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浅谈电气火灾监控系统的设计与应用-基于安科瑞产品方案
电能在人们日常生产、生活中发挥着重要作用，为了预防并减少电气火灾事故的发生，设计了一种有效的电气火灾监控系统。本文介绍了安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统的设计与应用，该系统通过ARCM系列电气火灾监控探测器、AAFD系列故障电弧探测器、ASCP系列限流式保护器等多种终端设备，实现对配电线路的剩余电流、温度、故障电弧等参数的实时监测和报警，提醒工作人员及时维修配电线路，从而消除火灾隐患，减少人员及财产损失。
关键词：电气火灾监控；安科瑞；ARCM；剩余电流；故障电弧
一、引言
安科瑞电气股份有限公司作为国内的智能电网用户端解决方案提供商，研发了Acrel-6000系列电气火灾监控系统，该系统符合GB 14287-2014《电气火灾监控系统》国家标准，广泛应用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
二、电气火灾监控系统的组成概述
安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统主要由3个部分组成，即电气火灾监控设备（主机）、电气火灾监控探测器以及电气火灾传感器。Acrel-6000/B电气火灾监控设备负责接收、记录各监控探测器上传的报警信号，同时发布报警信息，提醒值班人员进行检查。ARCM系列电气火灾监控探测器负责采集现场电气参数并进行现场报警，同时将采集到的信号及报警信息上传至监控设备。各类传感器负责采集所监控回路的剩余电流、温度、故障电弧及过电流信号，并通过系统总线将信号上传至监控探测器。
安科瑞电气火灾监控系统主要通过多种终端设备对所监控回路进行信号采集，按照采集信号类型的不同可分为剩余电流监测、温度监测、故障电弧探测以及限流式保护。利用基尔霍夫电流定律，通过剩余电流互感器测量剩余电流。
正常情况下，A、B、C三相电流的矢量和与N相电流大小相等方向相反，此时PE线中的电流为0，也就是漏电流为0。根据电磁感应定律，此时A、B、C、N各相在剩余电流互感器中的感应电流相互抵消，流过剩余电流互感器的电流为0。当配电线路中某些原因导致A、B、C某相或中性线中有电流泄露到大地时，则A、B、C三相电流的矢量和与N相电流大小不相等，此时流过剩余电流互感器中的电流矢量和不为0，也就是剩余电流不为0。根据此原理，可通过剩余电流互感器中电流的大小来间接分析配电线路中的漏电情况。
我国低压配电系统中存在着不同的接地系统，受检测原理限制，剩余电流式电气火灾监控探测器不适用于所有的情况。在设置剩余电流式电气火灾监控探测器时，应根据配电系统的不同进行区别对待。安科瑞ARCM系列探测器适用于TT、IT、TN-S等多种接地系统。
由于回路中的漏电流会引起温度升高，温度达到一定程度时会引起火灾，因此可以通过监测回路中的温度来预防电气火灾的发生。安科瑞ARCM系列探测器支持多路温度监测，通过NTC温度传感器测量回路温度，并将信号上传至监控系统。温度监测的主要部位为电缆接头、配电柜（箱）体、母排等，温度监测采用直接接触方式，可覆盖A、B、C、N四相。
故障电弧主要由电气设备的老化、线路连接松动、线路绝缘层破损等因素引起，通常伴随着大量热量的产生，易引起火灾。安科瑞AAFD系列故障电弧探测器通过实时监测回路中电压、电流波形的变化来监测故障电弧的发生。实际应用中，配电线路中或多或少都会存在固有漏电。由于固有漏电的存在会直接影响报警的准确性，在固有漏电大到一定程度时甚至会引起系统的误报警，因此可以尽量将测量点设置在末端或是根据计算调整漏电流的报警阀值，从而避免固有漏电的影响。
三、电气火灾监控系统设计方案与实现
在实际应用中，安科瑞电气火灾监控系统主要有以下几种组成方式。
（1）Acrel-6000/B监控设备+ARCM系列电气火灾监控探测器+剩余电流互感器+温度传感器，此方式可以同时完成对回路中剩余电流与温度的监测。
（2）Acrel-6000/B监控设备+ARCM系列探测器+AAFD系列故障电弧探测器，此方式可以监测回路中的温度和故障电弧。
（3）在所需要监控的点数不超过8个时，可不设置集中的监控主机，采用ARCM独立式监控探测器独自成系统或接入火灾自动报警系统中。
（4）同一项目可根据负荷类型的不同采用合适的电气火灾探测器组合，例如照明负荷可采用AAFD故障电弧探测器+测温式探测器，动力负荷可采用ARCM剩余电流式探测器+测温式探测器，充电桩等特殊场所可增加ASCP限流式保护器。
3.3 电气火灾监控设备位置设计
由于电气火灾监控系统也是火警系统的一部分，因此Acrel-6000/B电气火灾监控设备可以安装在消防控制室内。监控设备将报警信息和故障信息上传至消防控制室的图形显示装置或火灾报警控制器，消防控制室内24h均有人值班，便于及时发现报警信息并及时处理故障。
除此之外，由于电气火灾监控系统主要监测的是配电线路中的漏电情况，而且电气火灾监控系统的探测器和传感器一般由开关柜厂家成套提供，因此电气火灾监控设备还可以安装在变电所内，由变电所内的值班人员进行管理。
安科瑞Acrel-6000/B监控设备主要技术参数：额定工作电压AC220V（-15% ～ +10%），备用电源在主电源欠压或停电时，维持监控设备工作时间≥4小时，采用24小时工作制，通讯方式为RS485总线通讯，Modbus-RTU通信协议。
3.4 电气火灾监控系统报警阀值设计
根据国家规范，电气火灾监控系统的报警值需连续可调。安科瑞ARCM系列探测器的剩余电流报警阈值可在10mA～1000mA范围内连续可调，温度报警阈值可在0℃～150℃范围内连续可调。在实际设计中，剩余电流的动作报警阀值一般设置在300mA，温度报警值一般按照电缆耐温的70%～80%进行设定。
3.5 电气火灾监控系统的实现
安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统能够实现集中管理和可视化监控，对分散在建筑物内的监控器与探测器进行遥控、遥测等操作。当现场配电线路中的被探测参数超过报警阈值时，监控系统会发出报警信号和控制信号，并且在主机报警界面上指示报警部位。与此同时，系统会自动保存报警信息，以便后续分析总结。
四、系统架构
安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统采用分层分布式架构，主要由站控管理层、网络通讯层和现场设备层三部分组成。
站控管理层位于系统的最上层，主要由Acrel-6000/B监控主机、显示器等设备组成，负责对整个系统进行集中管理和监控。管理人员可以通过监控主机实时查看各回路的电气参数、报警状态等信息，并对系统进行参数设置和控制操作。安科瑞监控软件支持图形化界面显示，直观展示各监控点的位置和状态。
网络通讯层是连接站控管理层和现场设备层的桥梁，主要由RS485通讯总线、ANet系列智能网关等设备组成。现场设备层采集的数据通过通讯总线传输到站控管理层，同时站控管理层的控制指令也通过通讯总线下发到现场设备。安科瑞系统支持Modbus-RTU、Modbus-TCP等多种通讯协议。
现场设备层位于系统的最底层，主要由ARCM系列电气火灾监控探测器、AAFD系列故障电弧探测器、ASCP系列限流式保护器、剩余电流互感器、温度传感器等设备组成，负责对配电回路的剩余电流、温度、故障电弧等参数进行实时采集，并将数据上传至监控系统。
五、系统功能
（2）控制输出功能：当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。部分型号探测器支持报警时自动切断被监控电路的功能。
（3）故障报警功能：通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色"故障"指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
（4）历史记录功能：当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法，支持按时间、区域、报警类型等多种方式查询。
（5）自检功能：监控设备具有自检功能，可定期对设备的音响器件、指示灯、显示屏等进行自检，确保设备正常运行。
六、安科瑞主要产品介绍
安科瑞ARCM系列电气火灾监控探测器是智能型探测器产品，既可以大量的联机使用，也可以独立式使用。该系列产品集电气火灾监控探测及报警功能于一体，具有漏电、过流、温度、过压、欠压、缺相、偏移等检测和报警功能，部分型号可选配报警时自动切断被监控电路的继电器输出功能。
主要型号包括：
ARCM300T-Z-4G：智慧用电监控装置，支持4G无线通讯，可监测1路剩余电流、4路温度、电流、电压、功率、电能等参数
ARCM300D：组合式电气火灾监控探测器，适用于0.4kV以下的TT、TN系统
ARCM200L-J8：8路剩余电流检测，适用于多回路监测场景
ARCM600系列：电气火灾监控设备，可连接多个探测器
产品特点：导轨安装，显示清晰；支持RS485通讯，可选配4G无线传输；具备事件记录、内置时钟等功能；符合GB 14287-2014国家标准。
安科瑞AAFD系列故障电弧探测器可监测回路故障电弧的发生，并及时预警，提醒用户处理，防止电弧导致的火灾。该产品可配合AF-GSM200使用并接入安全用电平台。
产品特点：实时检测线路中的故障电弧；支持RS485通讯；导轨式安装，安装方便；适用于商业综合体、批发市场、学校、医院等人员密集场所。
安科瑞ASCP系列电气防火限流式保护器采用IGBT半导体技术与高速算法，能有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大等弊端。
主要功能：
短路限流保护：当线路发生短路故障时，能在150μs内实现快速限流保护
过载限流保护：当被保护线路的电流超过额定电流，线路过载且过载持续时间超过设定时间（3-6秒）时进行保护
灭弧保护：通过能量控制消除电弧火花
报警联动：输出声光报警信号，并上传至平台
实时监测：对线路电流进行毫秒级采样
主要型号：ASCP200型（单相）、ASCP300-80B型（三相，适用于40kw直流充电桩等场景）。该产品符合国家标准GB51348-2019中关于储备仓库、电动车充电等场所的末端回路应设置限流式电气防火保护器的要求。
对于需要多站点集中管理或远程监控的场景，安科瑞还提供AcrelCloud-6000安全用电管理云平台。该平台是针对我国当前电气火灾事故频发而研发的一套电气火灾预警和预防管理系统，基于移动互联网、云计算技术，通过物联网传感终端，将办公建筑、学校、医院、工厂、体育场馆、宾馆、福利院等人员密集场所的电气安全数据，实时传输至安全用电管理服务器。
核心功能：
24小时无人化监控：实时监测剩余电流、短路、过温、过载、过压等电气故障
多端便捷访问：支持浏览器、手机APP、小程序登录，随时随地查看数据
报警信息秒级推送：报警信息及时推送到相关人员手机
数据统计与分析：提供丰富的数据统计和分析功能，辅助决策
七、应用案例
安科瑞电气火灾监控系统已广泛应用于各类工程项目，包括商业综合体、医院、学校、工厂、住宅小区、地铁、机场等。例如在某大型商业综合体项目中，采用了Acrel-6000/B电气火灾监控设备+ARCM300系列探测器的配置方案，在低压配电柜、楼层配电箱、末端配电箱分级设置探测器，实现了对整个建筑配电系统的全面电气安全监控，有效预防了电气火灾事故的发生。
在某新能源汽车充电站项目中，除了配置ARCM系列电气火灾监控探测器外，还在充电桩回路中增加了ASCP系列限流式保护器，满足了GB51348-2019标准的要求，为充电站的安全运行提供了有力保障。
八、结束语
安科瑞Acrel-6000电气火灾监控系统通过ARCM系列探测器、AAFD系列故障电弧探测器、ASCP系列限流式保护器等多种终端设备，实现对配电线路的实时监测，提前发现电气方面的火灾隐患，从而避免电气火灾的发生，保护人们的人身财产安全。随着科技的发展，物联网、云计算、大数据等技术也越来越多地应用于电气火灾监控系统中，促使电气火灾监控系统变得越来越智能化。安科瑞将持续创新，为用户提供更加安全、可靠、智能的电气安全方案。
[1] 吴穹. 电气火灾监控系统的设计与应用[J]. 电视技术, 2022, 46(6): 181-183.
[2] GB 14287-2014, 电气火灾监控系统[S].
[3] GB 50116-2013, 火灾自动报警系统设计规范[S].
[4] GB 51348-2019, 民用建筑电气设计标准[S].
[4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2026.1月版
[5] ARCM300型电气火灾监控探测器安装使用说明书[R]. 2022.
[6] Acrel-6000/B电气火灾监控系统产品手册[R]. 2023.
[7] 胡剑飞, 丁宁. 物联网技术在智慧消防中的应用研究[J]. 电子世界, 2019(2): 19.
