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电气火灾监控系统在陆家嘴中心地区地下空间的应用
安科瑞 於晓珏 2015.9.15
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。最后通过安科瑞剩余电流式电气火灾监控系统在陆家嘴中心地区地下空间的实例介绍，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；陆家嘴中心地区地下空间
0 概述
陆家嘴中心地区地下空间项目把上海陆家嘴著名的三大摩天楼——金茂大厦、环球金融中心、正在建造的“上海中心”以及商业地标“国金中心”地下部分相连通，形成一个共同的地下空间。本项目监控范围为该地下通道的现场配电柜。
陆家嘴中心地区地下空间共安装有剩余电流式仪表58只ARCM200BL-J1，安装于地下通道各个配电柜中，每块仪表对接1个剩余电流互感器。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000B壁挂式电气火灾监控系统。
1 参考标准
近年来，国家为了加大电气火灾监控防范的力度，相继制订或修改了一批相关标准规范，加强对电气火灾的预防。主要有：
1.1是GB50045-95(2005版)《》，其中在条文9.5.1里规定:内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统。
1.2是GB50016-2006《建筑设计防火规范》，在条文11.2.7里规定:下列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统。这些场所包括各种类型的、馆所、、、、、等等。
1.3国家标准《建筑电气火灾预防要求和检测方法》有关条文也明确要求“应在电源进线端设置自动切断电源或报警的剩余电流动作保护器”。
1.4电气火灾监控系统的产品应满足:GB14287.1-2005《电气火灾监控设备》、 GB14287.2-2005《剩余电流式电气火灾监控探测器》、GB14287.3-2005《测温式电气火灾监控探测器》
1.5电气火灾监控系统的安装和运行应满足GB13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》
1.6电气火灾监控系统的供电应满足GB50052《供配电系统设计规范》的要求
1.7电气火灾监控系统的设计应满足《电气火灾监控系统的设计方法》的要求(暂行规定)
2 系统组成
陆家嘴中心地区地下空间电气火灾项目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。
本项目通讯总线共接入两条通讯总线，分别贯穿现场各个配电柜中，就近接在相应的总线中。总线在个配电箱手拉手串接后，接入壁挂式后台，组成电气火灾系统的大动脉。抽屉柜中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：
2.1站控管理层
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，也是系统的最上层部分。主要由系统软件和必要的硬件设备。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地下室消控室中。
2.2网络通讯层
通讯介质：系统主要采用屏蔽双绞线，以RS485接口，MODBUS通讯协议实现现场设备与上位机的实时通讯。
2.3现场设备层
现场设备层是数据采集终端，主要为ARCM200BL-J1系列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主要设备参数：
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：
RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1km，可通过中继器延长通讯传输距离
监控容量：
① 监控设备最高可监控200个监控单元（探测器）
② 可配接ARCM系列监控探测器
监控报警项目：
① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）
② 温度报警（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）
监控报警响应时间： ≤30s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位
监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警项目：
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
故障报警响应时间：≤100s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除
故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，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：
报警控制输出：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：报警、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、ARCM200BL系列仪表
ARCM200BL 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,为能耗管理提供精确的数据。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。产品符合 GB14287.2-2005《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》的标准要求。
4 系统功能
4.1监控报警功能
监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时机柜上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及漏电、温度值，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用消声键手动消除。
4.2控制输出功能
当被监测回路漏电报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
4.3故障报警功能
通讯故障报警：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，同时机柜上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。
电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警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报警声响。
4.4自检功能
检查设备中所有状态指示灯、显示器、音响器件是否正常。
4.5报警记录存储查询功能
当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、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。
4.6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。
4.7对探测器控制功能
通过系统软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程控制，包括报警设定值、通讯地址等参数的设置和探测器的远程复位。
4.8权限控制功能
为确保监控系统的安全运行，监控设备系统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
陆家嘴中心地区地下空间电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000B、漏电火灾探测器ARCM200BL-J1组成。 Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司自主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报警、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。
本统采用标准的Modbus现场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报警设定值时，能发出报警信号、控制信号，能指示报警部位并保存报警信息。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000B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。Acrel-6000电气火灾监控系统在陆家嘴中心地区地下空间的应用，实时监测现场各用电回路的漏电情况，对于有异常情况的回路进行声光报警，及时提醒现场值班人员，确保供电的安全可靠，并避免现场设备的损失以及人员的伤亡。
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
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6
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2015-9-15 16:29 上传
3 电气火灾设备
3.1主要设备参数：
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：
RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议，传输距离1km，可通过中继器延长通讯传输距离
监控容量：
① 监控设备最高可监控200个监控单元（探测器）
② 可配接ARCM系列监控探测器
监控报警项目：
① 剩余电流故障（漏电）：故障单元属性（部位、类型）
② 温度报警（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）
监控报警响应时间： ≤30s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：红色LED指示灯，红色光报警信号应保持，直至手动复位
监控报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，能再次启动
故障报警项目：
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
故障报警响应时间：≤100s
监控报警声压级（A计权）：≥70dB／1m
监控报警光显示：黄色LED指示灯，黄色光报警信号应保持至故障排除
故障报警声信号：可手动消除，当再次有报警信号输入时，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：
报警控制输出：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：报警、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、ARCM200BL系列仪表
ARCM200BL 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,为能耗管理提供精确的数据。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。产品符合 GB14287.2-2005《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》的标准要求。
4 系统功能
4.1监控报警功能
监控设备能接收多台探测器的漏电、温度信息，报警时发出声光报警信号，同时机柜上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及漏电、温度值，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按“复位”按钮远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用消声键手动消除。
4.2控制输出功能
当被监测回路漏电报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
4.3故障报警功能
通讯故障报警：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，同时机柜上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。
电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警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报警声响。
4.4自检功能
检查设备中所有状态指示灯、显示器、音响器件是否正常。
4.5报警记录存储查询功能
当发生漏电、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、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。
4.6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。
4.7对探测器控制功能
通过系统软件操作，可对连接到本设备的所有探测器进行远程控制，包括报警设定值、通讯地址等参数的设置和探测器的远程复位。
4.8权限控制功能
为确保监控系统的安全运行，监控设备系统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
陆家嘴中心地区地下空间电气火灾监控系统由电气火灾监控装置Acrel-6000B、漏电火灾探测器ARCM200BL-J1组成。 Acrel-6000电气火灾监控系统是本公司自主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报警、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。
本统采用标准的Modbus现场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报警设定值时，能发出报警信号、控制信号，能指示报警部位并保存报警信息。现场仪表采用总线方式接至消控中心的Acrel-6000B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。Acrel-6000电气火灾监控系统在陆家嘴中心地区地下空间的应用，实时监测现场各用电回路的漏电情况，对于有异常情况的回路进行声光报警，及时提醒现场值班人员，确保供电的安全可靠，并避免现场设备的损失以及人员的伤亡。
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
[2].周中.电力仪表在大型公共建筑电能分项计量中的应用[J].现代建筑电气 2010. 6
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