電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)及可靠性分析

　　LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是指當(dāng)被保護(hù)線路中的被探測(cè)參數(shù)超過(guò)報(bào)警預(yù)設(shè)值時(shí),能發(fā)出報(bào)警信號(hào),控制信號(hào),并能指示報(bào)警部位的系統(tǒng).與傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)不同,LFS200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(lái)的損失,而后者的設(shè)計(jì)目的是為了避免火災(zāi)的發(fā)生.目前,國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用,如：《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-2006),《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045— 94(2005版)),《LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》(GB14287—2005)等.

　　一 LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

　　(一)剩余電流檢測(cè)元件的檢測(cè)原理剩余電流檢測(cè)元件的檢測(cè)原理如圖1所示,其中IL1,IL2和IL3分別表示對(duì)應(yīng)的相線電流,IN表示中性線電流,Id表示相線L1在A點(diǎn)的對(duì)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(guò)剩余電流檢測(cè)元件三相四線制主電路的電流有效值的相量之和等于對(duì)地剩余電流,即Id.

　　(二)LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分級(jí)保護(hù)剩余電流動(dòng)作保護(hù)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(jí)或者以上串接保護(hù)系統(tǒng).根據(jù)GB13955-2005,采用分級(jí)保護(hù)時(shí),電源端或分支線路上的剩余電流保護(hù)裝置與末端的剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作特性應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)配合,實(shí)現(xiàn)具有動(dòng)作選擇性的分級(jí)保護(hù),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(shí)型或動(dòng)作特性可調(diào)的剩余電流保護(hù)裝置.而在末端,仍應(yīng)使用傳統(tǒng)無(wú)延時(shí)的漏電開(kāi)關(guān),漏電動(dòng)作電流I△n≤30mA,額定動(dòng)作時(shí)間 Tn<0.1s,高靈敏度,快速動(dòng)作型,主要用于防人身觸電保護(hù),與漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是互補(bǔ)關(guān)系.

　　(三)LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理可以簡(jiǎn)單表述為：當(dāng)電氣設(shè)備中的電流,溫度等參數(shù)發(fā)生異常或突變時(shí),終端探測(cè)頭(如剩余電流互感器,溫度傳感器等)利用電磁場(chǎng)感應(yīng)原理,溫度效應(yīng)的變化對(duì)該信息進(jìn)行采集,并輸送到監(jiān)控探測(cè)器里.采樣值經(jīng)放大,A/D轉(zhuǎn)換后,CPU對(duì)參數(shù)變化的幅值進(jìn)行分析,判斷,并與報(bào)警設(shè)定值進(jìn)行比較.一旦超出設(shè)定值,則發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)將信號(hào)輸送到監(jiān)控設(shè)備中,再經(jīng)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)一步識(shí)別,判定.當(dāng)確認(rèn)可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)時(shí),監(jiān)控主機(jī)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào),點(diǎn)亮報(bào)警指示燈,發(fā)出報(bào)警音響,同時(shí)在液晶顯示屏上顯示火災(zāi)報(bào)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(chǎng)進(jìn)行檢查處理,并將報(bào)警信息發(fā)送到集中控制臺(tái).

　　二 LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的分類

　　根據(jù)監(jiān)控探測(cè)器的結(jié)構(gòu)形式,力安科技LFS200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(kāi)關(guān)型,分離配置整合型,分離配置型.

　　(一)多功能漏電開(kāi)關(guān)型在多功能漏電開(kāi)關(guān)型LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中,監(jiān)控探測(cè)器除了自身應(yīng)有的剩余電流探測(cè)(或溫度探測(cè)),報(bào)警功能外,又?jǐn)U展多項(xiàng)功能,如：過(guò)電流,過(guò)電壓,延時(shí)送電,防雷,欠壓,組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控等功能.

　　(二)分離配置整合型分離配置整合型LFS200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(cè)器(包括終端探測(cè)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(bào)警系統(tǒng)的二總線,省去集中控制器和上位機(jī),由火災(zāi)報(bào)警控制器整合電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器(包括終端探測(cè)頭)探測(cè)報(bào)警功能后一并控制.

　　(三)分離配置型在分離配置型LFS200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(cè)器(包括終端探測(cè)頭剩余電流互感器,溫度傳感器)分離配置.即：通過(guò)監(jiān)控探測(cè)器(終端探測(cè)頭)采樣配電柜(箱) 內(nèi)導(dǎo)電母線中的電流和漏電流信號(hào),經(jīng)內(nèi)置單片機(jī)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(jìn)一步分析處理后,進(jìn)行所需要聯(lián)動(dòng)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LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),分離配置型LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)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(duì)獨(dú)立的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式將是今后LFS200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LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

　　(一)基于兩總線結(jié)構(gòu)的LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)GB 14287-2005《LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)》的定義以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),一個(gè)完整的LFS200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(cè)器,剩余電流互感器以及電氣火災(zāi)計(jì)算機(jī)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(guò)通訊線路與電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器相連,具有監(jiān)控報(bào)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GB 14287. 1-2005 《電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備》的要求.當(dāng)發(fā)生電氣火災(zāi)事故時(shí),值班人員能及時(shí)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(cè)器剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器一般裝于總電源及各主要支路的輸出口,通過(guò)剩余電流互感器檢測(cè)電氣線路的剩余電流,具有剩余電流監(jiān)測(cè),報(bào)警顯示,脫扣控制,自檢,通訊等功能,滿足GB 14287. 2-2005《剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器》的要求.在重點(diǎn)保護(hù)范圍內(nèi),一般每個(gè)配電箱安裝1只或多只電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)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(cè)器報(bào)警值應(yīng)考慮被監(jiān)控線路固有的剩余電流,報(bào)警設(shè)定值不宜小于被保護(hù)電氣線路和設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的泄漏電流*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(cè)器配套使用,使用時(shí)可將被監(jiān)測(cè)線路(單相或3相)從互感器穿過(guò),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(jì)算機(jī)圖形監(jiān)控系統(tǒng)電氣火災(zāi)計(jì)算機(jī)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(guò)RS-232接口與電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備相連,接收并顯示報(bào)警,脫扣,屏蔽,故障等報(bào)警和狀態(tài)信息,可顯示報(bào)警區(qū)域圖,總平面圖和剩余電流檢測(cè)曲線,具有信息顯示,值班管理,編程,查詢,打印等功能.

　　四 LFS200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(wú)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(wú)故障工作的概率,那么整個(gè)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(dāng)所有單元都發(fā)生故障時(shí),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(wú)故障工作的概率,那么整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性Rp可以表示為：

　　(二)LFS200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(duì)圖2所示的基于兩總線結(jié)構(gòu)的LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行抽象.首先,定義LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析模型的符號(hào)表示,R1表示電氣火災(zāi)計(jì)算機(jī)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(cè)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LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性R總可以通過(guò)以下的公式計(jì)算：

　　假設(shè)LFS200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LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,除了需要提高每個(gè)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)

　　LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能通過(guò)對(duì)電氣線路漏電(剩余電流)的監(jiān)測(cè),準(zhǔn)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(jiàn)的因漏電導(dǎo)致的建筑物火災(zāi)事故,對(duì)保護(hù)人民生命和財(cái)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LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),這種類型的LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有分工明確,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本少,故障率偏低等優(yōu)點(diǎn).同時(shí),花費(fèi)本文采用串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性理論對(duì)基于兩總線結(jié)構(gòu)的LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性分析.分析結(jié)果表示：在LFS200電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,除了需要提高每個(gè)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.