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淺談電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的應用
更新時間：2022-10-27點擊次數(shù)：1199次
淺談電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的應用
任運業(yè)
（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行業(yè)現(xiàn)狀，闡述了 GB50116-2013《火災自動化報警系統(tǒng)設計規(guī)范》中對剩余電流式和測溫式電氣火災監(jiān)控探測器的安裝要求，分析Acrel-6000電氣火災監(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發(fā)生率。
關鍵詞： 高速公路；電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；系統(tǒng)功能；監(jiān)控報警功能
引言
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，電力設施和設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，由電氣設備產(chǎn)生的問題對人身、財產(chǎn)安全構成巨大的威脅，甚至帶來災難。據(jù)公安部消防局《中國火災年鑒》統(tǒng)計，我國平均每年由于電氣故障引發(fā)的火災起數(shù)，約占總火災起數(shù)的30％，占重、特大火災起數(shù)的比例基本上在40％～50％，在所有火災中居前位。
隨著國家大力發(fā)展基礎建設，高速公路建設越來越多。高速公路供配電系統(tǒng)是高速公路中的電氣火災重點防范區(qū)。而在大型發(fā)電廠、重要的公建/商建建筑中早已實施的應對剩余電流和設備過熱問題的電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)仍未在高速公路變電所中得到應用。
一 高速公路電氣火災行業(yè)現(xiàn)狀
（1）電氣線路復雜，監(jiān)管困難。高速公路線路眾多，各分支線路龐大，用電線路復雜，供電線路觸電及電火花引起火災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，消防運維人員難以對各個電氣線路進行排查，存在火災隱患。
（3）缺乏數(shù)據(jù)信息采集通道，無法監(jiān)督。項目整體缺乏信息溝通渠道，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析與應用，監(jiān)督管理工作缺乏科學決策依據(jù)。
（4）地勢復雜，火災撲救困難重重。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 國家標準要求
GB50116-2013《火災自動化報警系統(tǒng)設計規(guī)范》針對剩余電流式和測溫式電氣火災監(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監(jiān)控探測器應以設置在低壓配電系統(tǒng)首端為基本原則，宜設置在第一級配電柜（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）設置"；“第9.3.1測溫式電氣火災監(jiān)控探測器應設置在電纜接頭、端子、重點發(fā)熱部件等部分"。
根據(jù) GB50116-2013《火災自動化報警系統(tǒng)設計規(guī)范》，對電氣火災隧道的安裝提出要求。
三 高速公路電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)構成
Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是集多年系統(tǒng)集成經(jīng)驗、經(jīng)大量實踐研發(fā)的服務于常規(guī)供電網(wǎng)絡的監(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)，可大大降低應用場合的電氣火災發(fā)生率。
系統(tǒng)監(jiān)控后臺通過實時監(jiān)控、顯示并儲存故障發(fā)生點或定定點的剩余電流、溫度等狀態(tài)參數(shù)，及時掌握電路運行狀況；同時系統(tǒng)具有良好的擴散性，把數(shù)據(jù)上傳至消防火災自動報警系統(tǒng)，由消防火災自動報警系統(tǒng)遠程切斷火災發(fā)生點的負載和電源等。
電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)各項參數(shù)指標*符合國家技術標準，已通過國家消防電子產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心的型式檢驗，并獲得國家強制性產(chǎn)品認證證書。
結合高速公路項目的實際情況，采用三層分布的系統(tǒng)結構*能滿足現(xiàn)場安全、經(jīng)濟、可靠的剩余電流監(jiān)測需求，有多種系統(tǒng)結構（單主站、單子站／多子站、雙機冗余式、服務 器式等），并提出“一體集成，兩個網(wǎng)絡，三層分布"的系統(tǒng)結構理念，由設備層、通訊層及主站層3個不同層次中的設備，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)及以太網(wǎng)兩個網(wǎng)絡連接形成一個有機整體。
基于事故預警缺乏、事故發(fā)生后處理困難等多種弊端，設置電氣火災監(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，準確地確定故障線路位置，防止電氣火災的發(fā)生，完成建設目標。
（1）電氣火災早期捕獲：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、欠壓等不良運行狀況，基于智能化的數(shù)學模型，幫助電氣維護人員發(fā)現(xiàn)更多人工難以發(fā)現(xiàn)的電氣安全隱患，達到早發(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、精細和直觀地掌握電氣安全狀況。
（3）實現(xiàn)在線管理，管理人員和維護人員可以實時查詢各個監(jiān)測點相關數(shù)據(jù)。一方面管理人員可以直接、準確地掌握電氣安全信息，避免隱患被深埋；另一方面維護人員能夠隨時掌握各個配電箱的電氣參數(shù)，可提高維護效率，給相關人員的巡檢工作帶來很大的便利。
（4）運營管理的數(shù)字化轉型，將企業(yè)運營數(shù)字化，為決策者提供真實、準確的決策依據(jù)。
四 高速公路電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)重要產(chǎn)品
1.電氣火災監(jiān)控探測器
ARCM系列電氣火災監(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(shù)實施監(jiān)控和管理，從而預防電氣火災的發(fā)生，并實現(xiàn)了對多種電力參數(shù)的實時監(jiān)測，為能耗管理提供數(shù)據(jù)。
產(chǎn)品采用微控制器技術，集成度高，體積小巧，安裝方便，集智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡化于一身，是建筑電氣火災預防監(jiān)控、系統(tǒng)絕緣老化預估等的理想選擇。
產(chǎn)品符合 GB14287.2-2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第 2 部分：剩余電流式電氣火災監(jiān)控探測器》、GB14287.3-2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第 3 部分：測溫式電氣火災監(jiān)控探測器》的標準要求。
表一 嵌入式安裝探測器
表二 導軌式安裝探測器
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?。òü收喜⒙?lián)電弧、故障串聯(lián)電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現(xiàn)場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設備，以實現(xiàn)預警火災發(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，其保護線路長度不宜大于 100 米。
產(chǎn)品遵循國標 GB 14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學校、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.電氣火災監(jiān)控設備
Acrel-6000/B 電氣火災監(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 型電氣火災監(jiān)控設備是 Acrel-6000 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)的核心，監(jiān)控設備通過 RS485 總線與多臺電氣火災監(jiān)控探測器相連，構成集散式電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控電氣線路的工作狀態(tài)。監(jiān)控設備能實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，當漏電、超溫報警及電源或通訊發(fā)生故障時，監(jiān)控設備能發(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程復位控制功能。
本設備結構合理、體積小、可靠性高、功能較強、維護方便、性價比高，系統(tǒng)界面直觀、易用。執(zhí)行標準：本設備符合國家標準 GB14287.1《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第 1 部分：電氣火災監(jiān)控設備》。
五 高速公路電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)功能
1. 監(jiān)控報警功能
監(jiān)控設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（按鍵）遠程對探測器實現(xiàn)復位。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。
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(jiān)控報警響應時間： ≤10s 監(jiān)控報警聲壓級（A 計權）：≥70dB／1m 監(jiān)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(jiān)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。
2. 控制輸出功能
當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼 電器釋放。
3. 故障報警功能
通訊故障報警：當監(jiān)控設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(fā)出故障報警聲音。
電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設備也發(fā)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。
① 監(jiān)控設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；
③ 監(jiān)控設備主電源欠壓或斷電；
④ 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。
故障報警響應時間：≤100s； 監(jiān)控報警聲壓級（A 計權）：≥70dB／1m； 監(jiān)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。
4. 自檢功能
檢查設備中所有狀態(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
當主電源發(fā)生停電、欠壓等故障時，監(jiān)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(jiān)控設備連續(xù)平穩(wěn)運行。
7. 對探測器控制功能
通過監(jiān)控軟件操作，可對連接到本設備的所有探測器進行遠程復位控制。
8. 權限控制功能
為確保監(jiān)控系統(tǒng)的安全運行，監(jiān)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。
① 日常值班級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢；
② 監(jiān)控操作級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢；
③ 系統(tǒng)管理級：實時狀態(tài)監(jiān)視、事件記錄查詢、探測器遠程復位、設備自檢，
六 高速公路AcrelEMS-HIW平臺
1大平臺首頁
項目概況、設備狀態(tài)、設備分類、設備報警信息、報警分類、報警統(tǒng)計、設備臺賬信息等。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模型中預警顯示。
2 實時監(jiān)控
實時監(jiān)控可以查看項目名稱下的設備信息和探測器信息，探測器詳細信息包括項目名稱、所屬設備、剩余電流、溫度、三相電壓電流、DI、DO等實時狀態(tài)信息。同時具備權限的管理人員還可以對監(jiān)控單元進行遠程復位、分合閘等操作。
3隱患管理
系統(tǒng)在產(chǎn)生報警或隱患后，系統(tǒng)可以針對工程人員派發(fā)工單，處理完以后工程人員能夠在系統(tǒng)中填寫相關工單任務記錄，以供歷史查詢。
4數(shù)據(jù)匯總
數(shù)據(jù)匯總菜單欄主要對平臺監(jiān)測到的所有隱患和遙控記錄進行匯總展示，隱患記錄可以選擇曲線或者表格形式。
5手機APP
通過手機APP，在手機上實時查看項目信息。
七 總結
目前，很多行業(yè)并沒有對配電安全引起高度重視。隨著電氣火災監(jiān)控產(chǎn)品性能的不斷完善，電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)也會越來越突出其產(chǎn)品特性，將發(fā)揮重要作用。
參考文獻
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[2]安科瑞電氣股份有限公司
[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版
[4]吳蕩儒.電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路的應用 [J] 2019(12)-0048-03
作者介紹：
任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為高速公路行業(yè)，繼電保護，操控測溫等應用。
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