趙斌

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定

   摘要：本ben文wen簡jian述shu了le電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong的de組zu成cheng原yuan理li
，分fen析xi了le電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong在zai應ying用yong中zhong的de設she計ji依yi據ju和he相xiang關guan規gui範fan。最zui後hou通tong過guo安an科ke瑞rui剩sheng餘yu電dian流liu式shi電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong在zai海hai底di撈lao實shi業ye有you限xian公gong司si（練塘廠房）的實例介紹
，闡述了電氣火災監控係統功能的實現及其重要意義。

關鍵詞： 電氣火災；剩餘電流式電氣火災監控探測器；監控係統
；Acrel-6000/B；海底撈實業有限公司。

0 概述

    海底撈餐飲股份有限公司成立於1994年，是一家以經營川味火鍋為主，融會各地火鍋特色於一體的大型跨省直營餐飲民營企業。經十九年
，公司已發展成為在北京、上海、西安、鄭州、天津、南京、杭州、深圳等全國16個城市擁有75家直營店。現擁有員工15000餘人。海底撈的六大配送中心以規模化的生產能力和成本管理提供了獲取最大程度 營業額和利潤的可能。

    海底撈實業有限公司（練塘廠房）項目為一項工業項目，建築麵積為34,572平方米，包括：3棟2層高的局部鋼結構的廠房及1棟3層ceng高gao的de無wu裝zhuang修xiu的de宿xiu舍she樓lou。本ben電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong作zuo為wei一yi種zhong預yu報bao警jing係xi統tong，可ke提ti前qian對dui漏lou電dian流liu進jin行xing報bao警jing，避bi免mian由you於yu漏lou電dian引yin發fa的de電dian氣qi火huo災zai。一yi旦dan投tou入ru使shi用yong將jiang保bao障zhang該gai廠chang房fang的de用yong電dian安an全quan
，減jian少shao電dian氣qi安an全quan事shi故gu的de發fa生sheng。

    海底撈實業有限公司（練塘廠房）現場共有ARCM200L-J8剩餘電流式火災探測器8隻
，安裝於變電所饋線櫃出線處。現場火災探測器采用總線方式接至廠房內消控中心的Acrel-6000/B壁掛式電氣火災監控係統，距離有400米。

1 參考標準

    近年來，國家為了加大電氣火災監控防範的力度，相繼製訂或修改了一批相關標準規範，加強對電氣火災的預防。主要有：

    (1)．是GB50045-95(2005版)《高層民用建築設計防火規範》，其中在條文9.5.1裏規定:高層建築內火災危險性大、人員密集等場所宜設置漏電火災報警係統。

    (2)．是GB50016-2006《建築設計防火規範》

，在條文11.2.7裏規定:下列場所宜設置剩餘電流動作電氣火災監控係統。這些場所包括各種類型的影劇院、館所、倉庫、住宅小區、醫院、商店、學校等等。

    (3)．國家標準《建築電氣火災預防要求和檢測方法》有關條文也明確要求“應在電源進線端設置自動切斷電源或報警的剩餘電流動作保護器”。

    (4)．電氣火災監控係統的產品應滿足:GB14287.1-2005《電氣火災監控設備》、 GB14287.2-2005《剩餘電流式電氣火災監控探測器》、GB14287.3-2005《測溫式電氣火災監控探測器》

    (5)．電氣火災監控係統的安裝和運行應滿足GB13955-2005《剩餘電流動作保護裝置安裝和運行》

    (6)．電氣火災監控係統的供電應滿足GB50052《供配電係統設計規範》的要求

    (7)．電氣火災監控係統的設計應滿足《電氣火災監控係統的設計方法》的要求(暫行規定)

2 係統組成

    根據國家標準GB14287-2005《電氣火災監控係統》以及相關規範《電氣火災監控係統的設計方法》(暫行規定)

，則電氣火災監控係統的基本組成應包括：電氣火災監控設備、剩餘電流式電氣火災監控探測器以及測溫式電氣火災監控探測器等三個最基本產品種類所組成。

    剩餘電流式電氣火災監控係統采用分層分布式結構，由站控管理層、網絡通訊層和現場設備層組成。各電氣火災監控探測器通過屏蔽雙絞線RS485接口，采用MODBUS通訊協議總線型連接接入通訊服務器
，然後通過五類線TCP/TP協議進入工業交換機，然後通過光纜到達監控主機。

3 係統組網結構

1）站控管理層

    站(zhan)控(kong)管(guan)理(li)層(ceng)針(zhen)對(dui)電(dian)氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)的(de)管(guan)理(li)人(ren)員(yuan)
，是(shi)人(ren)機(ji)交(jiao)互(hu)的(de)直(zhi)接(jie)窗(chuang)口(kou)
，也(ye)是(shi)係(xi)統(tong)的(de)最(zui)上(shang)層(ceng)部(bu)分(fen)。主(zhu)要(yao)由(you)係(xi)統(tong)軟(ruan)件(jian)和(he)必(bi)要(yao)的(de)硬(ying)件(jian)設(she)備(bei)
，如(ru)觸(chu)摸(mo)屏(ping)
、UPS電源等組成。監測係統軟件對現場各類數據信息計算、分析、處理，並以圖形、數顯、聲音



、指示燈等方式反應現場運情況。

    監控主機：用於數據采集
、處理和數據轉發。為係統內或外部提供數據接口，進行係統管理、維護和分析工作。

    UPS：保證計算機監測係統的正常供電，在整個係統發生供電問題時
，保證站控管理層設備的正常運行。

    後台監控設備設置在消控中心
，由於監控點位小於48個，選用Acrel-6000/B。
2）網絡通訊層

    通訊介質：係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剩餘式電氣火災監控探測器。

    ARCM200型剩餘電流式電氣火災監控探測器，是針對 0.4kV 以下的TT、TN 係統設計的
，通過對配電回路的剩餘電流

、導線溫度
、過電流、過(guo)電(dian)壓(ya)等(deng)火(huo)災(zai)危(wei)險(xian)參(can)數(shu)實(shi)施(shi)監(jian)控(kong)和(he)管(guan)理(li)，從(cong)而(er)預(yu)防(fang)電(dian)氣(qi)火(huo)災(zai)的(de)發(fa)生(sheng)。產(chan)品(pin)采(cai)用(yong)先(xian)進(jin)的(de)微(wei)控(kong)製(zhi)器(qi)技(ji)術(shu)，集(ji)成(cheng)度(du)高(gao)，體(ti)積(ji)小(xiao)巧(qiao)
，安(an)裝(zhuang)方(fang)便(bian)
，集(ji)智(zhi)能(neng)化(hua)，數(shu)字(zi)化(hua)，網(wang)絡(luo)化(hua)於(yu)一(yi)身(shen)
，是(shi)建(jian)築(zhu)電(dian)氣(qi)火(huo)災(zai)預(yu)防(fang)監(jian)控(kong)
、係統絕緣老化預估等的理想選擇。產品符合 GB14287.2-2005《電氣火災監控係統 第2部分：剩餘電流式電氣火災監控探測器》的標準要求。

    現場監控設備設置在變電所的低壓配電櫃中，由於單個櫃體內的監控回路大於4個
，小於或等於8個，選用ARCM200-J8。

    現場總線連接的分布式I/O控製器構成數據采集終端，向數據中心上傳采集的數據。測量探測器擔負著最基層的數據采集任務
，其監測的數據必須完整
、準確並實時傳送至監控主機。便於運行人員監控現場設備運行狀態，故障報警等情況，有效預防火災事故發生。

4 係統特點和工作原理

    電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong的de特te點dian在zai於yu剩sheng餘yu電dian流liu電dian監jian控kong方fang麵mian屬shu於yu先xian期qi預yu報bao警jing係xi統tong。與yu傳chuan統tong火huo災zai自zi動dong報bao警jing係xi統tong不bu同tong，電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong早zao期qi報bao警jing是shi為wei了le避bi免mian損sun失shi

，而er傳chuan統tong火huo災zai自zi動dong報bao警jing係xi統tong是shi為wei了le減jian少shao損sun失shi。所suo以yi，這zhe就jiu是shi說shuo為wei什shen麼me不bu管guan是shi新xin建jian或huo是shi改gai建jian工gong程cheng項xiang目mu，尤you其qi是shi已yi經jing安an裝zhuang了le火huo災zai自zi動dong報bao警jing係xi統tong的de單dan位wei
，仍reng需xu要yao安an裝zhuang電dian氣qi火huo災zai監jian控kong係xi統tong的de根gen本ben原yuan因yin。

    電氣火災監控係統測量剩餘電流和溫度兩個物理量。

    剩餘電流測量是根據基爾霍夫電流定律：在同一時刻
，電路中流入和流出一個節點的電流矢量和為零。以TN-S係統為例，將A/B/C/Ntongshichuanguoshengyudianliuhuganqi，dangxitongweifashengloudianshi，liuruheliuchushengyudianliuhuganqidedianliushiliangheweiling，cishi，shengyudianliuhuganqiganyingchudeercidianliuyewei0;dangmouxiangduidadifashengloudian
，cishiliuruheliuchushengyudianliuhuganqidedianliushilianghebuzaiweiling，qidaxiaodengyucongdadiliuzoudedianliujiloudianliu。ciloudianxinhaotongguoshengyudianliuhuganqideercijiexianchuanshuzhidianqihuozaitanceqi
，jingyunsuanfangda、A/D轉換後送入CPU，經過一係列算法後，對變化的幅值進行分析、判斷，並與報警設定值進行比較，若超出定值則發出聲光報警信號並上送至後台電氣火災監控設備。

    溫度測量采用溫度傳感器，一般采用Pt100傳感器進行測量。該種類型的溫度傳感器測溫穩定、量程範圍大，適合在現場監測線纜溫度和環境溫度使用。當溫度發生變化時，Pt100自(zi)身(shen)阻(zu)值(zhi)發(fa)生(sheng)同(tong)比(bi)例(li)變(bian)化(hua)，將(jiang)該(gai)電(dian)阻(zu)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸(shu)到(dao)電(dian)氣(qi)火(huo)災(zai)探(tan)測(ce)器(qi)
，經(jing)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)信(xin)號(hao)轉(zhuan)化(hua)和(he)運(yun)算(suan)後(hou)，將(jiang)最(zui)終(zhong)結(jie)果(guo)同(tong)溫(wen)度(du)報(bao)警(jing)定(ding)值(zhi)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)，若(ruo)超(chao)出(chu)定(ding)值(zhi)則(ze)發(fa)出(chu)聲(sheng)光(guang)報(bao)警(jing)信(xin)號(hao)並(bing)上(shang)送(song)至(zhi)後(hou)台(tai)電(dian)氣(qi)火(huo)災(zai)監(jian)控(kong)設(she)備(bei)。

5 係統參數的配置

5.1 報警值設置範圍

    依據國家標準GB14287.2-2005中的規定
，剩餘電流式電氣火災監控探測器的報警值設置範圍在20~1000mA之間。按此要求，一般把電源總進線處的剩餘電流動作值定為400~800mA
，電源分支線路上的剩餘電流動作值定為100~400mA.一yi般ban在zai實shi際ji現xian場chang，設she置zhi剩sheng餘yu電dian流liu式shi電dian氣qi火huo災zai監jian控kong探tan測ce器qi的de報bao警jing值zhi

，具ju體ti地di說shuo應ying不bu小xiao於yu被bei保bao護hu電dian氣qi線xian路lu和he設she備bei的de正zheng常chang運yun行xing時shi泄xie漏lou電dian流liu最zui大da值zhi的de2倍，且不大於1000mA。電氣火災探測器的報警設定值應考慮配電係統及用電設備的正常泄漏電流。

5.2 關於電纜溫升報警設定參考，根據《電力電纜設計規範》對電纜有關溫度的規定

    (1)60℃以上高溫場所應按經受高溫及其持續時間和絕緣類型要求，選用耐熱聚氯乙烯、交聯聚乙烯或乙丙橡皮絕緣等耐熱型電纜100℃以上高溫環境宜選用礦物絕緣電纜。高溫場所不宜選用普通聚氯乙烯絕緣電纜。

    (2)電(dian)纜(lan)持(chi)續(xu)允(yun)許(xu)載(zai)流(liu)量(liang)的(de)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)應(ying)按(an)使(shi)用(yong)地(di)區(qu)的(de)氣(qi)象(xiang)溫(wen)度(du)多(duo)年(nian)平(ping)均(jun)值(zhi)確(que)定(ding)
，並(bing)應(ying)符(fu)合(he)規(gui)定(ding)。在(zai)戶(hu)內(nei)電(dian)纜(lan)溝(gou)敷(fu)設(she)時(shi)，環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)為(wei)場(chang)所(suo)最(zui)熱(re)月(yue)的(de)日(ri)最(zui)高(gao)溫(wen)度(du)平(ping)均(jun)值(zhi)另(ling)加(jia)5℃.

    (3)電纜所承受溫升與敷設及散熱條件有關。

6 係統介紹

    Acrel-6000電氣火災監控係統是本公司自主研發的用於接收剩餘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
、控製、管理的運行於計算機的工業級硬件/軟件係統。本係統應用於大型商場
、生活小區、生產基礎、辦公大樓、商場酒店等區域的消防控製中心，對分散在建築內的探測器進行遙測、遙調
、遙控、遙信，方便實現監控與管理。本係統采用標準的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
、控製信號
，能指示報警部位並保存報警信息。

主要技術參數

(1).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

(2).工作製：

24小時工作製

(3).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

(4).監控容量：

① 監控設備最高可監控200個監控單元（探測器）

② 可配接ARCM係列監控探測器

(5).監控報警項目：

① 剩餘電流故障（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，直至手動複位

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

(6).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

(7).控製輸出：

報警控製輸出：1組常開無源觸點
，容量：AC250V 3A或DC30V 3A

(8).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

(9).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，可存儲記錄不少於2萬條

② 記錄查詢：根據記錄的日期、類型等條件查詢

(10).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、探測器遠程複位、設備自檢

③ 係統管理級：實時狀態監視
、事件記錄查詢、探測器遠程複位
、設備自檢，監控設備係統參數查詢
、監控設備各模塊單獨檢測
、操作員添加與刪除

(11).使用環境條件：

① 工作場所：消防控製室內、有人值班的變配電所（配電室）、有人值班的房間內牆壁上

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

基本功能

(1).監控報警功能：

    監控設備能接收多台探測器的漏電
、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“複位”按鈕遠程對探測器實現複位。對於聲音報警信號也可以使用顯示屏“消聲”按鈕手動消除。

(2).故障報警功能：

    通訊故障報警：當監控設備與所接的任一台探測器之間發生通訊故障時，監控畫麵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
，並發出故障報警聲音。

    電源故障報警：當dang主zhu電dian源yuan或huo備bei用yong電dian源yuan發fa生sheng故gu障zhang時shi
，監jian控kong設she備bei也ye發fa出chu聲sheng光guang報bao警jing信xin號hao並bing顯xian示shi故gu故gu障zhang信xin息xi，可ke進jin入ru相xiang應ying的de界jie麵mian查zha看kan詳xiang細xi信xin息xi並bing可ke解jie除chu報bao警jing聲sheng響xiang。

(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).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。曆史數據提供多種便捷、快速的查詢方法。

(5).電源功能：

    當主電源發生停電、欠qian壓ya等deng故gu障zhang時shi，監jian控kong設she備bei可ke自zi動dong切qie換huan到dao備bei用yong電dian源yuan工gong作zuo
，當dang主zhu電dian源yuan恢hui複fu正zheng常chang供gong電dian時shi
，自zi動dong切qie回hui到dao主zhu電dian源yuan，切qie換huan過guo程cheng中zhong保bao證zheng監jian控kong設she備bei連lian續xu平ping穩wen運yun行xing。

(6).對探測器控製功能：

    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複位控製。

(7).權限控製功能：

    為確保監控係統的安全運行
，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。

    該係統自投運以來，運行良好
，在預防電氣火災方麵發揮了重要作用，獲得了客戶對產品和公司的認可與信賴。

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築電能分項計量中的應用[J].現代建築電氣 2010. 6

作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司工程師，主要研究方向為智能電力監控與電能管理係統.

技術交流：021-69158305 手機： 郵箱：