孟洋

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：路燈照明設施作為城市重要的公共設施，在為市民提供照明便捷的同時，也要為市民的出行提供安全保障。一個完善的、合理的漏電保護系統(tǒng)，是路燈照明系統(tǒng)安全正常運行的的條件。以廣州市目前路燈照明漏電保護技術改造實踐為例，探討基于微機保護的城市路燈照明漏電保護。

關鍵詞：路燈照明；漏電保護；微機保護；在線監(jiān)測；路燈安全用電

0引言

廣州地區(qū)常年潮濕多雨，容易積水，加之臺風頻發(fā)，容易導致路燈照明設施漏電，而傳統(tǒng)的漏電保護難以滿足廣州地區(qū)的路燈照明安全。隨著近年來路燈漏電人身傷亡事件的發(fā)生，市政路燈的安全性受到了社會各界的高度關注。

1路燈照明系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1路燈數(shù)量多，漏電問題亟需解決

目前，廣州市六區(qū)共有路燈數(shù)量約24萬盞，覆蓋主干道、次干道及城中村道路等，覆蓋面廣，影響人口多。除近兩年新建的路燈外，由于歷史原因，原有的絕大部分路燈均未安裝線路漏電保護，路燈運行過程中存在人身安全隱患，亟需進行安全升級改造。

1.2傳統(tǒng)電磁式漏電保護無法滿足路燈漏電保護需求

根據(jù)GB50054—2011《低壓配電設計規(guī)范》[1]5.2.11可知，當TN系統(tǒng)相導體與無等電位聯(lián)結(jié)作用的地之間發(fā)生接地故障時，為使保護導體和與之連接的外露可導電部分的對地電壓不超過50V，其接地電阻的比值應符合公式（1）的要求：

其中，R_B為所有與系統(tǒng)接地及并聯(lián)的接地電阻；R_E為相導體與大地之間的接地電阻。

根據(jù)GB50054—2011《低壓配電設計規(guī)范》5.2.12可知，當不符合本規(guī)范式（1）的要求時，應補充其他的間接接觸防護措施，或采用局部TT系統(tǒng)。

根據(jù)這些設計標準規(guī)定，電纜絕緣層為主保護，當絕緣層破損或老化時，采用間接保護，即漏電保護。廣州市照明線路大部分已經(jīng)運行多年，絕緣老化嚴重，再加上廣州地區(qū)潮濕多雨、容易積水，導致傳統(tǒng)電磁式漏電保護器*無法合閘，不得不退出運行。因此在一段時間內(nèi)，設計沒有強制要求安裝漏電保護器。

根據(jù)運維現(xiàn)狀統(tǒng)計，全市范圍內(nèi)的漏電線路處于實時動態(tài)增加中。據(jù)統(tǒng)計，每天持續(xù)新增1A以上漏電電流的線路達8～10條，已經(jīng)治理過的漏電線路運行不久后依然會再次漏電。在這種惡劣的條件下，若采用電磁式漏電保護器，必然會導致全市范圍大面積跳閘熄燈。

近兩年，由于涉電公共安全的形勢嚴峻，設計文件重新開始要求安裝漏電保護。新建線路由于絕緣良好，安裝電磁式漏電保護器的線路，在運行初始階段尚能正常亮燈，但運行一段時間以后，隨著線路的老化、破損，也會出現(xiàn)無法合閘的問題，使得漏電保護器不得不退出運行。

盡管現(xiàn)有設計標準規(guī)定照明線路安裝漏電保護器，但由于電磁式漏電保護器的特性不適用于老舊的照明線路，因此在廣州市區(qū)范圍內(nèi)的照明線路均沒有安裝電磁式漏電保護器。

2　照明線路微機保護的必要性

2.1　微機型保護的成熟經(jīng)驗

路燈380V系統(tǒng)與10kV電壓等級的電力系統(tǒng)類似，10kV電力系統(tǒng)的單相接地故障可與380V的漏電故障類比。10kV線路的微機型保護（有零序保護、過流保護模塊）已有25年成熟的運行經(jīng)驗。目前，廣州已安裝的照明線路微機保護也采用微機型保護，含有漏電保護（包括突變和幅值）、過流保護，與電力系統(tǒng)微機保護具有相仿的功能。

2.2　微機保護裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護的對比

兩者構成部件對比如圖1所示。

圖1微機保護裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護裝置構成部件對比

兩者功能對比如圖2所示。

圖2微機保護裝置與傳統(tǒng)電磁式漏電保護裝置的功能對比

通過這些對比可知，微機保護裝置的部件比傳統(tǒng)漏電保護裝置的更齊全，微機保護的功能也比傳統(tǒng)漏電保護的功能更多。

2.3　照明線路微機保護*性分析

2.3.1　保護動作可靠

普通漏電保護器有很大的保護盲區(qū)，在很多情況下，漏電發(fā)生后，線路上的三相合成漏電流會變小，此時普通漏電保護器不一定會保護動作。照明線路微機保護采用基于矢量突變量的保護算法，可以將故障漏電流從正常的系統(tǒng)漏電流中*分辨出來，從而確保可靠動作。

2.3.2　計算精度高

路燈線路本身存在正常的系統(tǒng)漏電流，通常大于100mA，如果是普通漏電保護，定值要設定到300～500mA，才能不經(jīng)常誤跳，而人觸電電流30mA以上就會發(fā)生危險，普通漏電保護無法跳閘，所以起不到保護人身安全的作用。照明線路微機保護采用高精度的漏電流采樣和計算方法，精度可以準確到2mA，并且采用矢量突變原理，可以從系統(tǒng)漏電流中分辨出30mA的人員觸電漏電流，并在100ms內(nèi)斷開，從而在根本上起到保護人身安全的作用。

2.3.3可以躲開瞬間啟動電流

路燈線路末端短路時，短路電流通常只有額定電流的2～3倍，普通C型脫扣曲線的短路保護器通常要到10倍以上額定電流才能跳閘，因此如果采用普通短路保護器，線路會一直過流發(fā)熱，導致線路老化，出現(xiàn)絕緣損壞而漏電。照明線路微機保護可以根據(jù)實際額定電流躲開瞬間啟動電流，待路燈開啟正常運行后，投入2倍額定電流的過流保護，從而保護線路安全。

2.3.4具有自動重合閘功能

普通漏電保護沒有重合閘功能，當發(fā)生由于雷擊等導致的誤跳時，不能及時恢復供電，導致長時間滅燈，照明線路微機保護具有自動重合閘功能，如果發(fā)生誤跳，能夠自動重合，保證正常亮燈。

2.3.5具有數(shù)據(jù)遠傳功能

普通漏電保護通常沒有數(shù)據(jù)遠傳功能，后臺無法獲得現(xiàn)場數(shù)據(jù)和狀態(tài)，照明線路微機保護具有現(xiàn)場通信接口，可以與后臺通信，實現(xiàn)保護設備的四遙控制，遙測，可以遠程測量線路電壓、電流、漏電流等信息；遙控可以遠程進行合閘、分閘操作；遙信可以采集開關狀態(tài)信息；遙設，遠程靈活設定保護定值。

2.3.6可錄取跳閘瞬間實時數(shù)據(jù)

普通漏電保護沒有跳閘錄波數(shù)據(jù)，無法分析故障原因。照明線路微機保護可以錄取跳閘瞬間的電氣實時數(shù)據(jù)，并上傳到后臺，進行故障分析，可采取相應措施，避免再次出現(xiàn)同類故障。

2.3.7可構建綜合系統(tǒng)

照明線路微機保護結(jié)合后臺系統(tǒng)，可以構建一套完整的城市照明漏電、監(jiān)控及管理綜合系統(tǒng)，通過系統(tǒng)級的應用，管理城市配電安全，通過數(shù)據(jù)積累，還可以提升線路、變壓器及燈具等設備的養(yǎng)護方案。

3微機保護可實現(xiàn)功能

3.1保護功能

微機保護能起到漏電流幅值保護和漏電流突變保護作用。

3.2測量功能

微機保護能測量線路漏電流和三相電壓，其中線路漏電流測量精度達到5%，三相電壓測量精度達到2%。

3.3監(jiān)視功能

微機保護能通過監(jiān)視斷路器位置觸點信號來實現(xiàn)對分合閘狀態(tài)的監(jiān)視。

3.4　控制功能

裝置提供了2個輸出繼電器，用于控制斷路器電操機構合閘、分閘。

3.5重合閘功能

交流線路漏電保護控制器需具有三次重合閘功能。

3.6事件記錄

交流線路漏電保護控制器支持保護事件記錄功能，可在線記錄保護事件10條，掉電不丟失，便于故障原因分析和診斷。

3.7人機接

交流線路漏電保護控制器的人機接口需*符合人機工程設計要求。

3.8通信功能

交流線路漏電保護控制器作為配電保護的基礎設備，具有可靠的通信功能。

4安科瑞路燈安全用電平臺介紹

4.1平臺架構

對路燈控制箱進行監(jiān)測，通過監(jiān)測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況

直接接入ARCM310儀表，監(jiān)控每個路燈的電壓、電流等電參量進行預警和報警，也可設置定時通斷時間并遠程控制路燈通斷

4.2平臺介紹

安科瑞路燈安全用電監(jiān)測預警系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術對安裝在城市各區(qū)域路燈的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測。安全用電通過監(jiān)測路燈線路的電流和電壓值來判斷路燈的工作情況，任何不正常的工作狀態(tài)，平臺都能進行監(jiān)測和預警，預警信息通過手機APP推送，短信，語音電話和郵件等，時間到達責任人的身邊，提醒運行人員接觸器跳閘，電源失壓等等。平臺也可以設置開合閘時間，每天定時控制路燈控制器的啟動和關閉。

1.監(jiān)測路燈的開閉，使用時長，非工作時間開啟，或開啟時間過短，則進行預警；

2.監(jiān)測路燈的電流電壓工作狀態(tài)，可以分級設置預警值和報警值，當超出閾值范圍時進行預警和報警，

3.判斷路燈功率和線路損耗，當電流超出閾值范圍時進行預警；

4.可以設置路燈的異常個數(shù)，超出異常個數(shù)進行預警通知；

5.對路燈回路的漏電流和導線溫度進行監(jiān)測，如果漏電過大，線纜溫度過高則進行預警或報警；

6.可以設置開合閘時間，定時對路燈控制器進行操作，觸發(fā)頻率可以設置成一次或者每天。

7.多種開關燈執(zhí)行方案設定，可設置普通（平時）方案、周末方案、節(jié)（假）日方案、臨時方案，并可設定方案執(zhí)行的方式和優(yōu)先級；

8.自動開關燈管理可選擇定時模式、按季節(jié)變化的日出日落自動跟隨模式、光照度輔助開關燈模式；

9.能夠自動進行亮燈率計算，形成亮燈率報表首頁

消息提醒顯示需要處理的任務及報警消息

隱患統(tǒng)計以曲線圖的方式展示當月隱患數(shù)量

地圖顯示相關點位

監(jiān)控模塊提供數(shù)據(jù)監(jiān)控監(jiān)控功能，包含大數(shù)據(jù)調(diào)度和統(tǒng)計。

地圖顯示

設備監(jiān)控可以按監(jiān)控設備識別號、項目篩選，顯示設備識別號、設備詳情、設備實時數(shù)據(jù)點擊“設備"后進入設備實時數(shù)據(jù)頁面。可查看歷史曲線，巡檢記錄，報警信息，控制日志和、視頻監(jiān)控

隱患管理包括隱患巡查、隱患派發(fā)、隱患處理、隱患分析

運維管理

能耗分析

4.3產(chǎn)品選型介紹

智慧用電在線監(jiān)控裝置是針對0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設計的智能電力裝置，具有單、三相交流電測量、四象限電能計量、諧波分析、遙信輸入、遙信輸出功能，以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理。4.4功能介紹

應用：用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等

ARCM310功能：ARCM310智慧用電在線監(jiān)控裝置（以下簡稱裝置）是針對0.4kV以下的TT、TN系統(tǒng)設計的智能電力裝置，具有單相交流電測量、漏電監(jiān)測、溫度監(jiān)測、內(nèi)控開合閘以及RS485通訊或GPRS無線通訊功能，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度等火災危險參數(shù)實施監(jiān)控和管理。

裝置采用先進的微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡化于一身，是建筑監(jiān)控裝置預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。作為一種先進的智能化、數(shù)字化的采集元件，該裝置已廣泛應用于學校、醫(yī)院、商場、銀行、古建筑等眾多場所。

ARCM310圖片

AF-GSM400-4G功能：AF-GSM是安科瑞電氣推出的新型的4G遠程無線數(shù)據(jù)采集設備，采用嵌入式設計，內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，同時采用了功能強大的微處理芯片，配合內(nèi)置看門狗，性能可靠穩(wěn)定。

本產(chǎn)品提供標準RS485數(shù)據(jù)接口，可以方便的連接RTU、PLC、工控機等設備，僅需一次性完成初始化配置，就可以完成對MODBUS設備的數(shù)據(jù)采集，并且與安科瑞服務器進行通訊，

AF-GSM400-4G圖片

4.5用戶體驗

4.6現(xiàn)場安裝

5結(jié)論

為保障人民群眾的財產(chǎn)與生命安全，選用安全可靠性高、已有成熟運行經(jīng)驗的照明線路微機保護是必要且的。通過改造后就地模擬人身觸電試驗，證明該保護能快速切斷電源。該批照明線路微機保護有一年半運行和維護經(jīng)驗證明其具有可靠性和性，可地提高安全風險管控能力，既保障安全，又滿足亮燈率的要求。

【參考文獻】

[1]譚卓雄.基于微機保護模式的城市路燈照明漏電保護研究

[2]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設部 .GB50054—2011 低壓配電設計規(guī)范 [S]. 北京：中國計劃出版社，2011.

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版