淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的應(yīng)用

更新時間：2022-10-11 | 點(diǎn)擊率：1249

　　程志芳

　　(安科瑞電氣股份有限公司，上海嘉定 201801)

　　摘要：介紹了高速公路電氣火災(zāi)行業(yè)現(xiàn)狀，闡述了 GB50116-2013《火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中對剩余電流式和測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的安裝要求，分析Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，其集監(jiān)測管理、故障報警、分析記錄等功能于一體，可大大降低高速公路場合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

　　關(guān)鍵詞： 高速公路；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)功能；監(jiān)控報警功能

　　引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電力設(shè)施和設(shè)備已與工作和生活密不可分，電力甚至成為現(xiàn)在各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)前提。但由于種種原因，電力能源在帶給人們工作和生活的便利的同時，由電氣設(shè)備產(chǎn)生的問題對人身、財產(chǎn)安全構(gòu)成巨大的威脅，甚至帶來災(zāi)難。據(jù)公安部《中國火災(zāi)年鑒》統(tǒng)計，我國平均每年由于電氣故障引發(fā)的火災(zāi)起數(shù)，約占總火災(zāi)起數(shù)的30%，占重、特大火災(zāi)起數(shù)的比例基本上在40%～50%，在所有火災(zāi)中居前位。

　　隨著國家大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，高速公路建設(shè)越來越多。高速公路供配電系統(tǒng)是高速公路中的電氣火災(zāi)重點(diǎn)防范區(qū)。而在大型發(fā)電廠、重要的公建/商建建筑中早已實(shí)施的應(yīng)對剩余電流和設(shè)備過熱問題的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)仍未在高速公路變電所中得到應(yīng)用。

　　一高速公路電氣火災(zāi)行業(yè)現(xiàn)狀

　　(1)電氣線路復(fù)雜，監(jiān)管困難。高速公路線路眾多，各分支線路龐大，用電線路復(fù)雜，供電線路觸電及電火花引起火災(zāi)或其他事故比較多見，一旦發(fā)生險情，容易造成人員傷亡及巨大的財產(chǎn)損失。

　　(2)分布范圍廣，難以巡檢。高速公路線路長，分布范圍廣，消防運(yùn)維人員難以對各個電氣線路進(jìn)行排查，存在火災(zāi)隱患。

　　(3)缺乏數(shù)據(jù)信息采集通道，無法全面監(jiān)督。項(xiàng)目整體缺乏信息溝通渠道，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析與應(yīng)用，監(jiān)督管理工作缺乏科學(xué)決策依據(jù)。

　　(4)地勢復(fù)雜，火災(zāi)撲救困難重重。高速公路隧道眾多，一般都建在山區(qū)或水邊，隧道洞口開闊地的面積較小，沒有大的停車位置，現(xiàn)場作業(yè)的消防車輛無法通行，加上洞內(nèi)通訊信號受阻，使撲救人員與隧道外指揮人員聯(lián)系不便，影響救援。

　　二國家標(biāo)準(zhǔn)要求

　　GB50116-2013《火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》針對剩余電流式和測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的安裝要求提出：“第9.2.1條剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)以設(shè)置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設(shè)置在級配電柜(箱)的出線端。在供電線路泄漏電流大于 500mA時，宜在其下一級配電柜(箱)設(shè)置”；“第9.3.1測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器應(yīng)設(shè)置在電纜接頭、端子、重點(diǎn)發(fā)熱部件等部分”。

　　根據(jù) GB50116-2013《火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》，對電氣火災(zāi)隧道的安裝提出要求。

　　三高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

　　Acrel-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是集多年系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)大量實(shí)踐研發(fā)的服務(wù)于常規(guī)供電網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)，是具有集監(jiān)測管理、故障報警、分析記錄等功能于一體的智能化系統(tǒng)，可大大降低應(yīng)用場合的電氣火災(zāi)發(fā)生率。

　　系統(tǒng)監(jiān)控后臺通過實(shí)時監(jiān)控、顯示并儲存故障發(fā)生點(diǎn)的剩余電流、溫度等狀態(tài)參數(shù)，及時掌握電路運(yùn)行狀況；同時系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)散性，把數(shù)據(jù)上傳至消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，由消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)遠(yuǎn)程切斷火災(zāi)發(fā)生點(diǎn)的負(fù)載和電源等。

　　電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)*符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的型式檢驗(yàn)，并獲得國家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書。

　　結(jié)合高速公路項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用三層分布的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)*能滿足現(xiàn)場安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的剩余電流監(jiān)測需求，有多種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(單主站、單子站/多子站、雙機(jī)冗余式、服務(wù) 器式等)，并提出“一體集成，兩個網(wǎng)絡(luò)，三層分布”的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理念，由設(shè)備層、通訊層及主站層3個不同層次中的設(shè)備，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)及以太網(wǎng)兩個網(wǎng)絡(luò)連接形成一個有機(jī)整體。

　　基于事故預(yù)警缺乏、事故發(fā)生后處理困難等多種弊端，設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，用于探測剩余電流、溫度、過電流等信號，發(fā)出聲光報警，準(zhǔn)確地確定故障線路位置，防止電氣火災(zāi)的發(fā)生，完成建設(shè)目標(biāo)。

　　(1)電氣火災(zāi)早期捕獲：針對線路老化、剩余電流、接觸不良、亂拉亂接等各類電氣安全隱患，以及過流、過載、過壓、欠壓等不良運(yùn)行狀況，基于智能化的數(shù)學(xué)模型，幫助電氣維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)更多人工難以發(fā)現(xiàn)的電氣安全隱患，達(dá)到早發(fā)現(xiàn)、早處置，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

　　(2)全面評價各類隱患以及隧道、服務(wù)區(qū)、數(shù)據(jù)中心、監(jiān)控中心、綜合管理大樓等的電氣安全狀況，使各類人員能夠更加全面、精細(xì)和直觀地掌握電氣安全狀況。

　　(3)實(shí)現(xiàn)在線管理，管理人員和維護(hù)人員可以實(shí)時查詢各個監(jiān)測點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)。一方面管理人員可以直接、準(zhǔn)確地掌握電氣安全信息，避免隱患被深埋；另一方面維護(hù)人員能夠隨時掌握各個配電箱的電氣參數(shù)，可提高維護(hù)效率，給相關(guān)人員的巡檢工作帶來很大的便利。

　　(4)運(yùn)營管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將企業(yè)運(yùn)營數(shù)字化，為決策者提供真實(shí)、準(zhǔn)確的決策依據(jù)。

　　四高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)重要產(chǎn)品

　　1.電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器

　　ARCM系列電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(以下簡稱探測器)，是針對 0.4kV 以下的 TT、TN 系統(tǒng)設(shè)計的，通過對配電回路的剩余電流、導(dǎo)線溫度、過電流、過電壓等火災(zāi)危險參數(shù)實(shí)施監(jiān)控和管理，從而預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，并實(shí)現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測，為能耗管理提供數(shù)據(jù)。

　　產(chǎn)品采用先進(jìn)的微控制器技術(shù)，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化于一身，是建筑電氣火災(zāi)預(yù)防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預(yù)估等的理想選擇。

　　產(chǎn)品符合 GB14287.2-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第 2 部分：剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2014《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第 3 部分：測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　表一嵌入式安裝探測器

表二導(dǎo)軌式安裝探測器

2.故障電弧探測器

　　故障電弧探測器(以下簡稱探測器)對接入線路中的故障電弧(包括故障并聯(lián)電弧、故障串聯(lián)電弧)進(jìn)行有效的檢測，當(dāng)檢測到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時，可以進(jìn)行現(xiàn)場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)預(yù)警火災(zāi)發(fā)生的目的。

　　故障電弧探測器適用于工業(yè)與民用建筑中 10KW 及其以下的電氣線路，其保護(hù)線路長度不宜大于 100 米。

　　產(chǎn)品遵循國標(biāo) GB 14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學(xué)校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。

3.電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備

　　Acrel-6000/B 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是安科瑞自主研發(fā)的集監(jiān)視、報警、管理于一體的計算機(jī)測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大型商場、生活小區(qū)、工礦企業(yè)、辦公大樓、商場酒店等區(qū)域電氣防火的集中監(jiān)控管理。

　　Acrel-6000/B 型電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備是 Acrel-6000 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控設(shè)備通過 RS485 總線與多臺電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器相連，構(gòu)成集散式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)控電氣線路的工作狀態(tài)。監(jiān)控設(shè)備能實(shí)時接收處理各路探測器發(fā)送的漏電、溫度信號，同時在液晶屏幕上顯示，當(dāng)漏電、超溫報警及電源或通訊發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備能發(fā)出聲光報警信號，在屏幕上顯示故障位置及報警類型，并具有數(shù)據(jù)存儲、查詢和報警控制信號輸出等功能，還具備對探測器的遠(yuǎn)程復(fù)位控制功能。

　　本設(shè)備結(jié)構(gòu)合理、體積小、可靠性高、功能較強(qiáng)、維護(hù)方便、性價比高，系統(tǒng)界面直觀、易用。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：本設(shè)備符合國家標(biāo)準(zhǔn) GB14287.1《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 第 1 部分：電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》。

五高速公路電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能

　　1. 監(jiān)控報警功能

　　監(jiān)控設(shè)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(shè)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(fù)位”按鈕(按鍵)遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕(按鍵)手動消除。

　?、?剩余電流故障(漏電)：故障單元屬性(部位、類型)；

　?、?溫度報警(超溫)：故障單元屬性(部位、類型)；

　?、?電流故障(過流)：故障單元屬性(部位、類型)。監(jiān)控報警響應(yīng)時間： ≤10s 監(jiān)控報警聲壓級(A 計權(quán))：≥70dB/1m 監(jiān)控報警光顯示：紅色 LED 指示燈，紅色光報警信號應(yīng)保持，直至手動復(fù)位監(jiān)控報警聲信號：可手動消除，當(dāng)再次有報警信號輸入時，能再次啟動。

　　2. 控制輸出功能

　　當(dāng)被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

　　3. 故障報警功能

　　通訊故障報警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)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(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。

　?、?監(jiān)控設(shè)備與探測器之間的通訊連接線發(fā)生斷路或短路；

　　② 探測器與剩余電流傳感器、溫度傳感器之間連接線發(fā)生短路或短路；

　?、?監(jiān)控設(shè)備主電源欠壓或斷電；

　?、?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(yīng)時間：≤100s；監(jiān)控報警聲壓級(A 計權(quán))：≥70dB/1m；監(jiān)控報警光顯示：黃色 LED 指示燈，黃色光報警信號應(yīng)保持至故障排除；故障報警聲信號：可手動消除，當(dāng)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。

　　4. 自檢功能

　　檢查設(shè)備中所有狀態(tài)指示燈、顯示屏、喇叭是否正常。

　　5. 報警記錄存儲查詢功能

　　當(dāng)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(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

　　6. 電源功能

　　當(dāng)主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)控設(shè)備可自動切換到備用電源工作，當(dāng)主電源恢復(fù)正常供電時，自動切回到主電源，切換過程中保證監(jiān)控設(shè)備連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

　　7. 對探測器控制功能

　　通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設(shè)備的所有探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位控制。

　　8. 權(quán)限控制功能

　　為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行，監(jiān)控設(shè)備軟件操作權(quán)限分為三級，不同級別的操作員具有不同的操作權(quán)限。

　?、?日常值班級：實(shí)時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢；

　?、?監(jiān)控操作級：實(shí)時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢；

　　③ 系統(tǒng)管理級：實(shí)時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠(yuǎn)程復(fù)位、設(shè)備自檢，

　　六高速公路AcrelEMS-HIW平臺

　　1大平臺首頁

　　項(xiàng)目概況、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備分類、設(shè)備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設(shè)備臺賬信息等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

2 實(shí)時監(jiān)控

　　實(shí)時監(jiān)控可以查看項(xiàng)目名稱下的設(shè)備信息和探測器信息，探測器詳細(xì)信息包括項(xiàng)目名稱、所屬設(shè)備、剩余電流、溫度、三相電壓電流、DI、DO等實(shí)時狀態(tài)信息。同時具備權(quán)限的管理人員還可以對監(jiān)控單元進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位、分合閘等操作。