安科瑞 蔣超萍
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。通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統在新疆連橋物流園鐵路線項目中的實例介紹，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；電氣火災監(jiān)控設備；Acrel-6000/B；新疆連橋物流園。

0 概述

     新疆連橋物流有限責任公司鐵路線擬接軌于蘭新線已關閉的樂土驛站，主要為新疆工業(yè)園區(qū)塔西河產業(yè)園及瑪河產業(yè)園、旱卡子灘聚集區(qū)重點企業(yè)原料到達和產成品發(fā)送提供運輸服務。鐵路線全線位于新疆瑪納斯塔西河工業(yè)園內，G312國道以南，蘭新鐵路以北。本線是完善瑪納斯縣工業(yè)園交通基礎設施、提高貨物運輸效率、節(jié)約企業(yè)運輸成本的需要，為提升企業(yè)核心競爭力、促進區(qū)域經濟發(fā)展。

新疆連橋物流園鐵路線項目使用了ARCM200L-J8剩余電流式火災探測器6只，安裝于低壓配電房內的低壓柜上。現場電氣火災探測器采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監(jiān)控系統。本系統具有安裝運輸方便、性價比高、維護方便等優(yōu)點。 

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)．GB50016-2014《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。

(2)．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”。

(3)．電氣火災監(jiān)控系統的產品應滿足:GB14287.1-2014《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2014《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2014《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》

(4)．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》

(5)．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

(6)．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GB14287-2014《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壁掛式主機。

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，也是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如觸摸屏、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。
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ARCM200L-J8剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。ARCM200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*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 GB14287.2-2014《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監(jiān)控方面屬于前期預報警系統。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 系統介紹

 Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統是本公司自主研發(fā)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)shi、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jiu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jiu'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)控設備可監(jiān)控200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)shi、事件記錄查詢

② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)shi、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)shi、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。

電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

(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。

5總結

    電氣火災事故嚴重危害人們的生命和財產，隨著經濟的快速發(fā)展和生活水平的大幅度提高，用電設備不斷增多以及用電負荷的不斷加大，隨之因電氣原因導致的火災事故也在逐年攀升。

    Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統能準確、全天候地監(jiān)測線路中的漏電、電流、溫度等變化。當線路中發(fā)生異常時，可迅速發(fā)出報警信號并準確報出故障點，并通知電氣專業(yè)人員及時排查電氣火災隱患，不讓線路帶故障及異常運行，把看不見摸不著的用電情況變成可視的數字化監(jiān)控，從而把電氣火災消滅在萌芽狀態(tài)，為有效預防電氣火災提供了解決方案。    

作者簡介：

蔣超萍（1989－），女，漢族，本科，工程師，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統