中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统设计与应用

摘要：本文简述了电气火灾监控系统的组成原理，分析了电气火灾监控系统在应用中的设计依据和相关规范。通过安科瑞剩余电流式电气火灾监控系统在中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统项目的实例介绍，阐述了电气火灾监控系统功能的实现及其重要意义。
关键词： 电气火灾；监控系统；Acrel-6000/B； 
0 概述
     中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统项目位于杭州市余杭区良睦路与溪望路交叉口。
     本项目主要负责监控现场分布于配电所内馈线回路的漏电状况，及时提醒消控室值班人员，以防止电气火灾的发生。 
     中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统现场有剩余电流式仪表安装于配电所内馈线回路。现场仪表采用RS485总线方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。
1 参考标准
     本设备符合以下标准：
1.1.《建筑设计防火规范》GB 50016-2014
1.2.《低压配电设防火规范》50054-2011
1.3.《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008
1.4.《剩余电流动作保护装置的安装和运行》GB 13955-2005
1.5.GB14287.1-2014 《电气火灾监控系统 第1部分：电气火灾监控设备》 
1.6.GB14287.2-2014 《电气火灾监控系统 第2部分：剩余电流式电气火灾监控探测器》
1.7.GB14287.3-2014 《电气火灾监控系统 第3部分：测温式电气火灾监控探测器》
1.8.《通用用电设备配电设计规范》 GB 50055-2011
1.9.《电力工程电缆设计规范》GB 50217-2007
1.10.《火灾自动系统设计规范》GB 50116-2013
2 系统组成
       中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统由电气火灾监测后台，电气火灾探测器以及漏电流互感器组成。
本项目涉及5个变配电所，变电所内电气火灾探测器采用手拉手串接后通过通讯管理机光纤连接到后台壁挂式主机，组成电气火灾系统的大动脉。馈线漏电流互感器通过电流线接入漏电探测器，漏电探测器实时显示漏电情况。以上所述组成一套信号稳定，精度可靠的电气火灾监测系统。本系统组网共分为三层：
1）站控管理层
        站控管理层针对电气火灾监控系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备，如触摸屏、UPS电源等组成。监测系统软件对现场各类数据信息计算、分析、处理，并以图形、数显、声音、指示灯等方式反应现场运情况。
       监控主机：用于数据采集、处理和数据转发。为系统内或外部提供数据接口，进行系统管理、维护和分析工作。
  UPS：保证计算机监测系统的正常供电，在整个系统发生供电问题时，保证站控管理层设备的正常运行。
后台监控设备设置在消控室中。
2）网络通讯层
        通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以MODBUS-RTU通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
3）现场设备层
         现场设备层是数据采集终端，主要为ARCM200L-J8/J16剩余式电气火灾监控探测器。
系统结构拓扑图如下：   

3、电气火灾设备
3.1、 Acrel-6000电气火灾监控后台：

主要技术参数

电源：
① 额定工作电压AC220V（-15% ～ +10%）
② 备用电源：主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间 ≥4小时
工作制：
24小时工作制
通讯方式：
MODBUS-RTU通信协议
监控容量：
① 监控设备可监控200个监控单元（探测器）
② 可配接ARCM系列监控探测器
监控项目：
① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）
② 温度（超温）： 故障单元属性（部位、类型）
③ 电流故障（过流）： 故障单元属性（部位、类型）
监控响应时间： ≤30s 
监控声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控光显示：红色LED指示灯，红色光信号应保持，直至手动复位 
监控声信号：可手动消除，当再次有信号输入时，能再次启动
故障项目：
① 监控设备与探测器之间的通讯连接线发生断路或短路
② 监控设备主电源欠压或断电
③ 给电池充电的充电器与电池之间的连接线发生断路或短路
故障响应时间：≤100s 
监控声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控光显示：黄色LED指示灯，黄色光信号应保持至故障排除
故障声信号：可手动消除，当再次有信号输入时，能再次启动
故障期间，非故障回路的正常工作不受影响
控制输出：
控制输出：1组常开无源触点，容量：AC250V 3A或DC30V 3A
自检项目：
① 指示灯检查：、故障、运行、主电源、备用电源指示灯 
② 显示屏检查
③ 音响器件检查 
自检耗时 ≤60s 
事件记录：
① 记录内容：记录类型、发生时间、探测器编号、区域、故障描述，可存储记录不少于2万条
② 记录查询：根据记录的日期、类型等条件查询
操作分级：
① 日常值班级：实时状态监视、事件记录查询
② 监控操作级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检
③ 系统管理级：实时状态监视、事件记录查询、探测器远程复位、设备自检，监控设备系统参数查询、监控设备各模块单独检测、操作员添加与删除
使用环境条件：
① 工作场所：消防控制室内、有人值班的变配电所（配电室）、有人值班的房间内墙壁上
② 工作环境温度：0℃～40℃
③ 工作环境相对湿度：5%～95%RH
④ 海拔高度：≤2500m
3.2、ARCM200L系列仪表
      ARCM200L 型剩余电流式电气火灾监控探测器，是针对 0.4kV 以下的TT、TN 系统设计的，通过对配电回路的剩余电流、导线温度、过电流、过电压等火灾危险参数实施监控和管理，从而预防电气火灾的发生，并实现了对多种电力参数的实时监测,为能耗管理提供数据。产品采用先进的微控制器技术，集成度高，体积小巧，安装方便，集智能化，数字化，网络化于一身，是建筑电气火灾预防监控、系统绝缘老化预估等的理想选择。
4 系统功能
4.1.监控功能：
       监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，时发出声光信号，同时设备上红色“”指示灯亮，显示屏指示部位及类型，记录时间，声光一直保持，直至按显示屏“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音信号也可以使用显示屏“消声”按钮手动消除。
4.2.故障功能
      通讯故障：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障声音。
电源故障：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除声响。
4.3.自检功能
      检查设备中所有状态指示灯、显示屏、喇叭是否正常。
4.4.记录存储查询功能
     当发生漏电、超温或通讯、电源故障时，将部位、故障信息、时间等信息存储在数据库中，当解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
4.5.电源功能
     当主电源发生停电、欠压等故障时，监控设备可自动切换到备用电源工作，当主电源恢复正常供电时，自动切回到主电源，切换过程中保证监控设备连续平稳运行。
4.6.对探测器控制功能
     通过监控软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程复位控制。
4.7.权限控制功能
      为确保监控系统的安全运行，监控设备软件操作权限分为三级，不同级别的操作员具有不同的操作权限。
5 结束语
      中电海康总部基地建设项目电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000/B、漏电火灾探测器ARCM200L-J8/J16组成。Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司研发的用于接收剩余电流式电气火灾探测器等现场设备信号，以实现对被保护电气线路的、监视、控制、管理的运行于计算机的工业级硬件/软件系统。本系统应用于大型商场、生活小区、生产基础、办公大楼、商场酒店等区域的消防控制中心，对分散在建筑内的探测器进行遥测、遥调、遥控、遥信，方便实现监控与管理。本系统采用标准的RS485总线将具有通信功能的探测器相互连接起来，当现场保护线路中的被探测参数超过设定值时，能发出信号、控制信号，能指示部位并保存信息。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁挂式电气火灾监控系统。本系统具有安装运输方便、性价比高、维护方便等优点。
参考文献
[1].任致程 周中. 电力电测数字仪表原理与应用指南[M]. 北京. 中国电力出版社. 2007. 4
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[3].公an部沈阳消防研究所. GB 50116 - 2013 火灾自动系统设计规范 ［S］. 北京： 中国计划出版社， 2014
[4].公an部消防局. 消防安全技术实务 ［M］. 北京：机械工业出版社， 2014.