寧波大學梅山校區電氣火災監控系統的設計與應用

艾優花
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控系統的組成原理，分析了電氣火災監控系統在應用中的設計依據和相關規范。后通過安科瑞剩余電流式電氣火災監控系統在寧波大學梅山校區的實例介紹，闡述了電氣火災監控系統功能的實現及其重要意義。
關鍵詞： 學校；電氣火災；監控系統；Acrel-6000/B； 
0 概述
  寧波大學梅山校區位于寧波市北侖區港灣路，梅山校區內有多個國內外的設備、設施，充分發揮寧波大學海洋學科上的綜合優勢和北侖區的區位優勢、政策優勢，實現海洋高技術研發與區域產業集聚發展的有效對接、海洋高層次人才集聚與海洋創新人才培養培訓的有效對接、國內海洋創新資源與國外創新資源的有效對接，服務國家海洋經濟示范區建設和寧波港口經濟圈建設。該項目為寧波大學梅山校區配電房配有155只ARCM300系列儀表。 
本項目主要負責監控配電室中低壓配電柜出線的漏電狀況，及時提醒消控室值班人員，以防止電氣火災的發生。 
  寧波大學梅山校區現場有剩余電流式儀表安裝于配電室內。現場儀表采用485通訊方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監控系統。
1 參考標準
  本設備符合以下國家標準：
  1.1.《建筑設計防火規范》GB 50016-2014
  1.2.《低壓配電設防火規范》50054-2011
  1.3.《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008
  1.4.《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》GB 13955-2005
  1.5.GB14287.1-2014 《電氣火災監控系統 第1部分：電氣火災監控設備》 
  1.6.GB14287.2-2014 《電氣火災監控系統 第2部分：剩余電流式電氣火災監控探測器》
  1.7.GB14287.3-2014 《電氣火災監控系統 第3部分：測溫式電氣火災監控探測器》
  1.8.《通用用電設備配電設計規范》 GB 50055-2011
  1.9.《電力工程電纜設計規范》GB 50217-2007
1.10.《火災自動報警系統設計規范》GB 50116-2013
2 系統組成
  寧波大學梅山校區電氣火災項目由電氣火災監測后臺，電氣火災探測器以及漏電流互感器組成。
本項目采用485通訊線，在配電室手拉手串接后，接入壁掛式后臺，組成電氣火災系統的大動脈。柜體中漏電流互感器通過電流線接入漏電探測器，漏電探測器實時顯示漏電情況。以上所述組成一套信號穩定，精度可靠的電氣火災監測系統。本系統組網共分為三層：
1）站控管理層
  站控管理層針對電氣火災監控系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的上層部分。主要由系統軟件和必要的硬件設備，如觸摸屏、UPS電源等組成。監測系統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。
       監控主機：用于數據采集、處理和數據轉發。為系統內或外部提供數據接口，進行系統管理、維護和分析工作。
  UPS：保證計算機監測系統的正常供電，在整個系統發生供電問題時，保證站控管理層設備的正常運行。
后臺監控設備設置在消控室中。
2）網絡通訊層
        通訊介質：系統主要采用屏蔽雙絞線，以RS485接口，MODBUS通訊協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系列剩余式電氣火災監控探測器。
系統結構拓撲圖如下：  

3、電氣火災設備
3.1、 Acrel-6000/B電氣火災監控后臺：

主要技術參數
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：可手動消除，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
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
3.2、ARCM300系列儀表
  ARCM300 型剩余電流式電氣火災監控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 系統設計的，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控和管理，從而預防電氣火災的發生，并實現了對多種電力參數的實時監測,為能耗管理提供的數據。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控、系統絕緣老化預估等的理想選擇。
4 系統功能
4.1.監控報警功能：
  監控設備能接收多臺探測器的漏電、溫度信息，報警時發出聲光報警信號，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。
4.2.故障報警功能
  通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發生通訊故障時，監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，并發出故障報警聲音。
電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發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。
4.3.自檢功能
  檢查設備中所有狀態指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。
4.4.報警記錄存儲查詢功能
  當發生漏電、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。
4.5.電源功能
  當主電源發生停電、欠壓等故障時，監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，切換過程中保證監控設備連續平穩運行。
4.6.對探測器控制功能
  通過監控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。
4.7.權限控制功能
  為確保監控系統的安全運行，監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。
5 結束語
  寧波大學梅山校區電氣火災監控系統由電氣火災監控裝置Acrel-6000/B、漏電火災探測器ARCM300組成。Acrel-6000電氣火災監控系統是本公司自主研發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、監視、控制、管理的運行于計算機的工業級硬件/軟件系統。本系統應用于大型商場、生活小區、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區域的消防控制中心，對分散在建筑內的探測器進行遙測、遙調、遙控、遙信，方便實現監控與管理。本系統采用標準的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，能發出報警信號、控制信號，能指示報警部位并保存報警信息。現場儀表采用總線方式接至消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監控系統。本系統具有安裝運輸方便、性價比高、維護方便等優點。