李基民，葉楓舒，董家睿，吳藝，任穎，黃騰

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳 518000）

當前，大部分變電站都無人值守，可以通過遠程監(jiān)控方式實現(xiàn)對電路設(shè)備等控制。但是，在出現(xiàn)火情后無法自動檢測和滅火，這就導(dǎo)致變電站的工作受到影響，在發(fā)生火災(zāi)后無法及時地發(fā)現(xiàn)。尤其是很多火災(zāi)發(fā)生后，可能導(dǎo)致電氣設(shè)備故障，出現(xiàn)更嚴重的損失。近年針對電氣火災(zāi)探測和滅火相關(guān)設(shè)施的研究不斷增多，主要是為了保證變電站安全使用，避免出現(xiàn)嚴重火災(zāi)無法有效控制。當前科技進步，研究出現(xiàn)探測火災(zāi)的裝置，采取自動滅火裝置可以滿足火災(zāi)探測和控制要求，保證電氣設(shè)備運行安全。

1 電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置概述

1.1 電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置原理

電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置發(fā)揮作用分為兩個部分，第一部分是探測，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后才能夠啟動后續(xù)程序進行處理。電氣火災(zāi)探測裝置可以發(fā)現(xiàn)實際情況，通過圖像技術(shù)進行火災(zāi)判斷，這是可以保證準確性的有效方式，圖像是最直觀的表現(xiàn)。同時探測裝置還可以結(jié)合溫度，煙霧等綜合判斷，確定是否出現(xiàn)火災(zāi)等情況。若是出現(xiàn)火災(zāi)后可以通過滅火裝置啟動滅火程序后進行滅火，這種方式可以滿足火災(zāi)處理要求，改善處理現(xiàn)狀。自動滅火裝置收到滅火通知后可以啟動警報，進行自動滅火處理。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置運行的關(guān)鍵是中央處理器，其負責(zé)圖像采集、煙霧和溫度等檢測，在出現(xiàn)問題后可以啟動警報，同時可以指示柜門開啟，確定后啟動滅火裝置進行自動滅火。

1.2 電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置特點

電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置具有保護功能，可以在電氣設(shè)備運行故障引起股災(zāi)后發(fā)出警報，控制火災(zāi)，并且針對出現(xiàn)線路火災(zāi)等部分進行保護，降低對電力系統(tǒng)的影響。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置的運用可以確定監(jiān)控的范圍，設(shè)定參數(shù)，實現(xiàn)對裝置周圍區(qū)域的有效保護，靈活性比較好，可以調(diào)試。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置的運用操作性比較強，并不影響相關(guān)設(shè)備的正常運行，只要在周圍安裝就可以，操作者可以通過按鍵方式設(shè)定，并且對于電氣設(shè)備的運行情況能夠?qū)崟r掌握。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置可以掌握檢測的數(shù)據(jù)信息和圖像信息等，綜合分析后進行故障分析和處理，幫助解決線路故障或是設(shè)備故障等問題。

2 電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置核心研究

近年電氣火災(zāi)探測和滅火相關(guān)技術(shù)受到了人們的關(guān)注，常用的監(jiān)測與滅火裝置主要是剩余電流法、測溫法、煙霧法等，但是，這些方式效果一般，尤其是警報裝置容易受到其他因素的干擾，效果并不理想，而電氣設(shè)備運行溫度相對比較高，一般方法運用無法實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)控。而常規(guī)滅火方式無法運用到電氣設(shè)備滅火中，這就需要選擇更合理的滅火裝置，滿足電氣設(shè)備滅火要求，提高火災(zāi)探測和滅火效果。

2.1 圖像采集與分析技術(shù)

（1）采集依據(jù)。電氣火災(zāi)探測裝置發(fā)揮作用的重點就是圖像采集，獲得圖像信號后轉(zhuǎn)化為光電信號后進行報警處理，這樣就轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對數(shù)字信號進行處理后可以提取動態(tài)和靜態(tài)特征，這樣可以實現(xiàn)對火災(zāi)的監(jiān)控。圖像采集是通過建立數(shù)學(xué)模型和幾何模型方式進行特征量化后處理，這樣可以實現(xiàn)對火災(zāi)的識別，判斷計火災(zāi)情況。

（2）干擾因素處理。電氣火災(zāi)探測裝置可以排除其他因素的干擾，主要是通過動態(tài)設(shè)計平臺特征觀察，尤其是電容柜運行中可能出現(xiàn)光源等情況，識別過程中需要對高亮度區(qū)域進行分析，要結(jié)合火焰的特征進行分析，判斷是否起火。電氣火災(zāi)探測裝置可以避免其他因素對火災(zāi)探測情況的影響，火焰具有自己的特征，相比其他光源有明顯的區(qū)別，尤其是其閃動的范圍為7～12Hz，這與其他光源不同，可以將其作為判斷點，這樣就可以確定是否出現(xiàn)起火情況，對于光源判斷有重要價值。電氣火災(zāi)探測裝置檢測中可以通過火焰形狀方式監(jiān)控，采取這種方式確定圓形度的大小，一般干擾圖形是在0.8～1.5，這個范圍內(nèi)就不屬于火焰；火焰形狀是在1.8以上，這就可以有效判斷起火情況，通過對火焰形狀和閃動赫茲的觀察確定，降低其他因素的影響，保證火災(zāi)監(jiān)控的有效性。

（3）火焰特征分析。①提取火焰尖角。火焰邊緣可能出現(xiàn)抖動或是熱氣流變動等情況，這時候火焰邊緣可能出現(xiàn)尖角，這些尖角會不斷地變化，這是火焰的主要特征，為了提取尖角的速度，采取目標邊緣提取方式?；鹧婕饨翘崛≈饕谴_定定點高度，在這個基礎(chǔ)上進行建立坐標系進行分析，確定形狀特征后將其作為標準進行監(jiān)控。②提取圓形度。火焰的圓形度并不規(guī)則，還有干擾因素的影響，對于圓形度的描述是通過形狀的規(guī)整性判斷。采取非遞歸區(qū)域增長法標記，這種方式可以確定圓形度的面積、周長等，通過圓形度計算確定是否起火。③火焰調(diào)動情況?；鹧鏁忻黠@的跳動性，通過這種方式可以發(fā)現(xiàn)火焰信號的規(guī)律，可以采取閃動頻率檢測方式確定，一般高度和變化超過4個像素，這種方式可以確定火焰跳動的頻率。④火焰梯形特征?；鹧嫔喜空?，下部比較寬，與梯形相似，因此，在火焰監(jiān)測中可以通過梯形特征監(jiān)測方式確定是否發(fā)生火災(zāi)。梯形特征可以通過重心和中心縱坐標的距離確定特征。⑤邊緣特征?；鹧姘l(fā)生初期，體積不斷增加，但是重心為主并不變，可以通過這種方式描述火災(zāi)周長變化情況，確定是否為火焰。通過上述分析可以看出，針對火災(zāi)的檢測可以從多個角度進行分析，采集圖像建模、干擾因素排除，同時，可以結(jié)合火焰的多個特征確定是否出現(xiàn)起火情況。電氣火災(zāi)探測方式可以通過多種方式確定是否起火，這樣就可以避免出現(xiàn)檢測不準確等情況，保證探測結(jié)果的準確性，保證電容柜穩(wěn)定發(fā)揮作用。

2.2 自動滅火裝置

自動滅火裝置是將滅火氣體存放在儲藏器中，在啟動滅火程序后開啟。自動滅火裝置是由控制器控制，在控制器的控制下開大或是關(guān)閉，保證噴出的氣體可以直接噴到滅火的位置，這樣就可以實現(xiàn)自動滅火，避免出現(xiàn)引燃其他裝置等情況。自動滅火裝置使用的滅火裝置主要是七氟丙烷、六氟丙烷，在常溫狀態(tài)下沒有顏色和氣味，可以存儲的時間比較長，尤其是在滅火中使用，可以在短時間滅火，其效果比較好。電容柜中有很多精密的電氣設(shè)備，而七氟丙烷、六氟丙烷等對于電子設(shè)備的保護效果比較理想，避免在滅火的過程中損傷電子設(shè)備等。七氟丙烷、六氟丙烷沒有毒性，不會導(dǎo)致相關(guān)工作人員中毒，在滅火后存留的氣體可以在大氣中汽化，并不會污染空氣，效果比較理想，在電氣設(shè)備滅火中的運用比較多。

3 電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置在電容柜中的運用研究

3.1 電容柜特點

電容柜在電力系統(tǒng)中運用十分重要，尤其是對電壓和電能質(zhì)量要求比較高，尤其是當前電力系統(tǒng)故障中電容柜出現(xiàn)故障的概率最高。在電容器研究中發(fā)現(xiàn)，起火的部位主要是電容器、電抗器、放電線圈等部位，在電容器柜出現(xiàn)起火后導(dǎo)致設(shè)備無法正常使用，故障問題比較嚴重。當前防火裝置主要是運用在電容柜附近，但是其效果一般，還需要采取新的技術(shù)改善當前防火效果。

3.2 運用要求

防火裝置在電容柜中運用要保證可以正常工作，在平時工作中可以方便安裝、更換和拆卸等，這樣可以滿足柜體絕緣和電氣間距的要求，保證工作質(zhì)量，降低電磁對工作環(huán)境的影響，保證電容柜正常工作。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置在防火裝置中運用要結(jié)合電容柜的要求進行裝置布置，滿足防火要求和運行要求。電氣火災(zāi)探測在電容柜火災(zāi)檢測中運用，可以及時地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和預(yù)警，通過圖像分析轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸出，這種方式可以利用計算機和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對火災(zāi)的探測，這種方式可以及時地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，避免出現(xiàn)火勢蔓延無法控制等情況。電氣火災(zāi)探測中可能出現(xiàn)其他因素影響火災(zāi)檢測，尤其是光源等可能導(dǎo)致火災(zāi)檢測結(jié)果不準確，而電氣火災(zāi)探測可以通過圖像、聲音、影像等確定是否發(fā)生火災(zāi)，降低其他因素干擾。自動滅火裝置是在確定出現(xiàn)火災(zāi)后啟動，采用對電子設(shè)備有保護作用的氣體進行滅火，這樣就可以降低對電子設(shè)備的破壞，保證電氣設(shè)備能夠發(fā)揮作用，降低經(jīng)濟損失。

3.3 運用基本情況

當前針對電容柜的火災(zāi)探測和滅火裝置安裝四個攝像頭、四個滅火裝置，主要是在電容器、電抗器、放電器和接觸器為主，這是容易出現(xiàn)火災(zāi)的地方，若是周圍出現(xiàn)火災(zāi)也可以檢測和自動滅火。針對電路系統(tǒng)電容柜的火災(zāi)探測和滅火裝置的研究中進行測試改造后得到指標，可以滿足防火要求，在出現(xiàn)相關(guān)火災(zāi)事故后可以及時發(fā)現(xiàn)和滅火。

（1）短時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)火情。電容柜中電氣火災(zāi)探測的時間比較短，在短時間內(nèi)就可以發(fā)現(xiàn)，一般是在0.1～5s就可以發(fā)現(xiàn)周圍起火情況，這樣就可以及時地處理，避免火災(zāi)規(guī)模大。探測時間比較短，可以滿足火災(zāi)防火要求，保證周圍設(shè)備安全運行。

（2）短時間內(nèi)滅火。自動滅火裝置的功能比較強大，一般火災(zāi)在10s內(nèi)就可以有效控制，這樣就可以有效地控制火災(zāi)對裝置的損傷。短時間內(nèi)滅火可以保證電容柜安全，避免出現(xiàn)安全事故，保證電力系統(tǒng)正常運行。

（3）溫度監(jiān)控預(yù)警。電氣火災(zāi)探測裝置可以進行溫度探測，一般溫度比較高情況會比較危險，可能會出現(xiàn)火災(zāi)等情況，而探測裝置可以設(shè)定溫度監(jiān)控，這樣就可以實現(xiàn)及時的報警，采取聲光方式報警，滿足火災(zāi)防控要求。若是相關(guān)人員沒有注意，還可以通過短信通知，這樣就可以及時地發(fā)現(xiàn)警報。

（4）煙霧警報裝置。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置的運用可以滿足煙霧警報裝置的要求，在出現(xiàn)煙霧后可以及時地報警，通過聲光方式讓相關(guān)工作人員注意，同時還可以發(fā)送短信通知，保證相關(guān)人員及時處理。

（5）打開柜門發(fā)出警報。電容柜使用中可能出現(xiàn)柜門強制開啟或是意外開啟等情況，在這個過程中可以警報，告知相關(guān)人員處理，避免出現(xiàn)危害電容柜正常運行等情況。

（6）起火警報。電氣火災(zāi)探測可以通過聲音、光、圖像等方式進行火災(zāi)監(jiān)控，若是出現(xiàn)起火現(xiàn)象可以及時地報警，這樣就可以有效處理，探測裝置可以發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，不需要人員實時監(jiān)控。

（7）火災(zāi)錄像。電容柜出現(xiàn)火災(zāi)后，需要對火災(zāi)發(fā)生的原因和處理情況進行分析，作為后續(xù)處理相關(guān)問題的依據(jù)，將起火和救火經(jīng)驗運用到后續(xù)管理中。電氣火災(zāi)探測可以將起火的全過程錄像，對于處理情況進行錄像，這對后續(xù)管理有重要價值，若是出現(xiàn)有人故意縱火，可以及時地找到相關(guān)人員處理，保證電力系統(tǒng)的運行安全。

（8）滿足相關(guān)標準要求。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置可以滿足電氣間距要求和相關(guān)標準要求，可以保證電容柜的正常運行，并不會影響電容柜運行，同時，在絕緣實驗中可以滿足43kv/分鐘的要求，安全性比較高。

4 結(jié)語

綜上，電氣設(shè)備的運用中若是使用不合理，可能出現(xiàn)火災(zāi)等情況，而人員對設(shè)備監(jiān)控不足，可能出現(xiàn)嚴重火情。電氣火災(zāi)探測裝置的運用可以結(jié)合圖像識別、溫度和煙霧等探測火情，這樣能夠更早地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，避免火災(zāi)規(guī)模擴大，無法控制。而自動滅火裝置可以在短時間內(nèi)滅火，一般火災(zāi)在10s內(nèi)就可撲滅，這種方式對于火情控制效果比較理想。電氣火災(zāi)探測與自動滅火裝置在電容柜上的應(yīng)用可以保證電容柜的運行安全，出現(xiàn)火災(zāi)后可以探測和自動滅火，這些技術(shù)的研究填補了我國在高壓電容柜研究方面的缺失，當前處于國際領(lǐng)先水平。