電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在某奧體中心中的應(yīng)用與創(chuàng)新

1、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在某奧體中心中的應(yīng)用與創(chuàng)新劉細(xì)鳳安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定2018010引言電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)從投入市場(chǎng)的那一天起,就受到了各界的廣泛關(guān)注。因?yàn)樵谖覈姎饣馂?zāi)發(fā)生的數(shù)量長(zhǎng)時(shí)間以來居高不下,已經(jīng)是一個(gè)影響我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)不容忽視的嚴(yán)重問題。在消防監(jiān)督部門的大力支持下,在科研部門和生產(chǎn)廠家的不懈努力下,經(jīng)過近十年的發(fā)展,電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備已逐漸走進(jìn)了用戶,發(fā)揮了越來越大的作用,并逐步取得了相關(guān)部門和社會(huì)的認(rèn)可。1項(xiàng)目簡(jiǎn)介本項(xiàng)目奧體中心主要由體育場(chǎng)、體育館、游泳館、網(wǎng)球中心、中心商業(yè)區(qū)及地下車庫組成,總建筑面積約36萬m2,建成后將成為標(biāo)志性建筑及新城區(qū)內(nèi)大規(guī)模商業(yè)娛樂綜合體。

2、由于奧體中心內(nèi)人員密集,安防、消防設(shè)備供電必須可靠,有效地防止電氣火災(zāi)的發(fā)生,保證廣大觀眾和運(yùn)動(dòng)員的安全。奧體中心網(wǎng)球中心可以容納運(yùn)動(dòng)員、觀眾和工作人員多達(dá)3萬人。場(chǎng)地為雙路高壓供電,一路高壓接入華北電管局的華北電網(wǎng),另一路接入北京地區(qū)高壓電網(wǎng),除此以外還備有自發(fā)電裝置。場(chǎng)地的用電包括兩個(gè)方面:照明和動(dòng)力。照明用電主要是場(chǎng)地的燈光照明,采用新一代電光源,照度高、功率大,設(shè)備的數(shù)量多。動(dòng)力用電主要是冷卻塔、中央空調(diào)、風(fēng)機(jī)、排污泵和大型電動(dòng)器具等。網(wǎng)球項(xiàng)目是露天比賽,占地面積大,用電設(shè)備分散?？偱潆娛椅挥谥行馁悎?chǎng)北側(cè)100m 處,距離最遠(yuǎn)端的配電柜有1000m。配電系統(tǒng)為TN-C-S系統(tǒng),為三相五

3、線制、四級(jí)結(jié)構(gòu),用電末端安裝帶漏電單相雙極空氣開關(guān),在二級(jí)、三級(jí)開關(guān)上均安裝漏電探頭,以此計(jì)算,共需要漏電探頭228個(gè),通信最遠(yuǎn)距離為1000米,是一個(gè)中等規(guī)模的電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。在二級(jí)、三級(jí)空氣斷路器的下端安裝閉合式漏電探頭,沒有設(shè)計(jì)安裝電流探頭。二級(jí)開關(guān)采用額定電流200A的空氣斷路器,三級(jí)開關(guān)均為額定電流100A的空氣斷路器。為了配合這種配置情況,在200A的下端采用的是50mm2導(dǎo)線,設(shè)計(jì)采用直徑100mm穿線孔徑的漏電探頭可以保證四根導(dǎo)線的順利穿過。在100A開關(guān)的下端采用25mm2導(dǎo)線,采用直徑為48mm穿線孔徑的漏電探頭可以保證四根導(dǎo)線的順利穿過。二級(jí)開關(guān)處的漏電額定報(bào)警值為40

4、0mA,設(shè)定的報(bào)警延時(shí)時(shí)間為3秒;在三級(jí)開關(guān)處的漏電額定報(bào)警值設(shè)定為200mA,設(shè)定的報(bào)警延時(shí)時(shí)間為1秒。2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由漏電(包括電流探頭、探測(cè)控制器和監(jiān)控設(shè)備三部分組成。探測(cè)控制器與漏電(電流探頭需配套使用。所有需要監(jiān)控的電路分支點(diǎn)均安裝,探測(cè)控制器均并聯(lián)于二總線上,監(jiān)控設(shè)備由一臺(tái)工業(yè)控制用PC機(jī)及外圍設(shè)備組成。專用管理軟件能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的工作情況,值班人員在控制中心通過觀察計(jì)算機(jī)屏幕就可以了解所有監(jiān)控點(diǎn)的工作情況。監(jiān)控設(shè)備具有龐大的數(shù)據(jù)庫,能夠存儲(chǔ)配電系統(tǒng)產(chǎn)生的所有情況記錄,便于有關(guān)人員查詢和分析。2.1系統(tǒng)組成Acrel-600

5、0剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),由站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下圖所示:各電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器通過屏蔽雙絞線RS485接口,采用MODBUS通訊協(xié)議總線型連接接入通訊服務(wù)器,然后通過五類線TCP/TP協(xié)議進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)。如下圖所示: 1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要是連接網(wǎng)絡(luò)中用于漏電及溫度信號(hào)采集測(cè)量的各類型的儀表和保護(hù)裝置等,也是構(gòu)建該監(jiān)控系統(tǒng)必要的基本組成元素。不僅肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任,同時(shí)也是執(zhí)行后臺(tái)控制命令的終端元件2通訊控制層主要是由通訊服務(wù)器、接口轉(zhuǎn)換器件及總線網(wǎng)絡(luò)等組成。該層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,不同的接口轉(zhuǎn)換器件提供了RS232、RS422、RS485、S

6、PABUS等及以太網(wǎng)等各種接口,組網(wǎng)方式靈活,支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊、現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等類型的組態(tài)網(wǎng)絡(luò)。通訊服務(wù)器主要用于直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表轉(zhuǎn)達(dá)上位機(jī)的各種控制命令,并負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表回送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和存儲(chǔ)等工作;接口轉(zhuǎn)換器件則是由于現(xiàn)場(chǎng)儀表或其它系列的裝置與上位機(jī)的通訊接口存在差異,需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換方可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。3管理測(cè)控層是針對(duì)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的管理人員。該層直接面向用戶。該層也是系統(tǒng)的最上層部分,主要是由電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件和必要的硬件設(shè)備如計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面、打印機(jī)、UPS等。其中軟件部分具有良好的人機(jī)交互界面,通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議讀取前置機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)信息,自動(dòng)經(jīng)過計(jì)算處理,以圖

7、形、數(shù)顯、聲音等方式反映現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況,并可接受管理人員的操作命令,實(shí)時(shí)發(fā)送并檢測(cè)操作的執(zhí)行狀況,以保證供用電單位的正常工作。2.2工作原理其基本原理是,當(dāng)電氣設(shè)備中的漏電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r(shí),終端探測(cè)頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集,并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里,經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換、CPU對(duì)變化的幅值進(jìn)行分析、判斷,并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較,一旦超出設(shè)定值則發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)也輸送到監(jiān)控設(shè)備中,再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別、判定,當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí),監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào),點(diǎn)亮報(bào)警指示燈,發(fā)出報(bào)警音響,同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)警等信息。

8、值班人員則根據(jù)以上顯示的信息,迅速到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查處理,并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái)。3典型組網(wǎng)方案(a大型建筑群組網(wǎng)方案大型建筑群,樓層高,多棟樓體分散。采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+ACREL6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器三層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式,便于區(qū)域化管理,采用RS-485網(wǎng)絡(luò)通信,以太網(wǎng)通信,以太網(wǎng)通信,滿足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。 (b大型單體建筑組網(wǎng)方案大型單體建筑,采用Acrel-6000/Q電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器兩層建構(gòu)組網(wǎng)模式,檢測(cè)管理功能全面,性價(jià)比高,采用RS-485網(wǎng)絡(luò),通信介質(zhì)采用屏蔽雙絞線,滿足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。 (c

9、中型建筑組網(wǎng)方案中型單體建筑,采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備+電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器兩層結(jié)構(gòu)組網(wǎng)模式,造價(jià)經(jīng)濟(jì),性價(jià)比高,采用RS-485網(wǎng)絡(luò),滿足了通信實(shí)時(shí)性高的要求。 (d小型建筑電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)小型建筑,采用Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,造價(jià)經(jīng)濟(jì),性價(jià)比高。 4設(shè)備清單序號(hào)名稱型號(hào)、規(guī)格單位備注1電力儀表剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器ARCM200BL只安科瑞剩余電流互感器AKH-0.66L100只安科瑞合計(jì)2監(jiān)控中心值班室工作站主機(jī)EVOC IPC-810B Core2 2.66G/1G/250G+鍵鼠等臺(tái)研祥系統(tǒng)操作臺(tái)琴臺(tái)式1174*630*950套定制I

10、/O裝置I/O32DI16DO套附件含端子排、插座等套顯示器L1710A臺(tái)聯(lián)想工業(yè)串口服務(wù)器JetPort5604i RS485接口×4套Korenix 工業(yè)串口服務(wù)器NPORT5630-16RS485接口×16套MOXA 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)TP-LINK8口臺(tái)TP-LINK 漏電火災(zāi)監(jiān)控軟件系統(tǒng)組態(tài)軟件Acrel-6000套安科瑞漏電火災(zāi)監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件Acrel-dbSQL套安科瑞漏電火災(zāi)監(jiān)控軟件火災(zāi)監(jiān)控軟件Acrel-Monitor套安科瑞漏電火災(zāi)監(jiān)控軟件設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件Acrel-Driver套安科瑞UPS電源C2K/2KVA待機(jī)60分鐘塔式臺(tái)SANTAK 合計(jì)3工程材

11、料通訊線纜低煙無鹵RVVSP2*1.0千米工程輔材拖線板、轉(zhuǎn)換線、線管、標(biāo)牌等套耗材線鼻等套合計(jì)4工程施工及調(diào)試通訊線纜鋪設(shè)米儀表通訊線連接只儀表通訊調(diào)試只綜合調(diào)試項(xiàng)按工程量計(jì)設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用項(xiàng)培訓(xùn)費(fèi)用項(xiàng)5使用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)常見問題的解決方法(1正常漏電和故障漏電由于供電線路和用電設(shè)備中存在著分布電感和分布電容,交流電流通過這些分布電感、電容時(shí)就會(huì)形成漏電電流,但這是正常的漏電電流,無法避免。故障漏電則與正常漏電截然不同,它是由于設(shè)備中的絕緣損壞使火線和地(外殼之間部分或全部短路造成的,是一種嚴(yán)重的故障現(xiàn)象，是可能造成電氣火災(zāi)的重要原因，也是我們要竭力避免的，即使不能避免 也應(yīng)迅速報(bào)警以便及時(shí)

12、進(jìn)行處理，這樣才能減少或防止發(fā)生電氣火災(zāi)的危險(xiǎn)。 正常漏電電流是穩(wěn)定的、基本不變的，因?yàn)榉植茧姼?、分布電容是基本不變的。故障?電是因絕緣損壞而造成的，隨著時(shí)間的推移絕緣損壞將進(jìn)一步嚴(yán)重，絕緣電阻逐漸下降， 故 障漏電電流會(huì)逐漸加大，這是正常漏電和故障漏電的最大區(qū)別。 根據(jù)這兩種電流變化的區(qū)別，在大量測(cè)得數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立了電流變化的數(shù)學(xué)模型， 根 據(jù)這種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行控制軟件的編制， 并在實(shí)際應(yīng)用中取得較好的效果， 使誤報(bào)警數(shù)量得以 減少。 (2雙路電源供電中 PE 線共接和 N 線共接造成的漏電誤報(bào)警 在雙路電源供電系統(tǒng)里，雙路的 PE 線和 N 線都要分別接在一起，這導(dǎo)致雙路供電的系 統(tǒng)會(huì)發(fā)

13、生一種特殊的漏電現(xiàn)象。 當(dāng)其中的一個(gè)回路已經(jīng)停止供電時(shí)， 其漏電監(jiān)控設(shè)備會(huì)顯示 該回路有漏電電流，用鉗型電流表測(cè)量該回路的 N 線電流時(shí)，發(fā)現(xiàn)確有電流存在。該回路開 關(guān)已經(jīng)斷開，A、B、C 三相沒有電流，所以 N 線的電流會(huì)使漏電探測(cè)器誤認(rèn)為存在漏電流。 究其原因，是因?yàn)殡p路電源供電的兩條 N 線是直接連接在一起的，即使一路電源停電，但是 另一路還在供電，其 N 線中存在電流時(shí)，會(huì)流入另一路的 N 線中，導(dǎo)致停電回路 N 線還有電 流存在，它將導(dǎo)致停電回路漏電流值超過報(bào)警設(shè)定值，使電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備報(bào)警，但實(shí)際上 這是個(gè)誤報(bào)警。 在沒有安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的供電系統(tǒng)中是沒有任何問題的,但是在安裝

14、了電氣火災(zāi) 監(jiān)控設(shè)備的供電系統(tǒng)中這個(gè)問題就會(huì)很突出,為了解決這個(gè)問題我們提出以下辦法: 因?yàn)閮陕饭╇姷?N 線必須要接在一起， 所以切換開關(guān)一定要采用 4 極開關(guān)， 在切換時(shí)要 使 N 線與 A、B、C 三相火線同時(shí)切換，可以保證備用供電系統(tǒng)中的 N 線與另一路正在使用的 供電系統(tǒng)的 N 線完全分離，這個(gè)問題也就迎刃而解了。 (3電磁干擾 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)工作在強(qiáng)電系統(tǒng)， 能否有效抵抗強(qiáng)電磁場(chǎng)的干擾是穩(wěn)定可靠工作的前 提。據(jù)實(shí)地測(cè)量，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)安裝地點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：50Hz 工頻電磁場(chǎng)的強(qiáng)度很大， 影響也最大， 部分場(chǎng)合還有諧波及高頻電磁波的干擾， 是供電系統(tǒng)中的非線性設(shè)備和附近的 手機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)器等高頻設(shè)備產(chǎn)生的。 采取把信號(hào)懸浮的方法，雙端輸入、雙端輸出，傳輸信號(hào)用的二總線采用雙絞線，可以 有效避免 50Hz 交流電磁場(chǎng)的干擾。 對(duì)于諧波和高頻電磁波的干擾，采用的是“屏蔽”加“濾波”的