柏立臨時工地用電智能管理解決方案

1. 摘要

隨著城市化進程加速，建筑工地臨時用電系統(tǒng)的安全性與智能化管理需求日益迫切。本文以物聯(lián)網電子式斷路器（IoT Electronic Circuit Breaker，IECB）為研究對象，結合建筑工地動態(tài)化、高風險的用電場景，系統(tǒng)分析其技術特性、應用價值及經濟性效益。通過某超高層建筑施工項目實證數(shù)據(jù)驗證，RECB可使電氣事故發(fā)生率下降83%，運維響應效率提升60%，為臨時用電系統(tǒng)數(shù)字化轉型提供關鍵技術支撐。

關鍵詞：遠程電子式斷路器；工地臨時用電；智能配電；電氣安全；物聯(lián)網

2. 引言

據(jù)統(tǒng)計，2022年我國建筑施工領域電氣事故占總事故量的21%，其中68%源于斷路器保護失效或運維滯后,近70%的工地電氣故障因缺乏實時監(jiān)測與遠程響應機制而升級為事故，而設備空載、三相不平衡等隱性低效工況導致的無效電耗占比超25%。在建筑業(yè)加速推進數(shù)字化與綠色化協(xié)同發(fā)展的進程中，工地臨時用電系統(tǒng)的傳統(tǒng)粗放式管理模式已難以應對動態(tài)化、集群化的用能需求，暴露出人工巡檢依賴度高、數(shù)據(jù)感知顆粒度粗、設備聯(lián)動性差等結構性缺陷。

建筑工地臨時用電系統(tǒng)存在設備移動頻繁、負荷波動劇烈、環(huán)境復雜多變的特征,且傳統(tǒng)機械式斷路器存在三大痛點：響應速度慢、故障定位模糊、無法遠程干預，難以滿足現(xiàn)代工地對用電安全的嚴苛要求。物聯(lián)網（IoT）技術的規(guī)?；瘧脼槠平馍鲜隼Ь痔峁┝诵滤悸罚和ㄟ^部署泛在化的電流/電壓/漏電/溫度傳感器網絡，構建“端-邊-云”協(xié)同的物聯(lián)架構，可實現(xiàn)電纜狀態(tài)毫秒級采集、設備能耗分鐘級計量與異常工況秒級告警，從而將用電管理從“經驗驅動”轉向“數(shù)據(jù)驅動”。

物聯(lián)網電子式斷路器通過集成微電子技術、物聯(lián)網通信與數(shù)字化顯示，為解決臨時工地用電問題提供了創(chuàng)新路徑，基于物聯(lián)網技術打通“感知-傳輸-分析-控制”閉環(huán)，在保障用電安全的同時提升能源利用效率，已成為智慧工地建設亟待突破的“最后一公里”。本文以CBM1E系列物聯(lián)網智能斷路器為核心研究對象，系統(tǒng)剖析其在工地臨時用電場景中所優(yōu)化的現(xiàn)有缺陷，為構建標準化、輕量化、高魯棒性的物聯(lián)用電管理體系提供柏立智能物聯(lián)網解決方案。  

3. 產品介紹

CBM1E系列智能斷路器是由本公司自主研發(fā)的一系列智能物聯(lián)網型電子式斷路器，集成了傳統(tǒng)型號斷路器的保護功能與新型物聯(lián)網技術?？蓮V泛應用于交流 50/60HZ，額定電壓 AC415V及以下的各類型配電場景中，作為接通、分斷和承載額定電流，能在線路和用電設備發(fā)生過載、短路、欠壓、漏電、過溫的情況下對線路和用電設備進行可靠的保護。產品具有安全可靠、靈活易用、智慧物聯(lián)等特點，工業(yè)、商業(yè)樓宇、數(shù)據(jù)中心及建筑行業(yè)場景，通過準確預防、精準控制和數(shù)據(jù)驅動決策，顯著提升了供電可靠性、安全性和能源利用效率，助力實現(xiàn)“雙碳”目標和智能電網建設。針對臨時工地用電場景，CBM1E系列智能斷路器能夠發(fā)揮自身物聯(lián)網技術的優(yōu)勢，為電力系統(tǒng)提供更安全、高效、智能化的保護方案。

圖 3-1 CBM1E智能物聯(lián)網斷路器

4. 通訊功能模塊

柏立臨時工地智能用電解決方案通過部署泛在化的電流/電壓/漏電/溫度傳感器網絡，構建“端-邊-云”協(xié)同的物聯(lián)架構，可實現(xiàn)電路狀態(tài)毫秒級采集、設備能耗分鐘級讀取與異常工況秒級告警，實現(xiàn)負荷動態(tài)調整、故障快速定位、能耗整體優(yōu)化。從而將用電管理從“經驗驅動”轉向“數(shù)據(jù)驅動”。大大降低人工巡檢成本與巡檢風險，綜合實現(xiàn)資源配置優(yōu)化。

4.1. 遠程通訊

CBM1E系列斷路器可實現(xiàn)遠程通訊功能。搭配BLWG-1型網關，斷路器可將用電信息實時上傳至云平臺。操作人員可通過監(jiān)控大屏了解當前電路的電流、電壓值及實時功耗，并能遠程對斷路器進行分合閘操作和定時控制。若電路出現(xiàn)故障，操作人員能第一時間收到上傳的報警信息，并處理電路故障。通過網關設備與斷路器的有機配合，柏立智能用電管理系統(tǒng)能夠做到實現(xiàn)用電信息全監(jiān)控、電路故障早發(fā)現(xiàn)、能耗問題早優(yōu)化。

4.2. 485通訊

485總線協(xié)議采用半雙工通訊方式，通訊質量穩(wěn)定可靠，最優(yōu)高速傳輸速率下通訊線長可達20米，理論最大節(jié)點掛載數(shù)達32個。產品能夠通過選裝485通訊總線與多臺斷路器進行連接，網關通過485總線同時傳輸多臺設備的電路信息，做到一對多的數(shù)據(jù)采樣及控制。同時，得益于485總線協(xié)議的高度通用性，電路兼容性能較強，智能化改造成本大大降低。

圖 4-1 柏立物聯(lián)電力系統(tǒng)架構圖

5. 適用場景

大型臨時工地建設的運行環(huán)境中包含著許多不同種類的用電設備，如大型塔吊、起重機，大功率的攪拌機、電焊機、切割機等。其中大部分都涉及頻繁啟動與大功率運行，如何做好如此種類繁多、負載要求大的電氣設備的保護就成了工地用電保護中的重要課題。CBM1E系列智能物聯(lián)網斷路器針對不同工地用電環(huán)境提供了專用產品型號進行適配，以滿足不同使用場景下的需求。

6. 電機、水泵使用場景 

圖 6-1 CBM5E 電機水泵型

CBM5E電機水泵型智能斷路器具備對電路的過欠載、過欠壓、缺相、短路、漏電、溫度、相序保護功能，主要應用于電機與水泵運行場景。相較常規(guī)型號，其還可以對如塔吊、起重機等大功率電機的堵轉、缺相、過載進行保護，也可對工地常見的抽水水泵堵轉、過欠載、缺相故障進行保護，提高工地電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行能力。可選裝4G通訊功能，具備485通訊能力，能夠與電力物聯(lián)管理平臺進行實時聯(lián)動，提升工地建設智能化水平。

6.1. 配電系統(tǒng)使用場景

圖 6-2 CBM1EL智能斷路器

CBM1E系列產品可廣泛適用于交流 50/60HZ，額定電壓 AC415V及以下的各類型配電場景中，作為接通、分斷和承載額定電流，能在線路和用電設備發(fā)生過載、短路、欠壓、漏電、過溫的情況下對線路和用電設備進行可靠的保護?？蓱糜诠さ赜秒妶鼍爸谐３霈F(xiàn)的大功率或需要頻繁啟停的用電設備（10A~630A），如電焊機、切割機、混凝土攪拌機及一般照明電路。通過物聯(lián)平臺，管理人員可遠程監(jiān)控電路日常用電數(shù)據(jù)，并在電路發(fā)生故障時及時收到報警信息。有助于優(yōu)化工地建設的能耗管理與電網智能化水平，與此同時大大降低了人工巡檢的成本，提升工地建設資源配置水平。

7. 溫度保護功能模塊

配電箱運行溫度也是影響斷路器運行的重要因素，高溫環(huán)境會導致導電部件溫升過高、電弧熄滅時間延長及斷路器內部各元件的老化加速等種種問題，影響斷路器滅弧能力及使用壽命。因此如何減少箱體溫度對于斷路器工作的影響，就成了保障斷路器穩(wěn)定運行的重要問題。

7.1. 箱體溫度

CBM1E系列產品具備箱體溫度感知功能，可通過外接溫度探頭智能感知箱體內部溫度并實時顯示溫度數(shù)據(jù)，輔助操作人員做出判斷。在溫度超過設定閾值后，斷路器將通過網關發(fā)送報警信息至平臺，同時單片機控制脫扣器自動分閘，防止因箱體過熱導致的設備運行故障。減少意外停機幾率，提升工地運行效率。

7.2. 端子溫度

電氣設備的長期高溫運行會加速絕緣材料的老化，縮短使用壽命甚至導致短路或電弧放電，端子溫度感知功能可降低此類風險。其通過實時檢測接線端子溫升情況，當上升溫度突破一定閾值時，斷路器將自動分閘并發(fā)送告警信息，使檢修人員能及時得知斷路器接線端可能存在的安全隱患，更早地排查問題，避免因端子溫度過高而導致的火災或設備損壞。

8. 液晶顯示

CBM1E系列智能斷路器標配液晶顯示功能，能夠實時顯示各項運行參數(shù)與設置的電流、電壓數(shù)據(jù)，溫度信息及故障報警信息，幫助操作人員直觀地了解電路數(shù)據(jù)并進行操作。通過操作面板，操作人員可以對斷路器進行各項額定參數(shù)調節(jié)，精準控制斷路器工作參數(shù)，使斷路器能夠滿足各種工況條件下的運行要求。

圖 8-1 產品操作面板

9. 電流保護

在電流保護方面，CBM1E系列智能斷路器具備短路保護、短路短延時保護、延時保護、重要負載報警不脫扣等保護功能，操作人員可以通過操作面板或遠程終端設備進行漏電流閾值設置、過載欠載設置、短路設置、短路短延時設置、電流缺相、相序設置。作為電力系統(tǒng)的核心保護裝置，CBM1E系列斷路器能夠針對不同環(huán)境進行靈活的參數(shù)設置，對于保障供電系統(tǒng)的安全與連續(xù)性具有重要意義。

10. 電壓保護

在電壓保護方面，CBM1E系列智能斷路器具備過欠壓、失壓、缺相、斷零、相序保護，操作人員同樣也可以通過設備面板或遠程終端設備對斷路器的各項額定電壓參數(shù)進行調整，以適應不同情況下的工作環(huán)境。并通過設備屏幕或終端APP及物聯(lián)大屏實時監(jiān)控電路電壓的各項數(shù)據(jù)。

11. 透明外殼設計

圖 11-1 透明外殼設計

全新設計透明面蓋外觀，使觸頭動作狀態(tài)可視化，智能化模塊及產品內部動作結構一目了然。用戶無需開蓋便能得知斷路器內部狀態(tài)，若產品內部出現(xiàn)受潮或進塵的情況，無需開蓋便能得知。減少故障誤判可能，縮短設備停機時間。