Acrel-6000電氣火災監控系統在高鐵站的應用

徐霜

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控系統通過ARCM剩余電流式電氣火災監控裝置，對商場、賓館、機場、銀行、醫院、鐵路等建筑低壓配電系統進行電氣火災監控。本文通過對鷹潭、弋陽、玉山、東鄉高鐵站電氣火災監控系統項目的介紹，闡述Acrel-6000電氣火災監控系統所實現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，我國發生電氣火災高居火災事故總數的*。根據*部消防局火災數據統計，2007年共發生火災15.9萬起（不含森林、草原、*、礦井地下部分火災，下同），從引發火災的直接原因看，電氣引起火災zui多，共45703起，占總數的28.8%；2008年共發生火災13.3萬起，電線短路、超負荷、電器設備故障等電氣原因引發火災4萬起，占總數的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生成了關注的焦點。預防和遏制電氣火災的任務已經迫在眉睫。國家有關部門相繼制訂或修改了有關標準規范，要求在建筑中設置電氣火災監控報警系統。

本文根據電氣火災監控系統的新標準（GB14827-2014），以鷹潭、弋陽、玉山、東鄉高鐵站漏電火災監控系統為例，介紹Acrel-6000電氣火災監控系統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、東鄉高鐵站是滬昆鐵路江西境內的4座高鐵站，本項目主要對新建鷹潭、弋陽、玉山、東鄉高鐵站配電區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控，準確監控電氣線路的故障和異常狀態，發現電氣火災的火災隱患，及時報警提醒人員去這些隱患。幫助高鐵站提高安全系數，節約人工成本。

   系統通過探測現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，監視故障點的變化。儲存各種故障和操作試驗信號，顯示系統電源狀態預防常見的因漏電所引起的建筑物電氣火災事故，保證人民生命財產安全。

2、參考標準

    剩余電流式電氣火災監控系統符合中華人民共和國國家標準GB14287.1-2014 《電氣火災監控系統 第1部分：電氣火災監控設備》。

3、系統的基本組成及工作原理

3.1 基本組成部分

    根據國家標準GB14287-2014《電氣火災監控系統》以及相關規范《電氣火災監控系統的設計方法》，電氣火災監控系統的基本組成應包括：電氣火災監控設備、剩余電流式電氣火災監控探測器以及測溫式電氣火災監控探測器等三個zui基本產品種類所組成。其中，剩余電流式電氣火災監控探測器又由監控探測器和剩余電流互感器所組成；測溫式電氣火災監控探測器由監控探測器和測溫傳感器所組成。

    剩余電流式電氣火災監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。系統拓撲圖如下圖所示：各電氣火災監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通訊服務器，然后通過五類線TCP/TP協議進入監控主機。

　1）現場設備層主要是連接網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，也是構建該監控系統必要的基本組成元素。不僅肩負著采集數據的重任，同時也是執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絡等組成。該層是數據信息交換的橋梁，不同的接口轉換器件提供了RS232、RS422、RS485、SPABUS等及以太網等各種接口，組網方式靈活，支持點對點的通訊、現場總線網絡、以太網等類型的組態網絡。通訊服務器主要用于直接對現場儀器儀表轉達上位機的各種控制命令，并負責對現場儀器儀表回送的數據信息進行采集、分類和存儲等工作，如電壓/電流等電參量、輸入開關量狀態、修改儀表內部參數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據交換。

　3）管理測控層是針對監控網絡的管理人員。該層直接面向用戶。該層也是系統的zui上層部分，主要是由電氣火災監控系統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，通過數據傳輸協議讀取前置機采集的現場各類數據信息，自動經過計算處理，以圖形、數顯、聲音等方式反映現場的運行狀況，并可接受管理人員的操作命令，實時發送并檢測操作的執行狀況，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、溫度等參數發生異常或突變時，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，并輸送到監控探測器里，經放大、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出報警信號，同時也輸送到監控設備中，再經監控設備進一步識別、判定，當確認可能會發生火災時，監控主機發出火災報警信號，點亮報警指示燈，發出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災報警等信息。值班人員則根據以上顯示的信息，迅速到事故現場進行檢查處理，并將報警信息發送到集中控制臺。

3.3 監控系統的設計安裝及布線設計

    電氣火災監控設備以及系統的報警信號，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)。 各監控探測器采用現場供電，電源接入點應在該級斷路器的上端。

1）配電柜內部形式的安裝設計

    本工程為新建工程，所有監控探測器均安裝于變電所內配電柜內，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控探測器。

2）整個漏電火災監控系統的安裝設計

    現場每個漏電監控探測器均帶有485通訊接口，需通過屏蔽雙絞線將現場所有探測器以手拉手的方式串聯起來，連接時應注意，每條485總線連接數量不超過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 產品的選擇與介紹

    本工程在配電柜現場均安裝ARCM200系列剩余電流監控探測器及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壁掛式電氣火災監控系統。

    ARCM200系列電氣火災監控探測器是智能型探測器產品，符合GB 14287─2014。該產品既可以大量的聯機使用，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控電路，即具有繼電器輸出功能）。它集電氣火災監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。

    電氣火災監控探測器（以下簡稱“監控探測器"）由剩余電流互感器、溫度傳感器和監控報警器組成，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，監控報警器經分析、確認后發出聲光報警信號和控制信號。監控報警器能顯示報警線路漏電流大小，傳感器溫度等。當監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，節省消防設備成本，節約電力能源，監控探測器采用儀表安裝方式。

    Acrel-6000系列監控設備是整個電氣火災監控的zui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控系統，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運行4小時以上，監控系統分為壁掛式、琴臺式和柜體式3種，通訊距離可達1200多米，多臺設備之間或者設備和其他系統如報警與消防聯動系統、電力監控系統等可進行數據交換。并且該系列監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自檢，以隨時掌握系統產品運行狀態，保證系統運行的可靠性。

3．5 漏電火災監控設備Acrel-6000/B

本套上位機軟件Acrel-6000/B電氣火災系統。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通信協議，傳輸距離1km，可通過中繼器延長通訊傳輸距離

監控容量：

① 監控設備zui高可監控200個監控單元（探測器）

② 可配接ARCM系列監控探測器

監控報警項目：

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）

監控報警響應時間： ≤30s

監控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監控報警光顯示：紅色LED指示燈，紅色光報警信號應保持，直至手動復位

監控報警聲信號：可手動，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動

故障報警項目：

① 監控設備與探測器之間的通訊連接線發生斷路或短路

② 監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生斷路或短路

故障報警響應時間：≤100s

監控報警聲壓級（A計權）：≥70dB／1m

監控報警光顯示：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，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 記錄內容：記錄類型、發生時間、探測器編號、區域、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

操作分級：

① 日常值班級：實時狀態監視、事件記錄查詢

② 監控操作級：實時狀態監視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢

③ 系統管理級：實時狀態監視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，監控設備系統參數查詢、監控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除

使用環境條件：

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 工作環境溫度：0℃～40℃

③ 工作環境相對濕度：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是智能化建設的必然趨勢。電氣火災系統有利于發現安全隱患，及時處理安全隱患，將火災防患與未然有著重要的意義。本系統自鷹潭、弋陽、玉山、東鄉高鐵站投入運行以來，發現和整改了多出隱患，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。

參考文獻

[1].任致程 周中. 電力電測數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 電氣火災監控系統設計與應用圖集 2012. 8