電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當被保護線路中的被探測參數(shù)超過報警預(yù)設(shè)值時，能發(fā)出報警信號、控制信號，并能指示報警部位的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)不同，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)屬于先期預(yù)警系統(tǒng)。前者的應(yīng)用目的是為了減少火災(zāi)帶來的損失，而后者的設(shè)計目的是為了避免火災(zāi)的發(fā)生。目前，國家已經(jīng)出臺了一系列標準規(guī)范電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用，如：《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2006)、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045—94(2005版))、《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》(GB14287—2005)等。

    一、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

    （一）剩余電流檢測元件的檢測原理剩余電流檢測元件的檢測原理如圖1所示，其中IL1，IL2和IL3分別表示對應(yīng)的相線電流，IN表示中性線電流，Id表示相線L1在A點的對地剩余電流，S為任意封閉面。根據(jù)基爾霍夫定律：流入任意封閉面的電流有效值相量之和等于零，那么：IL1+IL2+IL3-IN-Id=0，即：IL1+IL2+IL3-IN=Id。因此，穿過剩余電流檢測元件三相四線制主電路的電流有效值的相量之和等于對地剩余電流，即Id。

    (二)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分級保護剩余電流動作保護裝置分別裝設(shè)在供電系統(tǒng)的首端、中間和末端，構(gòu)成兩級或者以上串接保護系統(tǒng)。根據(jù)GB13955-2005，采用分級保護時，電源端或分支線路上的剩余電流保護裝置與末端的剩余電流保護裝置的動作特性應(yīng)當協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)具有動作選擇性的分級保護，避免大面積停電。一般情況下，在電源端或分支線上，應(yīng)選用低靈敏度延時型或動作特性可調(diào)的剩余電流保護裝置。而在末端，仍應(yīng)使用傳統(tǒng)無延時的漏電開關(guān)，漏電動作電流I△n≤30mA，額定動作時間Tn<0.1s，高靈敏度、快速動作型，主要用于防人身觸電保護，與漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)是互補關(guān)系。

    （三）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理可以簡單表述為：當電氣設(shè)備中的電流、溫度等參數(shù)發(fā)生異?；蛲蛔儠r，終端探測頭(如剩余電流互感器、溫度傳感器等)利用電磁場感應(yīng)原理、溫度效應(yīng)的變化對該信息進行采集，并輸送到監(jiān)控探測器里。采樣值經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換后，CPU對參數(shù)變化的幅值進行分析、判斷，并與報警設(shè)定值進行比較。一旦超出設(shè)定值，則發(fā)出報警信號，同時將信號輸送到監(jiān)控設(shè)備中，再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進一步識別、判定。當確認可能會發(fā)生火災(zāi)時，監(jiān)控主機發(fā)出火災(zāi)報警信號，點亮報警指示燈，發(fā)出報警音響，同時在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報警等信息。值班人員則根據(jù)以上顯示的信息，迅速到事故現(xiàn)場進行檢查處理，并將報警信息發(fā)送到集中控制臺。

    二、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分類

    根據(jù)監(jiān)控探測器的結(jié)構(gòu)形式，我國電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可以分為3種類型，即：多功能漏電開關(guān)型、分離配置整合型、分離配置型。

    （一）多功能漏電開關(guān)型在多功能漏電開關(guān)型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控探測器除了自身應(yīng)有的剩余電流探測(或溫度探測)、報警功能外，又擴展多項功能，如：過電流、過電壓、延時送電、防雷、欠壓、組網(wǎng)實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控等功能。

    (二)分離配置整合型分離配置整合型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(包括終端探測頭)分離配置型的一種特殊類型。
它的總線直接使用普通火災(zāi)報警系統(tǒng)的二總線，省去集中控制器和上位機，由火災(zāi)報警控制器整合電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(包括終端探測頭)探測報警功能后一并控制。

    （三）分離配置型在分離配置型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器(包括終端探測頭剩余電流互感器、溫度傳感器)分離配置。即：通過監(jiān)控探測器(終端探測頭)采樣配電柜(箱)內(nèi)導(dǎo)電母線中的電流和漏電流信號，經(jīng)內(nèi)置單片機系統(tǒng)分析處理后，應(yīng)用二總線通信約定，上傳消防控制室或值班室里的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備，且進一步分析處理后，進行所需要聯(lián)動控制，從而完成該系統(tǒng)應(yīng)有的功能。比較上述3種類型的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，分離配置型電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)無論在新工程還是在改造工程上的使用都比較方便。因此，這種與低壓配電系統(tǒng)相對獨立的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式將是今后電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的主要發(fā)展方向。

    三、基于兩總線結(jié)構(gòu)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

    （一）基于兩總線結(jié)構(gòu)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)GB14287-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的定義以及工程實踐經(jīng)驗，一個完整的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般由電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備、剩余電流式電氣火災(zāi)探測器、剩余電流互感器以及電氣火災(zāi)計算機監(jiān)控系統(tǒng)等產(chǎn)品構(gòu)成，如圖2所示。

    （二）電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備設(shè)于監(jiān)控中心，通過通訊線路與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器相連，具有監(jiān)控報警顯示、參數(shù)設(shè)置、歷史記錄、屏蔽、打印、主備電切換等功能，滿足GB14287.1-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》的要求。當發(fā)生電氣火災(zāi)事故時，值班人員能及時處理，通知電工或?qū)I(yè)技術(shù)人員排除隱患。

    （三）剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器一般裝于總電源及各主要支路的輸出口，通過剩余電流互感器檢測電氣線路的剩余電流，具有剩余電流監(jiān)測、報警顯示、脫扣控制、自檢、通訊等功能，滿足GB14287.2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器》的要求。在重點保護范圍內(nèi)，一般每個配電箱安裝1只或多只電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，可裝于配電箱的側(cè)面或附近，也可直接安裝在配電箱內(nèi)。探測器報警值應(yīng)考慮被監(jiān)控線路固有的剩余電流，報警設(shè)定值不宜小于被保護電氣線路和設(shè)備正常運行時的泄漏電流最大值的2倍，但不應(yīng)大于1000mA。剩余電流互感器與剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器配套使用，使用時可將被監(jiān)測線路(單相或3相)從互感器穿過，互感器可根據(jù)回路額定電流和線徑配套選用。

    （四）電氣火災(zāi)計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)電氣火災(zāi)計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)是電氣火災(zāi)控制系統(tǒng)的信息管理中心，通過RS-232接口與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備相連，接收并顯示報警、脫扣、屏蔽、故障等報警和狀態(tài)信息；可顯示報警區(qū)域圖、總平面圖和剩余電流檢測曲線，具有信息顯示、值班管理、編程、查詢、打印等功能。

    四、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性分析

    （一）串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性理論在串聯(lián)系統(tǒng)中，任一單元的失效(或故障)均可導(dǎo)致系統(tǒng)的失效(或故障)，因此串聯(lián)系統(tǒng)無故障工作概率的變化與系統(tǒng)中的組件數(shù)有關(guān)。隨著組件數(shù)目的增加，系統(tǒng)的可靠度降低。系統(tǒng)的可靠性小于其中任何組件的可靠性，系統(tǒng)故障的概率高于任何組件故障的概率。

假設(shè)Ri(i=1,2,……,n)表示單元i的可靠性，即單元無故障工作的概率，那么整個串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性Rs可以表示為：

    在并聯(lián)系統(tǒng)中，只有當所有單元都發(fā)生故障時，系統(tǒng)才發(fā)生故障。假設(shè)Ri（i=1,2,……,n）表示單元i的可靠性，即單元無故障工作的概率，那么整個并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性Rp可以表示為：

    （二）電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析模型本文采用串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性模型對圖2所示的基于兩總線結(jié)構(gòu)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進行抽象。首先，定義電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析模型的符號表示，R1表示電氣火災(zāi)計算機圖形監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性；R2表示電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的可靠性；R3表示兩總線的可靠性；R4表示隔離器的可靠性；R5表示電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器的可靠性；R6表示互感器的可靠性；R7表示通信線路的可靠性，則電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性R總可以通過以下的公式計算：

    假設(shè)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中所有單元的可靠性都是0.9，那么系統(tǒng)的可靠性R總=0.628。因此，在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，除了需要提高每個單元的可靠性，還必須重視單元的連接方式以及單元間通信線路的可靠性。

    五、總結(jié)

    電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能通過對電氣線路漏電(剩余電流)的監(jiān)測，準確監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，從而有效地預(yù)防常見的因漏電導(dǎo)致的建筑物火災(zāi)事故，對保護人民生命和財產(chǎn)安全具有極其重要的意義。本文介紹了基于兩總線結(jié)構(gòu)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，這種類型的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有分工明確、結(jié)構(gòu)簡單、成本少、故障率偏低等優(yōu)點。同時，花費本文采用串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性理論對基于兩總線結(jié)構(gòu)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進行了可靠性分析。分析結(jié)果表示：在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，除了需要提高每個單元的可靠性，還必須重視單元的連接方式以及單元間通信線路的可靠性，這樣才能從根本上提高系統(tǒng)的可靠性。

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