徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定
摘要:本文簡(jiǎn)述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理,分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計(jì)依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。通過(guò)安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在新疆連橋物流園鐵路線項(xiàng)目中的實(shí)例介紹,闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及其重要意義。
關(guān)鍵詞: 電氣火災(zāi);剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器;電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備;Acrel-6000/B;新疆連橋物流園。
0 概述
新疆連橋物流有限責(zé)任公司鐵路線擬接軌于蘭新線已關(guān)閉的樂(lè)土驛站,主要為新疆工業(yè)園區(qū)塔西河產(chǎn)業(yè)園及瑪河產(chǎn)業(yè)園、旱卡子灘聚集區(qū)企業(yè)原料到達(dá)和產(chǎn)成品發(fā)送提供運(yùn)輸服務(wù)。鐵路線全線位于新疆瑪納斯塔西河工業(yè)園內(nèi),G312國(guó)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(chǔ)設(shè)施、提高貨物運(yùn)輸效率、節(jié)約企業(yè)運(yùn)輸成本的需要,為提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
新疆連橋物流園鐵路線項(xiàng)目使用了ARCM200L-J8剩余電流式火災(zāi)探測(cè)器6只,安裝于低壓配電房?jī)?nèi)的低壓柜上。現(xiàn)場(chǎng)電氣火災(zāi)探測(cè)器采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有安裝運(yùn)輸方便、性價(jià)比高、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。
1 參考標(biāo)準(zhǔn)
近年來(lái),國(guó)家為了加大電氣火災(zāi)監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,加強(qiáng)對(duì)電氣火災(zāi)的預(yù)防。主要有:
(1).GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》,在條文11.2.7里規(guī)定:下列場(chǎng)所宜設(shè)置剩余電流動(dòng)作電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。這些場(chǎng)所包括各種類型的影劇院、館所、倉(cāng)庫(kù)、住宅小區(qū)、醫(yī)院、商店、學(xué)校等等。
(2).國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑電氣火災(zāi)預(yù)防要求和檢測(cè)方法》有關(guān)條文也明確要求“應(yīng)在電源進(jìn)線端設(shè)置自動(dòng)切斷電源或報(bào)警的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器”。
(3).電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的產(chǎn)品應(yīng)滿足:GB14287.1-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》、 GB14287.2-2014《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》、GB14287.3-2014《測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》
(4).電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運(yùn)行應(yīng)滿足GB13955-2005《剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置安裝和運(yùn)行》
(5).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(jì)規(guī)范》的要求
(6).電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》的要求(暫行規(guī)定)
2 系統(tǒng)組成
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB14287-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》以及相關(guān)規(guī)范《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法》(暫行規(guī)定),則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本組成應(yīng)包括:電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器以及測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器等三個(gè)基本產(chǎn)品種類所組成。
剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器通過(guò)屏蔽雙絞線RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入壁掛式主機(jī)。
系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
1)站控管理層
站控管理層針對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員,是人機(jī)交互的直接窗口,也是系統(tǒng)的上層部分。主要由系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備,如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息計(jì)算、分析、處理,并以圖形、數(shù)顯、聲音、指示燈等方式反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)情況。
監(jiān)控主機(jī):用于數(shù)據(jù)采集、處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。為系統(tǒng)內(nèi)或外部提供數(shù)據(jù)接口,進(jìn)行系統(tǒng)管理、維護(hù)和分析工作。
UPS:保證計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常供電,在整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生供電問(wèn)題時(shí),保證站控管理層設(shè)備的正常運(yùn)行。
后臺(tái)監(jiān)控設(shè)備設(shè)置在消控中心。
2)網(wǎng)絡(luò)通訊層
通訊介質(zhì):系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,以RS485接口,MODBUS通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位機(jī)的實(shí)時(shí)通訊。
3)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是數(shù)據(jù)采集終端,主要為ARCM200L-J8剩余式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器。ARCM200型剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器,是針對(duì) 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,通過(guò)對(duì)配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過(guò)電流、過(guò)電壓等火災(zāi)危險(xiǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理,從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生。產(chǎn)品采用先進(jìn)的微控制器技術(shù),集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數(shù)字化,網(wǎng)絡(luò)化于一身,是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。產(chǎn)品符合 GB14287.2-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。
現(xiàn)場(chǎng)總線連接的分布式I/O控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集終端,向數(shù)據(jù)中心上傳采集的數(shù)據(jù)。測(cè)量探測(cè)器擔(dān)負(fù)著基層的數(shù)據(jù)采集任務(wù),其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)必須完整、準(zhǔn)確并實(shí)時(shí)傳送至監(jiān)控主機(jī)。便于運(yùn)行人員監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),故障報(bào)警等情況,有效預(yù)防火災(zāi)事故發(fā)生。
3系統(tǒng)特點(diǎn)和工作原理
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)在于剩余電流監(jiān)控方面屬于前期預(yù)報(bào)警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同,電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)早期報(bào)警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是為了減少損失。所以,這就是說(shuō)為什么不管是新建或是改建工程項(xiàng)目,尤其是已經(jīng)安裝了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的單位,仍需要安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。
電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)量剩余電流和溫度兩個(gè)物理量。
剩余電流測(cè)量是根據(jù)基爾霍夫電流定律:在同一時(shí)刻,電路中流入和流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例,將A/B/C/N同時(shí)穿過(guò)剩余電流互感器,當(dāng)系統(tǒng)未發(fā)生漏電時(shí),流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零,此時(shí),剩余電流互感器感應(yīng)出的二次電流也為0;當(dāng)某相對(duì)大地發(fā)生漏電,此時(shí)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(hào)通過(guò)剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災(zāi)探測(cè)器,經(jīng)運(yùn)算放大、A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU,經(jīng)過(guò)一系列算法后,對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷,并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。
溫度測(cè)量采用溫度傳感器,一般采用Pt100傳感器進(jìn)行測(cè)量。該種類型的溫度傳感器測(cè)溫穩(wěn)定、量程范圍大,適合在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí),Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化,將該電阻信號(hào)傳輸?shù)诫姎饣馂?zāi)探測(cè)器,經(jīng)過(guò)一系列信號(hào)轉(zhuǎn)化和運(yùn)算后,將結(jié)果同溫度報(bào)警定值進(jìn)行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并上送至后臺(tái)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備。
4 系統(tǒng)介紹
Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是本公司自主研發(fā)的用于接收剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信號(hào),以實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)電氣線路的報(bào)警、監(jiān)視、控制、管理的運(yùn)行于計(jì)算機(jī)的工業(yè)級(jí)硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應(yīng)用于大型商場(chǎng)、生活小區(qū)、生產(chǎn)基礎(chǔ)、辦公大樓、商場(chǎng)酒店等區(qū)域的消防控制中心,對(duì)分散在建筑內(nèi)的探測(cè)器進(jìn)行遙測(cè)、遙調(diào)、遙控、遙信,方便實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線將具有通信功能的探測(cè)器相互連接起來(lái),當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警設(shè)定值時(shí),能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、控制信號(hào),能指示報(bào)警部位并保存報(bào)警信息。
(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(shí),維持監(jiān)控設(shè)備工作時(shí)間 ≥4小時(shí)
(2).工作制:
(3).通訊方式:
RS485總線通訊,Modbus-RTU通信協(xié)議,傳輸距離1km,可通過(guò)中繼器延長(zhǎng)通訊傳輸距離
(4).監(jiān)控容量:
① 監(jiān)控設(shè)備可監(jiān)控200個(gè)監(jiān)控單元(探測(cè)器)
(5).監(jiān)控報(bào)警項(xiàng)目:
① 剩余電流故障(漏電):故障單元屬性(部位、類型)
② 溫度報(bào)警(超溫): 故障單元屬性(部位、類型)
③ 電流故障(過(guò)流): 故障單元屬性(部位、類型)
監(jiān)控報(bào)警響應(yīng)時(shí)間: ≤30s
監(jiān)控報(bào)警聲壓級(jí)(A計(jì)權(quán)):≥70dB/1m
監(jiān)控報(bào)警光顯示:紅色LED指示燈,紅色光報(bào)警信號(hào)應(yīng)保持,直至手動(dòng)復(fù)位
監(jiān)控報(bào)警聲信號(hào):可手動(dòng)消除,當(dāng)再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí),能再次啟動(dòng)
(6).故障報(bào)警項(xiàng)目:
① 監(jiān)控設(shè)備與探測(cè)器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路
② 監(jiān)控設(shè)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(bào)警響應(yīng)時(shí)間:≤100s
監(jiān)控報(bào)警聲壓級(jí)(A計(jì)權(quán)):≥70dB/1m
監(jiān)控報(bào)警光顯示:黃色LED指示燈,黃色光報(bào)警信號(hào)應(yīng)保持至故障排除
故障報(bào)警聲信號(hào):可手動(dòng)消除,當(dāng)再次有報(bào)警信號(hào)輸入時(shí),能再次啟動(dòng)
(7).控制輸出:
報(bào)警控制輸出:1組常開(kāi)無(wú)源觸點(diǎn),容量:AC250V 3A或DC30V 3A
(8).自檢項(xiàng)目:
① 指示燈檢查:報(bào)警、故障、運(yùn)行、主電源、備用電源指示燈
② 顯示屏檢查
③ 音響器件檢查
(9).事件記錄:
① 記錄內(nèi)容:記錄類型、發(fā)生時(shí)間、探測(cè)器編號(hào)、區(qū)域、故障描述,可存儲(chǔ)記錄不少于2萬(wàn)條
(10).操作分級(jí):
① 日常值班級(jí):實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢
② 監(jiān)控操作級(jí):實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測(cè)器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢
③ 系統(tǒng)管理級(jí):實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測(cè)器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢,監(jiān)控設(shè)備系統(tǒng)參數(shù)查詢、監(jiān)控設(shè)備各模塊單獨(dú)檢測(cè)、操作員添加與刪除
(11).使用環(huán)境條件:
① 工作場(chǎng)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(duì)濕度:5%~95%RH
④ 海拔高度:≤2500m
(1).監(jiān)控報(bào)警功能:
監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測(cè)器的漏電、溫度信息,報(bào)警時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào),同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮,顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型,記錄報(bào)警時(shí)間,聲光報(bào)警一直保持,直至按顯示屏“復(fù)位”按鈕遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動(dòng)消除。
(2).故障報(bào)警功能:
通訊故障報(bào)警:當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測(cè)器之間發(fā)生通訊故障時(shí),監(jiān)控畫(huà)面中相應(yīng)的探測(cè)器顯示故障提示,同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮,并發(fā)出故障報(bào)警聲音。
電源故障報(bào)警:當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí),監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息,可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。
(3).自檢功能:
檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
(4).報(bào)警記錄存儲(chǔ)查詢功能:
當(dāng)發(fā)生漏電、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí),將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí),同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。
(5).電源功能:
當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時(shí),監(jiān)控設(shè)備可自動(dòng)切換到備用電源工作,當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時(shí),自動(dòng)切回到主電源,切換過(guò)程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。
(6).對(duì)探測(cè)器控制功能:
通過(guò)監(jiān)控軟件操作,可對(duì)連接到本設(shè)備的所有探測(cè)器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。
(7).權(quán)限控制功能:
為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行,監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級(jí),不同級(jí)別的操作員具有不同的操作權(quán)限。
5總結(jié)
電氣火災(zāi)事故嚴(yán)重危害人們的生命和財(cái)產(chǎn),隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的大幅度提高,用電設(shè)備不斷增多以及用電負(fù)荷的不斷加大,隨之因電氣原因?qū)е碌幕馂?zāi)事故也在逐年攀升。
Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能準(zhǔn)確、全天候地監(jiān)測(cè)線路中的漏電、電流、溫度等變化。當(dāng)線路中發(fā)生異常時(shí),可迅速發(fā)出報(bào)警信號(hào)并準(zhǔn)確報(bào)出故障點(diǎn),并通知電氣專業(yè)人員及時(shí)排查電氣火災(zāi)隱患,不讓線路帶故障及異常運(yùn)行,把看不見(jiàn)摸不著的用電情況變成可視的數(shù)字化監(jiān)控,從而把電氣火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài),為有效預(yù)防電氣火災(zāi)提供了解決方案。
參考文獻(xiàn)
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