淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

摘要：本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統的組成原理，分析了電氣火災監(jiān)控系統在應用中的設計依據和相關規(guī)范。zui后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統在體外診斷全自動凝血分析產業(yè)化項目的實例介紹，闡述了電氣火災監(jiān)控系統功能的實現及其重要意義。

關鍵詞：電氣火災；剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器；監(jiān)控系統；Acrel-6000/B；海底撈實業(yè)有限公司。

0.概述

   黃浦區(qū)174街坊位于黃浦區(qū)東部的外灘源地區(qū)，基地東起圓明園路，西至虎丘路，北抵南蘇州路，南至北京東路，占地約1.68公頃。根據《上海市中心城歷史文化風貌區(qū)范圍劃示》，該地塊為上海市外灘歷史文化風貌保護區(qū)的核心地塊。

   對安培洋行、亞洲文會大樓、女青年會大樓、蘭心大樓、真光大樓、廣學大樓、光陸大戲院七處市級近代建筑進行保護和修繕；對哈密大樓、中實大廈等五幢歷史建筑進行保留或局部保留，并根據需要進行部分拆除，進行增、改建；拆除文匯報印刷廠等六幢建筑，就地新建六幢4~14層不同高度的建筑群，作為商業(yè)、酒店、辦公、公寓用房；地下為三層，主要由地下車庫、商業(yè)用房和設備用房組成。

   本期工程的電氣火災監(jiān)控系統Acrel-6000主要對真光廣學大樓及新建一號樓提供電氣安全的保障。

1.參考標準

   近年來，國家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關標準規(guī)范，加強對電氣火災的預防。主要有：

   (1)．是GB50045-95(2005版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》，其中在條文9.5.1里規(guī)定:高層建筑內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警系統。

   (2)．是GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設置剩余電流動作電氣火災監(jiān)控系統。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學校等等。

   (3)．國家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”。

   (4)．電氣火災監(jiān)控系統的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》

   (5)．電氣火災監(jiān)控系統的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

   (6)．電氣火災監(jiān)控系統的供電應滿足GB50052《供配電系統設計規(guī)范》的要求

   (7)．電氣火災監(jiān)控系統的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)

2.系統組成

   根據國家標準GB14287-2005《電氣火災監(jiān)控系統》以及相關規(guī)范《電氣火災監(jiān)控系統的設計方法》(暫行規(guī)定)，則電氣火災監(jiān)控系統的基本組成應包括：電氣火災監(jiān)控設備、剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器以及測溫式電氣火災監(jiān)控探測器等三個zui基本產品種類所組成。

   剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統采用分層分布式結構，由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成。各電氣火災監(jiān)控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協議進入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達監(jiān)控主機。

系統組網結構

   1）站控管理層

   站控管理層針對電氣火災監(jiān)控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的zui上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如監(jiān)控主機、UPS電源等組成。監(jiān)測系統軟件對現場各類數據信息計算、分析、處理，并以圖形、數顯、聲音、指示燈等方式反應現場運情況。

   監(jiān)控主機：用于數據采集、處理和數據轉發(fā)。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。

   UPS：保證計算機監(jiān)測系統的正常供電，在整個系統發(fā)生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。

   后臺監(jiān)控設備設置在消控中心，選用Acrel-6000/Q。

2）網絡通訊層

   通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協議實現現場設備與上位機的實時通訊。

3）現場設備層

   現場設備層是數據采集終端，主要為ARCM200BL剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。

   ARCM200BL型剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統設計的，通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(fā)生。產品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，數字化，網絡化于一身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監(jiān)控系統 第2部分：剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。

   現場監(jiān)控設備設置在變電所的低壓配電柜中，由于單個柜體內的監(jiān)控回路僅一路，選用ARCM200BL-J1。

   現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。測量探測器擔負著zui基層的數據采集任務，其監(jiān)測的數據必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現場設備運行狀態(tài)，故障報警等情況，有效預防火災事故發(fā)生。

3.系統特點和工作原理

   電氣火災監(jiān)控系統的特點在于剩余電流電監(jiān)控方面屬于先期預報警系統。與傳統火災自動報警系統不同，電氣火災監(jiān)控系統早期報警是為了避免損失，而傳統火災自動報警系統是為了減少損失。所以，這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目，尤其是已經安裝了火災自動報警系統的單位，仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統的根本原因。

   電氣火災監(jiān)控系統測量剩余電流和溫度兩個物理量。

   剩余電流測量是根據基爾霍夫電流定律：在同一時刻，電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統為例，將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器，當系統未發(fā)生漏電時，流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零，此時，剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發(fā)生漏電，此時流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和不再為零，其大小等于從大地流走的電流即漏電流。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災探測器，經運算放大、A/D轉換后送入CPU，經過一系列算法后，對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

   溫度測量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大，適合在現場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時，Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化，將該電阻信號傳輸到電氣火災探測器，經過一系列信號轉化和運算后，將zui終結果同溫度報警定值進行比較，若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

4.系統參數的配置

   4.1 報警值設置范圍

   依據國家標準GB14287.2-2005中的規(guī)定，剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的報警值設置范圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩余電流動作值定為400~800mA，電源分支線路上的剩余電流動作值定為100~400mA.一般在實際現場，設置剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器的報警值，具體地說應不小于被保護電氣線路和設備的正常運行時泄漏電流zui大值的2倍，且不大于1000mA。電氣火災探測器的報警設定值應考慮配電系統及用電設備的正常泄漏電流。

   4.2 關于電纜溫升報警設定參考，根據《電力電纜設計規(guī)范》對電纜有關溫度的規(guī)定

   (1)60℃以上高溫場所應按經受高溫及其持續(xù)時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環(huán)境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

   (2)電纜持續(xù)允許載流量的環(huán)境溫度應按使用地區(qū)的氣象溫度多年平均值確定，并應符合規(guī)定。在戶內電纜溝敷設時，環(huán)境溫度為場所zui熱月的日zui高溫度平均值另加5℃

   (3)電纜所承受溫升與敷設及散熱條件有關。

5.系統介紹

   Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統是本公司的用于接收剩余電流式電氣火災探測器等現場設備信號，以實現對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統。本系統應用于大型商場、生活小區(qū)、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制中心，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監(jiān)控與管理。本系統采用標準的Modbus現場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來，當現場保護線路中的被探測參數超過報警設定值時，能發(fā)出報警信號、控制信號，能指示報警部位并保存報警信息。

主要技術參數

(1).電源：           

① 額定工作電壓AC220V（-15% ～ +10%）

② 備用電源：主電源欠壓或停電時，維持監(jiān)控設備工作時間 ≥4小時

(2).工作制：

24小時工作制

(3).通訊方式：

RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離

(4).監(jiān)控容量：

① 監(jiān)控設備zui高可監(jiān)控1000個監(jiān)控單元（探測器）

② 可配接ARCM系列監(jiān)控探測器

(5).監(jiān)控報警項目：

① 剩余電流故障（漏電）：故障單元屬性（部位、類型）

② 溫度報警（超溫）： 故障單元屬性（部位、類型）

③ 電流故障（過流）： 故障單元屬性（部位、類型）

監(jiān)控報警響應時間： ≤30s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應保持，直至手動復位 

監(jiān)控報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

(6).故障報警項目：

① 監(jiān)控設備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路

② 監(jiān)控設備主電源欠壓或斷電

③ 給電池充電的充電器與電池之間的連接線發(fā)生斷路或短路

故障報警響應時間：≤100s 

監(jiān)控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監(jiān)控報警光顯示：黃色LED指示燈，黃色光報警信號應保持至故障排除

故障報警聲信號：可手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障期間，非故障回路的正常工作不受影響

(7).控制輸出：

報警控制輸出：1組常開無源觸點，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

(8).自檢項目：

① 指示燈檢查：報警、故障、運行、主電源、備用電源指示燈 

② 顯示屏檢查

③ 音響器件檢查 

自檢耗時 ≤60s 

(9).事件記錄：

① 記錄內容：記錄類型、發(fā)生時間、探測器編號、區(qū)域、故障描述，可存儲記錄不少于2萬條

② 記錄查詢：根據記錄的日期、類型等條件查詢

(10).操作分級：

① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢

③ 系統管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，監(jiān)控設備系統參數查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除

(11).使用環(huán)境條件：

① 工作場所：消防控制室內、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內墻壁上

② 工作環(huán)境溫度：0℃～40℃

③ 工作環(huán)境相對濕度：5%～95%RH

④ 海拔高度：≤2500m

基本功能

(1).監(jiān)控報警功能：

   監(jiān)控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發(fā)出聲光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按顯示屏“復位”按鈕遠程對探測器實現復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。

(2).故障報警功能：

   通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

   通訊故障報警：當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時，監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示，同時設備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。

(3).自檢功能：

   檢查設備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

(4).報警記錄存儲查詢功能：

   當發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

(5).電源功能：

   當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設備可自動切換到備用電源工作，當主電源恢復正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。

(6).對探測器控制功能：

   通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。

(7).權限控制功能： 

   為確保監(jiān)控系統的安全運行，監(jiān)控設備軟件操作權限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權限。

   該系統自投運以來，運行良好，在預防電氣火災方面發(fā)揮了重要作用，獲得了客戶對產品和公司的認可與信賴。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4

[2].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6

作者簡介

淮亞利，女，本科。任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司