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寧江大院電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計及應用

時間:2020/2/4閱讀:987
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徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定


摘要:本文簡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理,分析了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在應用中的設計依據和相關規(guī)范。通過安科瑞剩余電流式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在寧江大院項目的實例介紹,闡述了電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現及其重要意義。
 
關鍵詞: 電氣火災;剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器;監(jiān)控系統(tǒng);Acrel-6000/Q;寧江大院;
 

0 概述
  寧江大院位于四川省都江堰市一環(huán)路與蒲陽路交匯處,開發(fā)商為都江堰橋都地產。
  本項目就是對寧江大院項目內的電氣火災監(jiān)控探測器進行監(jiān)控。

1 參考標準
   近年來,國家為了加大電氣火災監(jiān)控防范的力度,相繼制訂或修改了一批相關標準規(guī)范,加強對電氣火災的預防。主要有:
  (1).GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》,在條文11.2.7里規(guī)定:下列場所宜設置剩余電流動作電氣火災監(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。
  (2).國家標準《建筑電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩余電流動作保護器”。
  (3).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的產品應滿足:GB14287.1-2014《電氣火災監(jiān)控設備》、 GB14287.2-2014《剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2014《測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》
  (4).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》
  (5).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的供電應滿足GB50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》的要求
  (6).電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應滿足《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計方法》的要求(暫行規(guī)定)
2 系統(tǒng)組成
  根據國家標準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》(暫行規(guī)定),則電氣火災監(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)控探測器等三個基本產品種類所組成。
  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、網絡通訊層和現場設備層組成。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)議總線型連接接入壁掛式主機。
系統(tǒng)組網結構

 

1)站控管理層
  站控管理層針對電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的管理人員,是人機交互的直接窗口,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備,如觸摸屏、UPS電源等組成。監(jiān)測系統(tǒng)軟件對現場各類數據信息計算、分析、處理,并以圖形、數顯、聲音、指示燈等方式反應現場運情況。
  監(jiān)控主機:用于數據采集、處理和數據轉發(fā)。為系統(tǒng)內或外部提供數據接口,進行系統(tǒng)管理、維護和分析工作。
  UPS:保證計算機監(jiān)測系統(tǒng)的正常供電,在整個系統(tǒng)發(fā)生供電問題時,保證站控管理層設備的正常運行。
  后臺監(jiān)控設備設置在消控中心。
2)網絡通訊層
  通訊介質:系統(tǒng)主要采用屏蔽雙絞線,以RS485接口,MODBUS通訊協(xié)議實現現場設備與上位機的實時通訊。
3)現場設備層
  現場設備層是數據采集終端,主要為ARCM300-J1剩余式電氣火災監(jiān)控探測器。ARCM300型剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器,是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統(tǒng)設計的,通過對配電回路的剩余電流、導線溫度、過電流、過電壓等火災危險參數實施監(jiān)控和管理,從而預防電氣火災的發(fā)生。產品采用先進的微控制器技術,集成度高,體積小巧,安裝方便,集智能化,數字化,網絡化于一身,是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第2部分:剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。
  現場總線連接的分布式I/O控制器構成數據采集終端,向數據中心上傳采集的數據。測量探測器擔負著基層的數據采集任務,其監(jiān)測的數據必須完整、準確并實時傳送至監(jiān)控主機。便于運行人員監(jiān)控現場設備運行狀態(tài),故障報警等情況,有效預防火災事故發(fā)生。

3系統(tǒng)特點和工作原理
  電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的特點在于剩余電流監(jiān)控方面屬于前期預報警系統(tǒng)。與傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)不同,電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)早期報警是為了避免損失,而傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)是為了減少損失。所以,這就是說為什么不管是新建或是改建工程項目,尤其是已經安裝了火災自動報警系統(tǒng)的單位,仍需要安裝電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的根本原因。
  電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)測量剩余電流和溫度兩個物理量。
  剩余電流測量是根據基爾霍夫電流定律:在同一時刻,電路中流入和流出一個節(jié)點的電流矢量和為零。以TN-S系統(tǒng)為例,將A/B/C/N同時穿過剩余電流互感器,當系統(tǒng)未發(fā)生漏電時,流入和流出剩余電流互感器的電流矢量和為零,此時,剩余電流互感器感應出的二次電流也為0;當某相對大地發(fā)生漏電,此時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。此漏電信號通過剩余電流互感器的二次接線傳輸至電氣火災探測器,經運算放大、A/D轉換后送入CPU,經過一系列算法后,對變化的幅值進行分析、判斷,并與報警設定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。
  溫度測量采用溫度傳感器,一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩(wěn)定、量程范圍大,適合在現場監(jiān)測線纜溫度和環(huán)境溫度使用。當溫度發(fā)生變化時,Pt100自身阻值發(fā)生同比例變化,將該電阻信號傳輸到電氣火災探測器,經過一系列信號轉化和運算后,將結果同溫度報警定值進行比較,若超出定值則發(fā)出聲光報警信號并上送至后臺電氣火災監(jiān)控設備。

4 系統(tǒng)介紹
  Acrel-6000電氣火災監(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探測器等現場設備信號,以實現對被保護電氣線路的報警、監(jiān)視、控制、管理的運行于計算機的工業(yè)級硬件/軟件系統(tǒng)。本系統(tǒng)應用于大型商場、生活小區(qū)、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域的消防控制中心,對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信,方便實現監(jiān)控與管理。本系統(tǒng)采用標準的Modbus現場總線將具有通信功能的探測器相互連接起來,當現場保護線路中的被探測參數超過報警設定值時,能發(fā)出報警信號、控制信號,能指示報警部位并保存報警信息。
主要技術參數
(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,維持監(jiān)控設備工作時間 ≥4小時
(2).工作制:
24小時工作制
(3).通訊方式:
RS485總線通訊,Modbus-RTU通信協(xié)議,傳輸距離1km,可通過中繼器延長通訊傳輸距離
(4).監(jiān)控容量:
① 監(jiān)控設備可監(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
(5).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
(6).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
(7).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
(8).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
(9).事件記錄:
① 記錄內容: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:根據記錄的日期、類型等條件查詢
(10).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)參數查詢、監(jiān)控設備各模塊單獨檢測、操作員添加與刪除
(11).使用環(huán)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(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
基本功能
(1).監(jiān)控報警功能:
  監(jiān)控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息,報警時發(fā)出聲光報警信號,同時設備上紅色“報警”指示燈亮,顯示屏指示報警部位及報警類型,記錄報警時間,聲光報警一直保持,直至按顯示屏“復位”按鈕遠程對探測器實現復位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。
(2).故障報警功能:
  通訊故障報警:當監(jiān)控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障時,監(jiān)控畫面中相應的探測器顯示故障提示,同時設備上的黃色“故障”指示燈亮,并發(fā)出故障報警聲音。
電源故障報警:當主電源或備用電源發(fā)生故障時,監(jiān)控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,可進入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。
(3).自檢功能:
  檢查設備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
(4).報警記錄存儲查詢功能:
  當發(fā)生漏電、超溫報警或通訊、電源故障時,將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數據庫中,當報警解除、排除故障時,同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。
(5).電源功能:
  當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時,監(jiān)控設備可自動切換到備用電源工作,當主電源恢復正常供電時,自動切回到主電源,切換過程中保證監(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。
(6).對探測器控制功能:
  通過監(jiān)控軟件操作,可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。
(7).權限控制功能:
  為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行,監(jiān)控設備軟件操作權限分為三級,不同級別的操作員具有不同的操作權限。
結束語
  綜上所述,漏電火災報警系統(tǒng)能準確檢測電氣線路的故障和異常狀態(tài),能發(fā)現電氣火災的火災隱患,及時報警提醒人員去消除這些隱患。從建筑物安全角度講,建筑物漏電火災報警系統(tǒng)的設計是十分重要的內容。從長遠看漏電火災報警系統(tǒng)可作為火災自動報警系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng),從而實現真正意義上的強弱電優(yōu)化結合,構成完善的火災自動報警系統(tǒng)。

 

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].部沈陽消防研究所. GB 50116 - 2013 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范 [S]. 北京: 中國計劃出版社, 2014
[3].部消防局. 消防安全技術實務 [M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2014.

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