給決策者。用電數據監(jiān)控模塊主要監(jiān)控銀行用電每個支路的三相用電、單相用電的電壓、電流、負載、線路溫度、能耗、有功無功、漏電、短路、剩余電流、諧波、電弧、開閉狀態(tài)等指標。通過一張圖可以實時調取任意一個支路、總路的實時監(jiān)測數據。數據的波動情況、峰谷值通過曲線圖、折線圖實時展示，還可以將歷年的數據進行拉出對比展示，給決策者提供實時、準確、直觀的用電數據。

3.3預警告警智能分析

預警告警智能分析系統(tǒng)支持實時在線監(jiān)測，即實時采集并上傳電氣線路的剩余電流、故障電弧、溫度、電流、電壓、功率等安全狀態(tài)參數，經云平臺的綜合診斷分析，及時發(fā)現漏電、過載、短路、過壓、接觸不良、升溫異常等電氣安全隱患。借助App/Web智能終端，隨時隨地實現對銀行用電安全監(jiān)測的透明化管理。對用電異常情況，進行智能分析，分類（外來故障，如過壓欠壓；用電故障，如過流等；平臺故障，如通信中斷等）進行告警報警。平臺還設置預警信息，鑒于目前大多用戶配備富裕的電容量，雖然電流未過流，但用電超過平時用電的高值，分時段生成預警信息。

3.4警情聯動干預模塊

警情聯動客戶可對遠程設備進行定時控制和手動控制，實現實時遠程控制、定時控制開關、分時段功率控制、定時限流等功能，模塊還支持遠程設備可定義為可控或者非可控，重要區(qū)域或重要設備的供電，不允許遠程控制，確保重要區(qū)域的供電安全。對網點空調進行遠程開關、遠程調溫等。

4銀行智慧用電監(jiān)測平臺的應用

4.1營業(yè)網點用電管理

4.1.1用電管理難點

營業(yè)網點在用電管理方面主要存在以下難點：一是網點眾多、地域分散、缺少專業(yè)電力運維人員；二是網點工作人員電力知識甚少，隨意增加線路負載；三是部分電器陳舊、線路老化，存在回路電弧產生電火花引起火災的風險；四是網點發(fā)生火災、洪災后，無法一時間對電力線路斷電處理，存在觸電風險。

4.1.2解決方案

1）用電分路監(jiān)測分時分區(qū)用電監(jiān)測管理是根據營業(yè)機構用電各回路用途和負荷，采取“多回路、小電流”的設計原則，將網點回路分為24h回路、8h工作回路、24hUPS回路、8hUPS回路和定時回路5大類。用電分類監(jiān)測可以實現不同回路不同的監(jiān)測配置，避免正常斷電引起的預警，實現分時分區(qū)用電的個性化配置與監(jiān)測。

2）用電線路實時監(jiān)測預警一是過載監(jiān)測。根據線路和接插件標稱功率，設定每條回路預警和高負載值，系統(tǒng)根據實時電流監(jiān)測，判斷是否過載，減少火災隱患。二是異常監(jiān)測。根據不同負載類型和時段，設定每條回路電流異常預警值，當電流異常變化達到設定值，產生預警信息。三是溫度監(jiān)測。根據接插件部位或線路溫度，對過溫現象實時監(jiān)測，設定預警值，當系統(tǒng)監(jiān)測溫度達到設定值時，進行預警。四是漏電監(jiān)測。設定漏電電流預警值，當系統(tǒng)監(jiān)測到漏電電流高于設置值時，進行預警。五是用電量統(tǒng)計。對每個監(jiān)測線路進行用電量統(tǒng)計，并形成圖或表的形式展示，報表可以導出。

3）回路電火花和電弧監(jiān)測預警通過實時監(jiān)測電流變化，根據電流強度和高頻率波動，判斷是否存在快速連續(xù)性電火花和電弧現象，再根據設定預警自動觸發(fā)，防止插座插排及用電設備出現高強度高頻率打火，避免引發(fā)火災，減少火災隱患。

4.2辦公大樓用電管理

4.2.1用電管理難點

辦公大樓在用電管理方面主要存在以下難點：一是下班后忘記斷電，如空調、飲水機、熱水器、電腦等設備處于無人管理的開機狀態(tài)；二是違規(guī)用電，隨意接入大功率用電器，導致有的線路超負荷；三是打印機等設備未完quan關閉，設備長時間的待機將耗去大量的電能；四是缺乏技術手段進行常態(tài)化的安全用電檢查、管理。

4.2.2解決方案

1）人機結合管理。針對各辦公大樓用電存在時段性和不確定性因素，采用人機結合的遠程用電監(jiān)測方式。對大樓低層的營業(yè)網點（營業(yè)室），按照前述網點用電管理方式進行規(guī)劃和部署。對辦公樓層，采用早上定時監(jiān)測是否開啟、晚上定時監(jiān)測是否關閉方式進行用電管理。

2）遠程監(jiān)測回路。通過網絡實現對大量開關的監(jiān)測，能夠實現方便查詢當前開關狀態(tài)等，方便集中管理。

用電線路實時監(jiān)測預警。實現過載監(jiān)測、異常監(jiān)測、溫度監(jiān)測、漏電監(jiān)測和用電量統(tǒng)計功能。

3）回路電火花和電弧監(jiān)測預警斷電功能。

4）配電線路斷電預警功能。

4.3自助銀行用電管理

4.3.1用電管理難點

在離行式自助銀行中，過流保護與負載不匹配、隨意添加負載、分路引線不規(guī)范、長期過載、鼠患等是造成安全隱患的主要因素。此外，機房空調故障、UPS故障引發(fā)火災的情況偶有發(fā)生，市電斷電預警信息無法及時上傳，容易掩蓋潛在案件風險。

4.3.2解決方案

1）用電分路監(jiān)測。自助銀行用電可分為照明、空調、室外燈箱、ATM用電及UPS電源。管理措施如下：一是定時回路監(jiān)測，包括自助大廳照明，室外燈箱用電等；二是24h監(jiān)測回路，包括ATM用電、空調、UPS電源等；三是工作聯動回路監(jiān)測，主要是機房（加鈔間）照明。

2）智能用電監(jiān)測。包括過載監(jiān)測、異常監(jiān)測、溫度監(jiān)測、漏電監(jiān)測、用電量統(tǒng)計功能，詳見前文。

3）智能空調運行監(jiān)控?？照{根據環(huán)境溫度變化進行啟停工作，重點監(jiān)控該線路狀態(tài)。

4）市電斷電監(jiān)測。對市電線路狀態(tài)進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)生市電斷電，及時發(fā)送預警信息。

5 安科瑞銀行安全用電平臺

安科瑞銀行業(yè)安全用電云平臺可通過瀏覽器、APP、微信小程序、微信公眾號等方式訪問所有軟件功能。平臺能夠對電壓、電流、溫度等進行實時監(jiān)測并進行數據分析。更可接入煙感，攝像頭和故障電弧等其他傳感器。對被保護線路的過壓、過載、過流、過溫、欠壓、設備不在線等情況進行預警。在發(fā)生報警后，系統(tǒng)能通過短信、郵件、APP推送、微信小程序推送、微信公眾號推送、釘釘推送、語音外呼、語音播報通知等方式提醒相關人員；系統(tǒng)能對采集數據進行統(tǒng)計分析、排名等,并且實現了報警處理流程的閉環(huán)操作。平臺可進行大數據分析，生成對應項目的用戶報告，為領導制定電氣安全整頓計劃和能耗節(jié)約方案提供依據和參考。平臺擁有以下功能

1）數據監(jiān)控

根據銀行的特點，把回路分成24小時回路用電，8小時工作回路用電，24小時ups/8小時ups回路用電和定時回路用電五種。

針對24小時用電回路，如ATM機和攝像頭，需持續(xù)不間斷工作，可監(jiān)測是否異常斷電。

針對8小時和定時回路，可設置上下班時間來判斷回路的工作狀態(tài)。在上班時間，即工作狀態(tài)下，出現以下問題要報警：漏電越限、超溫、過壓、欠壓、過流、過載（功率）、故障電弧報警、開入信號動作、溫濕度信號越限。在下班后，即非工作狀態(tài)下，監(jiān)測回路還在用電，會有下班有電報警提醒?？紤]到加班或者臨時調整時間，可設置對應的延時時間。上下班時間也可以根據各網點需求進行設置針對每個回路，可以查看各個回路的實時電參量，上下班狀態(tài)，回路狀態(tài)。針對銀行可能限制連接外網，煙感，門禁可通過開關量進行報警

2）實時監(jiān)控

配電圖顯示各回路的開關狀態(tài)、電流等運行狀態(tài)及信息，支持電壓、電流、功率、極值等詳細運行參數查詢。

3）電參量報表

電參量報表頁面用戶可以查看各個區(qū)域設備的電參量報表，可以通過切換時間和調整電參量顯示查看指ding采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及大值、小值、平均值行統(tǒng)計，也支持數據導出。

4）隱患管理

隱患管理包括隱患巡查、隱患派發(fā)、隱患處理、隱患記錄等功能。從報警查詢，分派，處理，查看過程。形成一個閉環(huán)，方便客戶追蹤整個流程。

隱患分析頁面展示了項目報警數量、同期數據以及趨勢，頁面還可對隱患記錄進行日、月、年的維度查詢，將關聯項目下的隱患以曲線，圖表的形式展現，并對各項目隱患按隱患評分進行排名

5）能耗頁面

能耗分析包括能耗概況，同比分析，環(huán)比分析，能耗報表，復費率報表、電能報表功能。

能耗概況可以查看今日、本月、今年的用電情況，且可以展示相應的同環(huán)比信息，也可以查看今日和昨日的用電峰值，如圖所示。

可以逐年查看各個月份的能耗和同比能耗，并以曲線和報表的形式展示，如圖所示。

環(huán)比分析可以逐日、逐周、逐月、逐季度查看能耗和對應的環(huán)比能耗，并以曲線和報表的形式展示，如圖所示。

能耗報表可以逐日、逐周、逐月、逐季度、逐年、自定義等方式查看各個探測器的用能報表，如圖所示。

復費率報表按周、月、季、年查看探測器尖、峰、平、谷用電量和用電金額，如圖所示。

電能報表頁面可查看設備電能報表數據，用戶可以選擇一個時間段查看設備的用能情況，也可以分別選擇兩個時間段，查看同設備不同時間段的用能情況，如圖所示，也支持數據導出。

6）電能質量

電能質量包括諧波監(jiān)測和三相不平衡度等功能。

諧波監(jiān)測滿足進線、大功率整流設備、變頻設備、光伏發(fā)電輸出等電壓、電流進行在線諧波頻譜分析，支持對諧波進行逐日、逐月、逐年報表匯總，或自定義時間段查詢功能，分析諧波畸變率及各次諧波含有率，如圖所示。

三相不平衡度包括三相電壓不平衡度和三相電流不平衡度，支持查看當天的三相電流和三相電壓的曲線圖，并對應三相電流和三相電壓的不平衡度，如圖所示。

7）運維管理

運維管理包括巡檢計劃、巡檢記錄、設備通訊狀態(tài)等功能。

巡檢計劃點擊菜單中的巡檢計劃，進入對應的頁面，對相關的巡檢計劃進行查看工單，切換日期來查詢所要預覽的數據，支持對巡檢計劃的新增，修改和刪除。

巡檢記錄支持對相關的巡檢進行查看，如圖所示。

缺陷記錄頁面展示了存在的缺陷記錄，顯示缺陷描述、缺陷狀態(tài)、缺陷等級、處理建議、項目名稱、區(qū)域位置、發(fā)現時間、負責人、執(zhí)行人、消缺期限等信息，記錄了各個消防設備和消防設施存在的缺陷信息，如圖所示。

巡檢軌跡頁面展示了運維人員的巡檢路線，用戶選擇項目下的相關人員，然后在選擇時間段查詢，即可查詢出運維人員的巡檢路線，如圖所示。

培訓記錄頁面展示了關聯項目下的培訓內容，用戶可以看到培訓記錄的完成情況，如圖所示。

還可以通過點擊查看按鈕彈出閱讀界面，在規(guī)定的時間內完成閱讀，如圖所示。

通過培訓內容手動指ding考試內容，用戶針對考試內容形成考試記錄。

通過對項目、探測器ID以及想要查詢的設備來進行查詢，對現有項目下設備的通訊狀態(tài)數據進行匯總羅列展示，包括顯示設備當前的通訊狀態(tài)等，如圖所示。

分析報告根據用戶指ding的周期、項目、時段等篩選生成報告摘要、統(tǒng)計清單、設備體檢摘要、報警原因分析，支持打印功能。

8）手機APP

銀行安全用電管理云平臺支持Android、ios系統(tǒng)APP，方便用進行項目查詢、報警、故障查詢，實時監(jiān)控數據查詢，復位及控制操作，探測器詳細信息查詢等功能。

6 產品選型方案

7結語

本文分別從使用問題、維護問題、質量問題、外部強干擾、管理問題等層面闡述了銀行安全用電的現狀、存在的問題，給出了銀行安全用電的解決辦法，建設“銀行智慧用電監(jiān)測平臺”。文章還提出了“銀行智慧用電監(jiān)測平臺”在銀行用電的營業(yè)網點用電管理、辦公大樓用電管理、自助銀行用電管理3種應用場景。對未來銀行安全用電監(jiān)測的廣泛應用起到了示范與引ling作用。

參考文獻

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5. 安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.5版.

作者簡介

任運業(yè)，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。