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趙斌
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要： 安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)通過ARCM剩余電流式電氣火災監(jiān)控裝置，對商場、賓館、機場、銀行、醫(yī)院、鐵路等建筑低壓配電系統(tǒng)進行電氣火災監(jiān)控。本文通過對鷹潭、弋陽、玉山、東鄉(xiāng)高鐵站電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)項目的介紹，重點闡述Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能及其重要意義。
關鍵詞： 火災探測器；電氣火災；高鐵站；鐵路
0、前言
近10年來，我國發(fā)生電氣火災高居火災事故總數(shù)的首位。根據(jù)公安部消防局火災數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2007年共發(fā)生火災15.9萬起（不含森林、草原、軍隊、礦井地下部分火災，下同），從引發(fā)火災的直接原因看，電氣引起火災最多，共45703起，占總數(shù)的28.8%；2008年共發(fā)生火災13.3萬起，電線短路、超負荷、電器設備故障等電氣原因引發(fā)火災4萬起，占總數(shù)的30.1%，比重比2007年提高1.3個百分點。電氣火災事故所占比例逐年增高，令人堪憂。對于嚴峻的電氣火災形勢，早期預測、預警、預報則成消防工作的重中之重，從源頭上杜絕電氣火災的發(fā)生成了關注的焦點。預防和有效遏制電氣火災的任務已經(jīng)迫在眉睫。國家有關部門相繼制訂或修改了有關標準規(guī)范，要求在建筑中設置電氣火災監(jiān)控報警系統(tǒng)。
本文根據(jù)電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的新標準（GB14827-2014），以鷹潭、弋陽、玉山、東鄉(xiāng)高鐵站漏電火災監(jiān)控系統(tǒng)為例，介紹Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在高鐵站及大型公共場所的應用。
1、項目簡介
鷹潭、弋陽、玉山、東鄉(xiāng)高鐵站是滬昆鐵路江西境內(nèi)的4座重點高鐵站，本項目主要對新建鷹潭、弋陽、玉山、東鄉(xiāng)高鐵站配電區(qū)域各用電回路因漏電及由于漏電可能引起火災進行預報和監(jiān)控，準確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)電氣火災的火災隱患，及時報警提醒人員去消除這些隱患。幫助高鐵站提高安全系數(shù)，節(jié)約人工成本。
系統(tǒng)通過探測現(xiàn)場各用電回路漏電電流、過電流、超溫度等信號，已聲光報警的方式，準確提醒工作人員線路故障的位置，監(jiān)視故障點的變化。儲存各種故障和操作試驗信號，顯示系統(tǒng)電源狀態(tài)有效預防常見的因漏電所引起的建筑物電氣火災事故，保證人民生命財產(chǎn)安全。
2、參考標準
剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)符合中華人民共和國國家標準GB14287.1-2014 《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分：電氣火災監(jiān)控設備》。
3、系統(tǒng)的基本組成及工作原理
3.1 基本組成部分
根據(jù)國家標準GB14287-2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關規(guī)范《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)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)控探測器等三個最基本產(chǎn)品種類所組成。其中，剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器又由監(jiān)控探測器和剩余電流互感器所組成；測溫式電氣火災監(jiān)控探測器由監(jiān)控探測器和測溫傳感器所組成。
剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結構，由站控管理層、網(wǎng)絡通訊層和現(xiàn)場設備層組成。系統(tǒng)拓撲圖如下圖所示：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(xié)議總線型連接接入通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進入監(jiān)控主機。
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1）現(xiàn)場設備層主要是連接網(wǎng)絡中用于漏電及溫度信號采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。不僅肩負著采集數(shù)據(jù)的重任，同時也是執(zhí)行后臺控制命令的終端元件
2）通訊控制層主要是由通訊服務器、接口轉換器件及總線網(wǎng)絡等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉換器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太網(wǎng)等各種接口，組網(wǎng)方式靈活，支持點對點的通訊、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡。通訊服務器主要用于直接對現(xiàn)場儀器儀表轉達上位機的各種控制命令，并負責對現(xiàn)場儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進行采集、分類和存儲等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開關量狀態(tài)、修改儀表內(nèi)部參數(shù)或各種控制繼電器斷開/閉合的操作命令等；接口轉換器件則是由于現(xiàn)場儀表或其它系列的裝置與上位機的通訊接口存在差異，需要進行轉換方可進行數(shù)據(jù)交換。
3）管理測控層是針對監(jiān)控網(wǎng)絡的管理人員。該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的最上層部分，主要是由電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設備如計算機、人機界面、打印機、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機交互界面，通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息，自動經(jīng)過計算處理，以圖形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發(fā)送并檢測操作的執(zhí)行狀況，以保證供用電單位的正常工作。
3.2 工作原理
其基本原理是，當電氣設備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異常或突變時，終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場感應原理、溫度效應的變化對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里，經(jīng)放大、A/D轉換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設定值進行比較，一旦超出設定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設備中，再經(jīng)監(jiān)控設備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災時，監(jiān)控主機發(fā)出火災報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。
3.3 監(jiān)控系統(tǒng)的設計安裝及布線設計
電氣火災監(jiān)控設備以及系統(tǒng)的報警信號，應設在消防控制室或有人值班的場所。主機電源應取自控制中心的消防供電(AC220V)。
各監(jiān)控探測器采用現(xiàn)場供電，電源接入點應在該級斷路器的上端。
1）配電柜內(nèi)部形式的安裝設計
本工程為新建工程，所有監(jiān)控探測器均安裝于變電所內(nèi)配電柜內(nèi)，采用嵌入式安裝，安裝于配電柜面板上。工作人員可以通過面板按鈕查看各回路漏及溫度信息。剩余電流互感器安套在A、B、C三相電源線及N線上，PE線不得穿過互感器，固定牢靠，探測器與互感器之間的連線應該采用屏蔽導線；溫度傳感器為一熱敏電阻ＮＴＣ，可以提供-10-120℃的溫度基準，熱敏電阻可以通過導線連接至漏電火災監(jiān)控探測器。
2）整個漏電火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝設計
現(xiàn)場每個漏電監(jiān)控探測器均帶有485通訊接口，需通過屏蔽雙絞線將現(xiàn)場所有探測器以手拉手的方式串聯(lián)起來，連接時應注意，每條485總線連接數(shù)量不超過32個，且在20個左右為宜。安裝走線時，應注意強弱電走線分開，導線應采用阻燃屏蔽雙絞線建議線徑不小于1.0mm2，屏蔽線屏蔽層應良好接地，每條總線末端應增加一個100歐姆左右的匹配電阻。配線整齊，綁扎成束，穿線可用阻燃PVC管、金屬管及金屬線槽。在穿管、線槽后，應將管口、槽口封堵。
3.4 產(chǎn)品的選擇與介紹
本工程在配電柜現(xiàn)場均安裝ARCM200系列剩余電流監(jiān)控探測器及AKH-0.66/L型剩余電流互感器。在車站消費控制室配置AcrelAcrel-6000/B50壁掛式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。
ARCM200系列電氣火災監(jiān)控探測器是智能型探測器產(chǎn)品，符合GB 14287─2014。該產(chǎn)品既可以大量的聯(lián)機使用，也可以獨立式使用（具有漏電/過流/溫度的檢測和報警功能，另有可選功能：報警時能自動切斷被監(jiān)控電路，即具有繼電器輸出功能）。它集電氣火災監(jiān)控探測及報警功能于一體，具有高智能化、功能齊全、性能可靠、迷你設計、外形美觀、設定簡單、儀表式安裝等特點。是令人耳目一新的全新思路設計的結晶，是對防范電氣火災事故的又一新貢獻。
電氣火災監(jiān)控探測器（以下簡稱“監(jiān)控探測器”）由剩余電流互感器、溫度傳感器和監(jiān)控報警器組成，當被保護線路中的剩余電流互感器（以下簡稱“互感器”）探測到的剩余電流超過監(jiān)控報警器的預設定值或溫度傳感器探測到的溫度超出預設定值時，監(jiān)控報警器經(jīng)分析、確認后發(fā)出聲光報警信號和控制信號。監(jiān)控報警器能顯示報警線路漏電流大小，傳感器溫度等。當監(jiān)控報警器有報警信息時，啟動繼電器。并可以直接顯示探測電流值和溫度值，無需占用大的設備場地，節(jié)省消防設備成本，節(jié)約電力能源，監(jiān)控探測器采用儀表安裝方式。
Acrel-6000系列監(jiān)控設備是整個電氣火災監(jiān)控的最頂端，可連接多臺ARCM系列探測器，組成一套功能齊全的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，具有聲光報警功能，并同步顯示報警回路，其報警信息可以保存12個月以上，后備不間斷電源可以保證市電失電后連續(xù)運行4小時以上，監(jiān)控系統(tǒng)分為壁掛式、琴臺式和柜體式3種，有效通訊距離可達1200多米，多臺設備之間或者設備和其他系統(tǒng)如報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng)等可進行數(shù)據(jù)交換。并且該系列監(jiān)控設備具備自檢功能，從硬件、軟件、通訊線路、電源各個方面進行系統(tǒng)自檢，以隨時掌握系統(tǒng)產(chǎn)品運行狀態(tài)，保證系統(tǒng)運行的可靠性。
3．5 漏電火災監(jiān)控設備Acrel-6000/B
.jpg) 本套上位機軟件Acrel-6000/B電氣火災系統(tǒng)。主要有以下功能特點：
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
工作制：24小時工作制
通訊方式：RS485總線通訊，Modbus-RTU通信協(xié)議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離
監(jiān)控容量：
① 監(jiān)控設備最高可監(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
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
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
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
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
事件記錄：
① 記錄內(nèi)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(jù)記錄的日期、類型等條件查詢
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(tǒng)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(tǒng)參數(shù)查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除
使用環(huán)境條件：
① 工作場所：消防控制室內(nèi)、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內(nèi)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
4結束語
隨著智能建筑的發(fā)展及電力的廣泛應用，人們對安全的意識認識越來越高。公共建筑安裝漏電火災系統(tǒng)是智能化建設的必然趨勢。電氣火災系統(tǒng)有利于發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時處理安全隱患，將火災防患與未然有著重要的意義。本系統(tǒng)自鷹潭、弋陽、玉山、東鄉(xiāng)高鐵站投入運行以來，發(fā)現(xiàn)和整改了多出隱患，大大提高了工作人員的工作效率，保證了高鐵站日常工作的穩(wěn)定有序的進行，確保了廣大旅客的出行安全，并為高鐵站的消防管理提供了科學的依據(jù)。
參考文獻
[1].任致程 周中. 電力電測數(shù)字儀表原理與應用指南[M]. 北京. 中國電力出版社. 2007. 4
[2].吳恩遠 周中 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)設計與應用圖集 2012. 8
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監(jiān)控與電能管理系統(tǒng).
技術交流：021-69158305 手機：18702111892 郵箱：2880157852@qq.com
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