電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案與典型應(yīng)用探討

戴金花
　　安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定，201801

　　0 引言

　　近年來我國電氣火災(zāi)在火災(zāi)事故總數(shù)中所占比例日趨上升。電氣故障引發(fā)的火災(zāi)在城市火災(zāi)事故中已列入火災(zāi)成因的首位。全面監(jiān)控和預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生已成為工程建設(shè)和設(shè)計中一項不可或缺的重要內(nèi)容。

　　1 電氣火災(zāi)的主要成因

　　1)安裝、接線疏忽引起的相間短路

　　2)安裝環(huán)境潮濕

　　3)泄露電流

　　4)斷路器(熔斷器)的額定電流選擇偏大

　　5)線纜電流密度偏大

　　6)線路實際載流量超過設(shè)計載流量

　　7)三相負載不平衡

　　2 防范電氣火災(zāi)的主要手段

　　推廣應(yīng)用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)裝置，積極改造老舊建筑的電氣線路，消除火災(zāi)隱患，線路設(shè)計充分考慮符合增長因素和敷設(shè)條件對載流量的影響，選擇足夠的中性線截面，末端配電線的總等電位接地和局部等電位接地，保證施工質(zhì)量，加強質(zhì)量監(jiān)督和驗收工作。

　　3 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用的依據(jù)

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

　　2)GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設(shè)置剩余電流動作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。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(zāi)預(yù)防要求和檢測方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進線端設(shè)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》

　　5)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》

　　6)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的供電應(yīng)滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的要求

　　7)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方法》的要求

　　4 系統(tǒng)的基本組成及工作原理

　　1)基本組成

　　Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布、開放式結(jié)構(gòu)設(shè)計，由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)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(wù)器，然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進入工業(yè)交換機，然后通過光纜到達監(jiān)控主機。

　　a)現(xiàn)場設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于電參量采集測量的各類型的儀表和保護裝置等，也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。監(jiān)控設(shè)備能接收來自電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的報警信號，發(fā)出聲光報警信號和控制信號，指示報警部位，記錄并保存報警信息，是系統(tǒng)的管理中心。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。監(jiān)控設(shè)備具有主、備電源自動切換功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

　　b)通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS485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(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對現(xiàn)場儀器儀表轉(zhuǎn)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(guān)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;

　　c)管理測控層是針對監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計算機、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。

　　2)工作原理

　　其基本原理是，當電氣設(shè)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(yīng)原理、溫度效應(yīng)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(zhuǎn)換、CPU對變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較，一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報警信號，同時也輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進一步識別、判定，當確認可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)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(zāi)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。

　　5 系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

　　1)典型組網(wǎng)方案示意圖

　　a)大型建筑群組網(wǎng)方案

　　大型建筑群，樓層高，多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+Acrel6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器三層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，便于區(qū)域化管理，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)通信，以太網(wǎng)通信，滿足了通信實時性高的要求。

　　b)大型單體建筑組網(wǎng)方案

　　大型單體建筑，采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，監(jiān)測管理功能全面，性價比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，通信介質(zhì)采用屏蔽雙絞線，滿足了通信實時性高的要求。

　　c)中型建筑組網(wǎng)方案

　　中型單體建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式，造價經(jīng)濟，性價比高，采用RS-485網(wǎng)絡(luò)，滿足了通信實時性高的要求。

　　d)小型建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

　　小型建筑，采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備進行監(jiān)控，造價經(jīng)濟，性價比高。

　　2)系統(tǒng)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

　　安科瑞電氣股份有限公司于2011年8月承接了軌道交通11號線安亭站地塊剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，該項目分A1、A2a、A2b、A3、A4、A5共5個區(qū)，安裝了196只ARCM200-J1剩余電流式電氣火災(zāi)探測器。探測器通過RS485總線與位于監(jiān)控中心值班室電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備組成火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，采用了Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，具有集中調(diào)度、控制、保護、監(jiān)視、顯示等功能，集用電安全管理、分析、記錄于一體智能化優(yōu)點，可大大降低應(yīng)用場合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

　　系統(tǒng)主要實現(xiàn)了對分散在建筑內(nèi)的196只探測器進行遙測、遙調(diào)、遙控、遙信，方便實現(xiàn)監(jiān)控與管理;監(jiān)測漏電流、過電流信號，發(fā)出聲光報警信號，報出故障位置，監(jiān)視故障點變化，儲存各種故障信號;根據(jù)探測器提供的信號種類進行相應(yīng)的顯示、報警，包括分/合閘、剩余電流故障、過電流故障、電壓故障或溫度等報警信號;具有自檢功能，對通信線路的短路、斷路進行檢查。

　　參考文獻：

　　[1]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1版.

　　[2]電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南 任致程、周中，中國電力出版社 2007.4.

作者簡介
戴金花，女，本科，銷售工程師，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電系統(tǒng)，手機號碼：15052183915  0510-86179967 QQ：2880157871