電氣火災監控系統在中國金融信息大廈的應用

 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中國金融信息大廈項目的實例介紹，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： 電氣火災；監控系統；Acrel-6000；金融信息大廈； 

0 概述

中國金融信息大廈位于黃浦江畔，規劃建筑面積6．5萬平方米，集金融資訊采集、發布、數據挖掘、指數產品研發、金融家俱樂部等多重功能于一身，實時滾動向發布金融、證券等信息和數據，舉辦金融、航運領域的重要活動。

    現場有152臺ARCM200L剩余電流式儀表，安裝于該大廈樓層配電箱內。現場儀表采用總線方式接入，將數據上傳至消控中心的Acrel-6000電氣火災監控系統。

1 參考標準

近年來，國家為了加大電氣火災監控防范的力度，相繼制訂或修改了一批相關標準規范，加強對電氣火災的預防。主要有：

《建筑設計防火規范》GB 50016-2014

《低壓配電設計規范》GB 50045-2011

《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008

《剩余電流動作保護裝置的安裝和運行》GB 13955-2005

《通用用電設備配電設計規范》GB 50055-2011

《電力工程電纜設計規范》GB 50217-2007

《火災自動報警系統設計規范》GB 50116-2013

《低壓開關設備和控制設備總則》GB 14048.1-2006

《電氣火災監控系統 第1部分：電氣火災監控設備》GB 14287.1-2014

《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》GB 14287.2-2014

《電氣火災監控系統 第3部分：測溫式電氣火災監控探測器》GB 14287.3-2014

2 系統組成

中國金融信息大廈電氣火災監控系統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。

中國金融信息大廈有限公司地下4層，地上22層。

地下部分長100米，寬50米；

地上部分長80米，寬40米；地上部分的電氣火災表計均在同一配電間內，地下部分比較分散。

地上部分有117臺電氣火災監控裝置，地下室有35臺電氣火災監控裝置,共152臺。

計劃地上部分采用4根總線連接（1F-4F共30個表計/5F-11F共30個表計/12F-18F共29個表計/19F-22F及機房層共28臺表計），地下部分采用2根總線（B1F-B3F共23臺表計/B4F共12臺表計)

消控室位于1F，總線在樓層配電箱手拉手串接后將數據上傳到后臺，組成電氣火災系統的大動脈。箱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ARCM200系列剩余式電氣火災監控探測器。

系統結構示意圖如下所示：   

3 電氣火災設備

3.1、 Acrel-6000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、ARCM200系列儀表

ARCM200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。產品符合 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》的標準要求。

4 系統功能

4.1設備自檢

以鼠標雙擊“     ”圖標啟動Acrel-6000系統應用程序，進入設備自檢界面（如下圖所示），此時軟件將加載所需參數，并對各模塊進行自動檢測。

系統自檢界面

4.2軟件運行主界面

設備自檢完成后，即進入系統主界面（如下圖所示）：

系統主界面主要分為快捷鍵區、功能列表顯示區、設備狀態顯示區、操作顯示區、實時信息顯示區和探測器操作面板六個區域。

系統主界面

在操作顯示區中，根據操作員選擇的功能而顯示不同的內容，主要有監控列表、狀態圖、寄存器數據、歷史數據查詢、探測器管理等。

在設備狀態顯示區中，顯示“操作員”、“操作權限”，“輸入電源”、“備用電源”、“UPS通訊”、“輸入模塊”、“輸出模塊”的狀態信息。當設備的主要模塊發生故障時，對應模塊的狀態信息將由“正常”變為“故障”，同時以紅色顯示。

在實時信息顯示區中，顯示設備實時的故障及報警信息。當有故障或報警發生時，對應的“故障信息”和“報警信息”選擇框將顯示紅色。

4.3設備故障、探測器通訊故障信息提示

當監控設備檢測到設備故障或探測器通訊故障時，監控設備將發出以下報警提示：

• 對于設備故障，在設備狀態顯示區中，對應故障模塊以紅色顯示“故障”進行提示；
• 對于探測器通訊故障，在[探測器->監控列表]中，對應探測器的“通訊”列，以黃色顯示“故障”進行提示；
• 在實時信息顯示區中，“故障信息”顯示紅色，提示信息包括：“時間”、“區域”、“監控地點”、“類型”、“探測器”和“故障信息”；
• 監控設備黃色故障指示燈點亮、發出故障提示音；
• 故障報警聲信號可以手動消除，當再次有故障信號輸入時，能再次啟動；
• 當設備的所有故障排除后，監控設備的黃色故障指示燈熄滅，故障提示音關閉。

設備故障、探測器通訊故障信息提示界面

報警信息提示

當監控設備監測到探測器報警時，監控設備將發出以下報警提示：

• 在[探測器->監控列表]中，對應探測器的“狀態”列，以紅色顯示“報警”進行提示；
• 在實時信息顯示區中，“報警信息”顯示紅色，提示信息包括：“時間”、“區域”、“監控地點”、“類型”、“探測器”和“報警信息”；
• 控制輸出端子輸出報警信號；
• 監控設備紅色報警指示燈點亮、發出報警提示音；
• 監控報警聲信號可以手動消除，當再次有報警信號輸入時，能再次啟動；
• 當報警的探測器檢測到漏電流、溫度等信號恢復正常后，需要操作員進行確認、復位，復位后監控設備的紅色報警指示燈才會熄滅，同時報警提示音關閉。

報警信息界面

復位

當探測器監測到漏電流、溫度等超過報警設定值時，會發出報警信號，監控設備在接收到探測器的報警信號后，同時在監控設備端發出報警信號。當報警的探測器監測到漏電流、溫度等信號恢復正常后，需要操作員進行確認、復位，復位后監控設備的紅色報警指示燈才會熄滅，同時報警提示音關閉。

消聲

故障、報警的提示音信號可以手動消除，當再次有故障、報警信號輸入時，將再次啟動。

參數遠程修改

具有系統管理員權限的操作員可以對探測器的參數進行遠程修改。

4.4歷史記錄

各級操作權限均可查看該界面的信息（如下圖所示）。用戶于該界面內可查詢任意時段內相應報警、故障、事件類型的記錄，操作方式為選擇起始日期、結束日期、查詢類型后點擊查詢按鈕即可。

歷史記錄查詢界面

4.5維護

維護功能主要包括：設備自檢、軟件復位、通道管理、探測器管理、用戶管理等。

5 結束語

中國金融信息大廈電氣火災監控系統由電氣火災監控裝置Acrel-6000、漏電火災探測器ARCM200L組成。Acrel-6000電氣火災監控系統是本公司自主研發的，是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、醫院等區域的消防控制中心，對分散在建筑內的探測器實時監測，方便實現監控與管理。本系統采用標準的Modbus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到消控中心的Acrel-6000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。

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].周中.電力儀表在大型公共建筑電能分項計量中的應用[J].現代建筑電氣 2010. 6

作者簡介

艾優花   任職單位：現任職于安科瑞電氣股份有限公司