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UPS蓄电池预警仪系统结构、原理和软件特点

2024/1/7 0:26:18 分类:电工基础 
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近年来,阀控式铅酸蓄电池(VRLAB)在许多不同领域被迅速推广应用。VRLAB电池“免维护”的技术使其不断得到推广并取代传统的防酸隔爆式电池。VRLAB电池投入使用以来,由于其免维护、轻便、易于安装、使用年限比传统防酸隔爆式电池长等优点,很快在各行业UPS应用场所中得到广泛应用。

但VRLAB电池的实际使用情况并不令人乐观,在使用3~4a后,大部分电池组很难通过容量检测,只有少数能超过6a。由于免维护,许多VRLAB电池应用部门减少了蓄电池维护的人员和精力,而且对于此类蓄电池维护,经常缺乏训练有素的人员。很多情况下是在市电停电后才发现蓄电池放电容量达不到设计要求,甚至有的电池组的容量达不到额定容量的50%还在继续工作。


因此,VRLAB电池出现的故障类型和次数反而明显高于传统的蓄电池。传统蓄电池最基本的故障是正极板腐蚀引起正极活性物质丧失,而VRLAB电池产生故障的原因却很多,如板栅腐蚀及增长问题,甚至极柱从蓄电池盖突出造成酸雾泄漏;由于电池失水过多,甚至干涸而引发的性能变坏,如内阻增加,热失控等;电池性能不均匀,个别电池的提前失效问题或由于长期缺乏有效的性能监控及检测手段,导致直流系统事故的发生,给企业安全运行造成隐患甚至巨大损失。


UPS蓄电池预警仪系统

UPS蓄电池预警仪系统由传感器模块、汇聚模块、显控模块及相关软件组成,UPS蓄电池预警仪系统结构如图所示。

UPS蓄电池预警仪系统结构

①传感器模块。完成对单电池内阻、单电池电压、单电池温度数据实时在线采集,并将数据传给汇聚模块。高精度、高时效的传感器模块采用模块化设计方案,兼顾了专用化与通用化原则,配置灵活,根据采样点种类及规模的需求,各个模块可单独使用,亦可自由组合,能适应不同的监测场合。


②汇聚模块。通过总线控制传感器模块工作,收集传感器模块采集的数据,并检测电
池充放电电流,完成对蓄电池组中每个单电池的内阻、电压、温度监测管理数据的通信、存储和查询功能,一个汇聚模块可接入最多240个传感器模块。汇聚模块可以直接将数据通过MODBUS远传到显控模块或机房的计算机监控终端。

③显控模块。为现场操作装置,采用触摸屏实现就地操作,显控模块与汇聚模块通信,实时提取数据,实时显示数据,智能分析数据,对异常的电池运行情况进行及时报警,并具有远程通信接口、声光报警及报警输出接点。显控模块也能将数据通过TCP/IP或MODBUS协议,远传至计算机监控终端。


UPS蓄电池预警仪系统软件

蓄电池预警仪软件可以安装在普通客户端,能够实现电池组的管理、参数设置、趋势分析、通信设定、时间校正等功能。用户可以利用该软件增加电池组,修改电池组属性、修改报警参数、校正系统时间,提取当前监测数据、提取历史监测数据,还可以对所有监测参数进行时间段趋势变化分析,生成曲线和图表,通过曲线可以直观分析出监测参数在某时间段的变化过程,通过直方图可以看出单体电池的不一致性等。生成的曲线和图表可以随时打印。

UPS蓄电池预警仪系统原理

电池的运行参数主要受充电电源的控制,尤其是电池的浮充电压,电池不能长期工作在偏高(或偏低)的浮充电压下,浮充电压的测量需具有高准确度、高抗共模干扰性能。

在线测量每个单电池的内阻是系统的核心技术之一,测量准确度直接关系到分析的准确度,在线测量需要解决充电机和用电负载干扰的问题。电池的内阻是μΩ、mΩ数量级的参数,常规的测量方式得不到有意义的数值。结合电力电子技术和DSP数字信号处理技术、无损测量技术的综合应用,实现对内阻的高精度测量的同时,不会对电池产生任何损伤。


通过对系统每一节电池的电压、内阻、电流和温度数据及其变化进行综合分析,可以发现超越电池参数极限的事件。这些事件包括:充电电流过大、放电电流过大、电池组浮充电压高、电池组浮充电压低、电池组过放电、单电池浮充电压高、单电池浮充电压低、单电池过放电。


根据国际标准IEEE1188要求,当内阻等参数的变化发生超限时,必须对电池进行检查或维护。故在线实时电池监测由于能测量出单电池内阻,从而可提前预报电池失效。


UPS蓄电池预警仪系统特点

①高可靠性。该系统应用于对可靠性要求很高的场合,对用户设备不产生任何附加干扰,保证用户设备同监测系统共同长期稳定工作,系统具有较好的容差和容错能力,避免误报警。

②可扩展和网络化。该系统满足UPS蓄电池应用的大部分场合及不同配置的电池,包括电力、电信、石化等行业。可以根据电池的数量、规格和摆放形式来灵活配置。系统可扩展放电测试设备,自动完成放电测试。系统设计有通信接口和多种网络方案。


③活化放电。系统可扩展测试容量设备对单电池或整组电池进行放电测试。系统自动采集放电数据,实时计算电池的放电容量,在电池组中容量最小的电池达到放电下限电压时结束测试。


④24h实时监控,由被动式的事故后处理转变为主动式的提前预警,提前发现蓄电池组中的劣化电池,减少不合格的蓄电池爆炸对人员造成的意外伤害。

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