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简论自动报警系统的稳定问题
xiao_xiao1 发表于 2009/10/15 14:19:11 523 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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我们在消防自动报警系统的延伸、扩展和改造中，出现了一些影响设备稳定运行的态势，通过对整个系统的测量、实验、逐步拆除负载设备等工作环节，出现了一些具有代表性的情况，发现了一些问题，通过分析和实际操作，使问题得到了解决，这些情况我认为在弱电控制系统的设备增加时，或系统的功能延伸时，都具有代表性和可借鉴性，通过对问题的指导和解决，总结出一些规律性的东西，与大家共同学习讨论。讨论的问题是：如今新旧建筑群在一个地区的情况很多，就其供电接地方式也大致有两种，原来旧建筑群的方式是3相4线制的TN-C接地系统。现在的新建的方式筑群是3相5线制的TN-S接地系统。如果，一个弱电系统需要跨接这两个供电系统时，会出现什么情况？再则，当两个系统混合存在时，又将对于整个弱电系统有什么样的影响？这可能是在新旧供电系统并存的今天，我们的施工人员和安装单位能够碰到的带有普遍性的问题。
我们现在使用的消防报警系统，是采用美国爱德华(Edwards)公司开发生产的EST3智能自动报警控制系统，在04年4月通过北京消防局的验收，在几年的使用中整个系统稳定、报警准确及时，较好的完成了安全保障任务。
1 出现问题
08年在区域内建筑面积扩充的情况下，相应的消防报警设备也需要增加，现在正在使用的消防自动报警系统中，需要在另外一处增加第二个终端包括设备和功能。具体的方案是：在报警控制机环路上，必须增设一部EST3报警控制机，而且这台EST3报警控制机，还要连接另外一台图形工作站，作为值班人员人机对话的设备，同时支持一台打印机，用于整个系统内各种事件发生的记录设施，而且第一个终端使用的硬件直接启动大型设备的控制台，及其控制功能也要延伸到第二个终端的设备设施中去，此种配置使得整个系统里第二终端的功能十分强劲和完善。
在10月20日系统内增加的设备安装调试完工后，当工程人员接入排烟风机、消防水泵的直接启动面板时，就发生了整个系统不稳定地报出接地故障的情况。我们知道此EST3报警控制机报出的这种故障，回路接地时报警控制机一定会报出这个故障，可是如果回路没有接地的故障但是有干扰时，也同样有可能报出这类故障。事实上这个情况在出现不久后就自动消失了，我们也不好当时就作为一个事情去处理，设备设施比较正常的运行到12月3日，整个系统就突然出现了有5条回路频繁报出接地故障的局面，此次故障不再自行消失，而是一直持久恒定的报出回路接地的故障。
2 采取措施
全面检查整个系统，并且断掉出现了故障的5条回路负载后，系统恢复正常，接入负载时故障频发，使用三用表测试断开后携带负载线路时，发现存在2～4伏左右不稳定的干扰电压，如果我们一直搭接测试表笔，则这个电压将逐渐减弱，当时的修理人员认为，这五条回路中一定有问题，先后选择了其中的两条回路反复查找历时两天，出现的情况是干扰电压始终有，线路上的问题没找到，线路上的控制负载不能接入系统的局面，而此刻维修人员的错误在于，只注意局部线路和负载上面的问题，忽略了对整体供电情况的分析。
3 回顾与记录
在03年9月当EST3报警控制设备改造到1211气体灭火系统时，也出现了类似的情况，当时的实验结果是：由系统内的24伏电源接入控制模块时（EST3报警控制设备的控制电源），则整条回路就报出这类故障，如果使用电池供电则整条回路就不报出这类故障。我当时提出了可能与接地情况有关，于是全面检查了1211气体灭火设备的接地情况，和喷放时的系统连接情况，发现1211气体灭火设备使用系统内的24伏电源控制时，则整条回路就报出接地故障，喷放设备的连接是：电爆管的负极接系统的地线，正极连接24伏的正极，不喷放时正极连接的24伏没有输出，喷放时正极连接的24伏有输出。经过实验在没有接电爆管的正极连接头时，系统不报出接地故障，只要一连接正极连接头，系统在10分钟到20分钟之内就会报出接地故障。当时解决的办法是；EST3报警控制系统内的电源驱动继电器，继电器的外接点驱动系统外的另一组电源，保障完成喷放设备的驱动功能，至此问题得到了圆满的解决，这样做我称之为“驱动电源隔离措施” ，历史上曾经出现过的这个情况与现在的现象有些类似。
4 想象与问题的分析
根据现象和结果我考虑到可能与供电的方式有关。经过调查确定；现在第一终端和四个EST3报警控制机地处在原来地段，使用的供电系统是3相4线制的TN-C接地系统。相线是A、B、C保护零线是PEN线，这种情况在PEN线上有工作电流通过，PEN线在进入用电建筑物处时要做重复接地；而且三相四线制就是动力负载和照明负载共用－根零线。
第二终端和第五个EST3报警控制机，是地处在新扩展的地段内，使用的供电系统是在3相5线制的TN-S接地系统,相线A、B、C，零线是N线，保护接地线是PE线，N线中有工作电流通过，PE线平时无电流（仅在出现对地漏电或短路时有故障电流）。
而系统内的EST3报警控制机是一级计算机控制，多机系统组网时，最好要共同使用一个地线，这样整个系统才能够正常稳定的运行，经过实验发现在TN-C接地系统中的EST3报警控制机系统内，连接使用的图形工作站，可以直接使用TN-S接地系统内的220V电源稳定的工作，这个图形工作站，是使用232接口与EST3报警控制机连接的。上边提到的改造1211气体灭火设备的情况是：原来的老系统CS100消防报警灭火系统，是由瑞士CERBERUS CO.生产，集防火监测、气体灭火喷洒功能于一体的专用设备，其技术水平是上世纪80年代的产品，使用的是两级计算机控制，在第一级的计算机系统使用的是CZ10控制机，控制点的容量小，共地的要求不严格，而且不存在TN-S接地系统，它负责巡检、采集、处理、控制、传输功能，上级计算机系统是CS100消防报警灭火系统，它集连在消防中心，实现集中监控的功能。系统内没有接地故障的报警条款，只有回路报警的条款（其他论文中有论述），因此在接入1211气体灭火设备的时候，不需要使用“驱动电源隔离措施”，整个系统就可以正常工作。此刻我们发现在两个不同的消防自动报警和控制系统内，使用不同的控制机，针对同一个控制设备设施时，当其系统的接地情况与整个系统不尽相同时，就需要采取不同形式的抗干扰稳定措施予以应对。
现在使用的EST3报警控制机的情况与之大不相同，EST3报警控制机的功能从某种角度看，已经全部代替了CZ10控制机和CS100的功能，它一台报警控制机的容量是CZ—10的6.25倍，报警回路控制线的长度也增加了不少，监控的面积和规模扩大了许多，具备的功能也比较全面，至此整个系统对于接地情况要求也比较高。图形工作站只是人机对话功能的扩展，因此实际上现在的EST3报警控制机系统是计算机控制加辅助图形显示的自动报警控制系统。
我全面分析了当时的情况：报出接地故障5条回路的分布情况是：A栋有2路、G栋有1路、D栋有1路、L栋有1路，A栋安装有大型的排烟风机6台，G栋安装有大型的排烟风机2台，消防水泵等的及其控制线路、报警线路、PEN线等，都是同路、同槽、同管、同接地敷设的，或者是借路敷设的其中D栋的1路和L栋的1路就是借路的情况，这在客观上就形成了，在第二终端处接入排烟风机、消防水泵的直接启动面板时，如果造成PEN线和PE线的混接，最近的回路将首先遭受到干扰之局面。
对此这个EST3报警控制机系统在多机联合工作时需要组成网络系统，事实上在网络设计的时刻就考虑最好使用PE线接地，但是在03年消防系统更新改造时，第一终端及其所辖的地段内的供电系统中没有PE线，只有PEN线，至此当时只能使用PEN线。而现在的第二终端及其所辖的地段内的供电系统中没有PEN线只有PE线，我考虑到施工人员是否将从第一终端EST3报警控制机系统，引到第二终端的EST3报警控制机的PEN线，与其地段内的PE线相互连接，造成了系统内的干扰因素，经过查找得知，确实是两个接地系统混接了，我们将混接的连接处断开。又考虑到前面提到的“驱动电源隔离措施”的情况，如果原来是在第二终端附近引入的24伏控制电源属于TN-S系统内的电源，在没有采取这个“措施”的情况下，就直接去控制在第一终端及其所辖的地段内的TN-C系统的排烟风机、消防水泵等设备，必然要出现干扰的问题。因此，第一种方法是；将TN-C系统内的24伏电源引到第二终端及其所辖的地段内进行驱动控制。第二种方法是；也考虑使用“驱动电源隔离措施”，就是将其TN-S系统内的电源控制中间继电器，而继电器的外接点，控制TN-C系统内的24伏电源，由这组TN-C系统内的24伏电源，直接启动控制在第一终端及其所辖的地段内的TN-C系统的排烟风机、消防水泵等设备就有可能成功，但是第二种方法我们没有具体的实验。
总之，如果不是使用同一个系统内的驱动控制电源驱动大型设备，那么整个系统就不会长期稳定的运行，我们使用的是前一种方法，工程实施后则整个系统实现了持久稳定的运行。
5 结束语
消防自动报警系统在扩展的时候，当需要跨越不同的供电接地系统时，会出现干扰的问题，我们在扩展施工设计时，就必须要全面考虑到抗干扰的措施，原则就是PEN线和PE线不能混接，PE线和N线不能混接， N线和PEN线不能混接，同时在连接使用大型设备设施的驱动电源问题上，最好执行本系统内的电源控制本系统内的设备的原则，如果需要跨系统控制时，要采取“驱动电源隔离措施”的适用法则。
针对消防自动报警系统出现的这些干扰情况，也促使我们进一步想到，不仅仅是FAS系统会存在这个问题，各个行业内的专家会进一步的推断出，当SAS系统、BAS系统跨越不同的供电接地系统时，可能也会出现这种情况。但是出现的方式、局面和结果都可能不尽相同，但是根本的原因可能还是这个问题。
推断如果其他的弱电报警和控制系统，面临到类似系统扩展、设备增加、终端扩充等工程时，在涉及到新旧供电系统的具体情况时，都要充分全面的考虑到这些干扰因素之影响，否则就可能在其自动控制系统中造成干扰问题，在报警系统中也可能出现不稳定的问题。
我也考虑到当第一终端及其所辖地段内的供电的形式，如果也改成了3相5线制的TN-S接地系统,那么我们的这个消防自动报警系统又会出现什么情况，先后不同时期完成的两个TN-S接地系统是否能够直接连接？连接后又对弱电报警和控制系统有什么影响？连接我们现在使用的两个供电接地系统，导线截面积的参数之如何选择？只有在实验和实施取得圆满成功后才能得知，这是我今后继续关注的问题。