港口码头公共区域智能用电安全监管浅析

港口码头公共区域智能用电安全监管浅析

杨尚鹏

浙江大麦屿港务有限公司，浙江台州  317600

摘要：智能用电，是指在传统单向电力输送用电基础上，增加自动开关元器件和双向通信，从而升级改造为一种分析、规划、反馈、控制等功能的电能使用方式。鉴于港区堆场等公共区域冷藏箱区、高杆灯照明、AGV车辆充电等用电特点，制定出符合本港区的方案，建议安装智能式开关装置对用电安全进行监管；对用电过程中产生的漏电、短路、过流、过载、过压、欠压、雷击浪涌、温度等电气故障，实时将报警信息通过互联网5G通信技术，对各用电场所安装智能型断路器、物联网卡等先进的设备，实现智能用电，将数结提供到单位管理人员、系统平台和相关负责人，管理部门、消防、安全监察管理部门第一时间全面掌握整个公司用电异常报警，最大限度预防电气火灾，避免人员触电伤亡。公共区域智能用电改造，改造后所有用电情况可视可控，集中管理提高消防安全，降低电气事故及安全隐患。

关键词：智能用电；5G通信；物联网；智能型断路器

随着当前科技的发展，浙江海港集团提出港口要建设“四个一流”：一流设施、一流技术、一流服务、一流管理，随着建设新型现代化港口的要求，5G+物联网+智慧用电应用越来越普及，对全国乃至于亚太地区和全球都起到引领和示范作用。结合港口供配电特色，对码头陆域集装箱堆场、散杂件货物场地的照明系统、冷藏箱区的用电进行技术性分析后得出改造计划，我港区一期扩建工程改造现场，场地照明系统由22盏高度35米的高杆灯组成，每杆设计12盏500瓦LED高穿透力的色温3000K的暖色射灯组成整齐的四纵六横照明格局，在后方陆域堆场，随着工程的验收完工，接下来如何做到安全、集约、高效、智慧的用电管理，是我们供配电部门面临的一项课题，建设更高效的现代化码头、智能化港口，以崭新的姿态对接长三角一体化进程的总体布局，有着非常重要的意义。

1改造前存在的问题

1.1堆场照明的现状一直是杂乱无章，高低不齐、灯具则一直是高功率的气体放电灯，工艺落后功耗大、经常短路跳闸，特别是漏电保护系统不完善轻则烧毁线路、设施，严重情况下还会造成人员的触电事故，存在极大的安全隐患。

1.2时间控制方面，就是简单是时控开关随着季节变化要人工调整，并且不管场地有没有作业，时控开关一旦开启，就是10-12小时，对能源也是极大的浪费，不再符合当前降本增效、绿色环保的大环境要求。

1.3电能统计存在短板，距离长、点位分散，不利于集中计量，管理人员月底抄表耗费大量人力物力。

1.4节能效应，气体放电灯具存在功率大、功率因数低的问题，原理35米以上灯塔采用1000W金属化钠灯，本工程采用400W高亮度LED灯具具有显著的节能效果；由于对时间控制更精准，使节能效果更加明显。

2改进的要素和亮点

2.1公共区域智能用电改造，被提上我们港区的主要规划，改造后所有用电情况要可视可控，运营当前的大数据、物联网技术集中管理提高用电安全、降低电气事故以及在节能增效方面为港口创造看得见的效益；

2.2采用规范开关电箱及电气行业标准进出线路。安装网络型通讯智能开关，使各线路用电开闭可视可控，集中管理平台PC和手机APP通用，实现光照度控制、经纬度控制、光照度水平在20lx以上，对用电情况进行实施管控（如下图1）。

图1 智能断路器生态架构图

2.3采用智能型断路器开关自带定时功能，采用最新科技电流指纹技术，智能分析负载的各项参数，精准识别各路特点，实施综合分析、智能管控，可设置单路及多路定时开关、功率限定、电量计量、功率跟踪、温度报警等等。智能型开关具有高品质空气开关固有的优秀的短路保护，漏电保护, 超强分断能力等功能，同时提升了过载、过流保护的精准度，增加了欠压、过压保护，用电计量参考等功能。即使在关闭智能电路的情况下，仍然具有手动开关、漏电保护及短路保护等功能（如图2）。

图2智能用电管控平台个人版APP界面（部分）

2.4保护参数多功能化

1）短路保护：遇到短路后可在40ms以内断路，预防火灾和持续伤害；2）漏电保护：漏电流30mA，100ms断路，保障人身安全；3）过流（过载）保护：超过额定电流5%，10s断路；超过35%，5s断路，超过100%，1s断路；4）过压（欠压）保护：加载电压超出250V报警提醒，超出260V断路；电压低于190V报警，预防用电器的损坏；5）打火断电保护：线路中接头遇到打火现象，可实现自动断电；6）温保护：断路器工作温度达到90度后自动断路；7）浪涌雷击保护：配套电源模组内置了防雷设计，可防御浪涌冲击，最大泄放电流达到15KA；8）功率限定：用户可在额定功率范围内，自由设定使用功率上限，当达到限定功率后，断路器会在5s后自动断路；9）漏电保护功能自动检测：可设置漏电保护功能每月自动检测；10）实现真正的手自动一体控制：可通过手机遥控管理，同时可以按键自动控制，也可以通过手动推杆控制通断；11）内置高等级灭弧结构：同时具有4.5KA以上分断电流的超强分断能力。

3管理系统高效化

3.1第一时间掌控安全故障

鉴于港区堆场等公共区域冷藏箱区、高杆灯照明、AGV车辆充电等用电特点，制定出符合本港区的方案，建议安装智能式开关装置对用电安全进行监管；对用电过程中产生的漏电、短路、过流、过载、过压、欠压、雷击浪涌、温度等电气故障，实时将报警信息通过互联网提供到单位管理人员、系统平台和相关负责人，便于负责人、管理部门、消防、安全监察管理部门第一时间全面掌握整个公司用电异常报警，最大限度预防电气火灾，避免人员触电伤亡。

3.2同时对电能管理系统进行平台式全面监管；

同时通过平台“电压波动、用电情况以及负载报警”功能，可以监测各回路设备的用电异常，并及时报警，实现港区多台或局部几台的设备安全用电的监控。系统可以远程查询各设备用电电流、电压、漏电流、开关温度、电能消耗情况等用电数据，实时回传、记录，同时设置漏电保护功能自动检测，以及各用电线路开关远程集控（或手动控制）管理，自动记录实时电能消耗情况，可设定月度自动生成能源报表功能。各级管理部门可以通过高科技手段实时查看报表统计，全局掌握区内正常用电与大功率电器使用数据，并利用电气故障汇总分析，制订维护保养计划，能源数据提供给其他职能部门平台共享（如图3）。

图3 智能用电管控平台个人版APP界面（部分）

4利用移动APP客户端进行精准实时管控

4.1针对五万吨、三万吨码头后方几大堆场公共区域照明以及其他用电单位公共管理的需求，可以安装个人版、物业版、企业版的APP用于管理各区域的智能空开，配备最新5G物联网卡通信，有系统授权的管理员使用个人电脑登陆智慧电能管理平台，业可以安装手机APP软件，对开关自由分组定时控制或遥控，查看所有设备的电压波动、负载情况、用电情况等。

4.2系统可将各区域内用电线路中的报警信息、电压、电量、以及用电安全分析等以图表的形式自动汇总和展现。

5效果分析

5.1安全性

改造完成后，对全部后方堆场的照明系统做到精准掌控，随时监控每一盏灯的电流、电压参数、用电量可以做到每日、每月随时结算；故障随时显示于手机APP上，第一时间通知值班人员处理故障；降低工作量、提升利用率。最关键的是及时发现和处理安全隐患、短路故障切除，最大限度的提升用电安全。 

5.2环保性

智慧式用电安全监管与电能管理系统依托于大数据技术强大的数据分析与模型预测能力，基于智能开关电箱的用户侧用电信息、电网负荷信息实时采集同步，再对气候、气温变化等外部因素进行分析计算，构建用电负荷大数据分析模型，全数据集、全维度地运算、分析，预测各周期用电负荷曲线、负荷时间和空间分布等，上传通过大数据系统平台，可做为消防火灾预防、电气安全监管，为港区供配电管理者、电能调配中心提供信息支持。实现错峰用电，有效节约能源，推动环保低碳、节能绿色的用电理念。

5.3可操作性

改造涉及的工程量小，造价低施工周期短，设备硬件投资少，仅仅安装智能断路器和5G接收、发射装置即可实现智慧管控；例如高杆灯方面，按照港区规划22台（每台套12个分单元），可以根据堆场的面积大小、距离的远近通讯信号覆盖情况设置1—3个控制单元，同一套软件进行管理；冷藏箱区域五排10台套供电箱柜，可以公用一张5G物理网卡发射装置，智能型断路器等设备硬件使用寿命可以长达6—8年以上，投资一步到位。互联网通讯简单易于学习和操作，一张5G电信SIM卡连接终端，可以在PC端和手机APP端均可轻松掌控，APP和PC端都方便实时管理。

5.4节能性

精准对接每一个场地，对号场次作业完毕后，人员、车辆撤离后可以将照明功率降低到30%，转为闲时模式，有生产作业时再转换为工作模式，这样每天可以节省电费设备总功率132kw*开灯时长12h*无作业0.5 *闲时节能模式系数0.7=554.4Kwh以上；结合港口全年无休的特点，估算年节约用电接近202356kwh,年节约资金：0.6656元/kwh*202356kwh=134688元；冷藏箱在无箱链接时，自动切断电源，杜绝安全隐患和无谓的消耗，最大限度减少电气安全故障。

6结语

综上所述，大麦屿港区堆场的智慧照明系统的改造工程，不但为公司创造了经济效益，还大大提升了港区用电的安全性；与当下最新科技物联网、大数据系统接轨，充分利用5G+应用对传统的照明管理用电模式进行技术革命，紧扣集团要求提升了我们大麦屿港区的自动化管理水平，但是与青岛港、宁波舟山港、上海洋山港国内先进大港比起来我们的差距还是很大，通过进一步的学习提升个人和团队的技能。培养和带动一个善于学习、勇于创新的团队。

图片来源：深圳蔓顿科技智慧式用电监管平台手机APP截图

参考文献：

[1]许亮.智能用电技术的发展和应用[J].电子元器件与信息技术,2020,4(09):96-97.

[2]彭怡.智能电网与智能用电技术[J].科学技术创新,2018(24):45-46.