鉛酸蓄電池在線監測解決方案

? ? ? ??由于閥控鉛酸電池性能穩定、自放電少、密封、經濟等優點而迅速代替其他類型電池。閥控鉛酸電池銷售承諾至少十年使用壽命，然而很多用戶驚訝的發現電池在使用了三到四年后就會出現故障，很少有電池使用壽命超過八年的，這主要是由于閥控蓄電池長期浮充運行后出現電池失水、負極板硫酸化、正極板腐蝕、熱失控等，導致容量衰退。廠商大力宣傳“免維護”電池和用戶維護麻痹，使得不少用戶得到慘痛的教訓。在今天也很少有電池用戶對自己的后備電源系統有信心。

? ? ? ??目前，大多數變電站蓄電池組的管理主要采用定期維護加在線電壓監測（直流屏自帶）的方式。一般定期人工對內阻測量，每一年或幾年對電池組進行一次核對性放電。
這種維護方式主要存在下面的缺點：

? ? ? ??直流屏自帶的電壓巡檢儀穩定性差，經常誤告警

? ? ? ??維護工作量大，導致維護人員不堪重負

? ? ? ??僅根據電壓無法即時掌握蓄電池組運行真實數據

? ? ? ??數據無法進行系統的分析

? ? ? ??維護風險較高

? ? ? ??為了能解決以上問題，采用網絡化、自動化的方式實現集中在線監測。建立一個實時遠程智能化的蓄電池監測網絡化管理系統，以實現信息集中和遠程控制，使運行檢修人員、相關人員和管理決策層能夠通過局域網內的任何一個終端用IE瀏覽的方式即可實時掌握各變電站蓄電池的運行情況及其性能變化趨勢，為“設備狀態檢修”提供可靠依據，將“定期維護檢修”轉變為“狀態檢修”，從而實現對蓄電池組的科學化管理，系統的可靠運行。

? ? ? ??本方案實施后可以達到下面的效果：

? ? ? ??提前預警即將失效的蓄電池，排除潛在的隱患，確保UPS系統安全；

? ? ? ??無需進行定期的內阻、電壓手工測量，節約人力物力；

? ? ? ??即時發現充電故障，延長蓄電池組壽命。

? ? ? ??通過對數據的系統分析，積累不同品牌型號直流設備及蓄電池的實際運行經驗，作為選型參考。

? ? ? ??為達到以上目的，根據用戶需求,我公司研發了HDGC3920蓄電池在線監測系統。HDGC3920為一體化設計，已將電壓、內阻與控制功能設計在一個2U的機箱內，實現電壓內阻及數據處理功能，通過電流互感器采集電池組充放電電流。HDGC3920模塊上帶LCD顯示，可查詢實時數據與告警記錄，也可設置所有運行參數。HDGC3920模塊帶多種通信接口，支持MODBUS協議，第三方監測系統可通過發送命令讀取實時與歷史數據，可接入到直流屏監控主機中。

監測內容

? ? ? ??單體電壓、單體內阻、組壓、充放電電流、環境溫度、容量等。

設備固定

? ? ? ??HDGC3920模塊可以被安裝在標準的19英寸網絡柜內，也可安裝在電池柜上。

設備與電池間接線

? ? ? ??電壓采集線與內阻采集線已在工廠預制好，施工時需通過采集線將電池連接到采集單元與內阻單元上，每根采集線在電池端都帶有短路保護裝置。

顯示

? ? ? ??HDGC3920模塊上帶LCD顯示，可以查詢所有實時數據、實時告警及告警記錄，可以對運行參數進行設置。

? ? ? ??HDGC3920系統配置有專用的基于WINDOWS的監測軟件，可以訪問控制單元來讀取所有監測數據。也可以接入到第三方監測系統中，在統一的監測平臺上顯示，或者接入到直接屏監控主機中顯示。

告警

? ? ? ??當監測到蓄電池某個參數超，HDGC3920模塊LCD上會顯示告警內容，峰鳴器響，對應干接點閉合。

? ? ? ??如果安裝了基于WINDOWS的監測軟件，軟件會自動彈出告警界面。

? ? ? ??可將干接點接到第三方監測系統上，實現統一平臺告警。

? ? ? ??下圖為系統解決方案拓撲圖：

后臺軟件

? ? ? ??本方案將采用網絡版軟件，此軟件是基于B/S構架，采用SQL-SERVER數據庫，用戶通過IE瀏覽器即可查看數據。

系統優勢

a.高穩定性

? ? ? ??產品的穩定性設計需要實際應用經驗的積累，所以應用時間不長或應用不廣的產品往往會不穩定。恒電高測擁有近十年數以萬套設備的實際應用經驗，我們把這些經驗與技術應用到產品中，從設計上確保了產品的高穩定性。

b.高安全性

? ? ? ??(1)系統對充電系統和工作回路無任何干擾,電壓采集線不與被監測電池直接連接，中間由歐姆電阻連接，杜絕了測量電纜自身短路或模塊的故障帶來的電池自放電、現場出現火花、人員觸電、蓄電池的傷害等危險；采集單元各檢測通道應采用高阻抗輸入方式,檢測回路的電流小于微安級,對蓄電池無不良影響。

? ? ? ??(2)系統能完全獨立于被監測設備而正常工作，功耗低,對供電系統要求不高,不影響用戶正常供電線路。

? ? ? ??(3)具有防過壓、過流、高頻磁場干擾特性，要求系統工作電壓范圍寬,防過流、過壓能力強,系統設計有防浪涌電路,可在高頻強磁場工作環境下正常運行。

? ? ? ??(4)系統采用模塊化設計,模塊間的獨立性良好,在線可維護性強,在線維護時不影響被監測設備的正常工作。

? ? ? ??(5)系統應采用阻燃特性良好的元器件,使得系統本身的短路過流等原因造成的故障不會引起明火燃燒。

c.干擾性強

? ? ? ??目前大型UPS及高頻UPS應用越來越普遍，在電池上出現很強的紋波干擾非常常見。在一個UPS系統中，逆變器在逆變過程中會產生2次、4次與6次等紋波電流，這種紋波電流會倒灌到蓄電池上，干擾蓄電池監測設備的正常工作。

? ? ? ??我們專為此種應用設計了一個特殊的濾波電路，采用DSP+自動塌陷電路，這種電路能夠阻檔UPS產生的2次、4次與6次等紋波，而幾乎不影響有用的信號。這種產品已經在Emerson、Schneider與Eaton等品牌的大型ups系統上有數以千計的應用。

d.在線自動內阻測試技術

? ? ? ??擁有多循環在線內阻測試技術，此種技術可以實現完全自動在線測試內阻。

? ? ? ??其工作原理是將一組電池組分成多個循環，每次測量內阻時先對第一個循環進行放電，結束后再對第二個循環進行放電，直至后一個循環。在放電的同時，系統高速采集每節電池（或每單小組）的放電曲線，取得壓降后測出每節電池的內阻。放電負載采用了恒流負載，確保電壓變化時每次放電的電流不變。

? ? ? ??系統可以被設成間隔一定時間自動測量一次內阻，無需人工干預。

? ? ? ??所以此種測量方法的優勢是：

? ? ? ??◆ 自動測量，無須人工干預；

? ? ? ??◆ 準確快捷；

a.高精度電壓采集技術

? ? ? ??電壓檢測采用16位并行A/D轉換技術，無開關或繼電器切換，實現了高速及高穩定采集，精度可高達0.1%。采集單元前后級采用了光電隔離，避免前端對后端電路的干擾，系統安全可靠。

b.監測設備內置智能分析功能

? ? ? ??大部分的蓄電池監測產品都通過后臺軟件來分析數據，這種方式的好處是實現起來比較容易，但存在下面的缺點：

? ? ? ??與監測設備通信中斷或軟件死機不能正常接收數據時，分析的基礎數據會丟失，無法進行分析，造成整個系統癱瘓。

? ? ? ??如要將監測設備直接接入第三方監控系統時，就沒有分析功能或實現起來非常復雜。

? ? ? ??為了解決這個問題，恒電高測將分析功能內置到監測設備內，設備每月自動會對每節電池的電壓、內阻等進行分析，自動生成報告找出需要更換的電池并提出維護建議。使分析功能完全獨立于臺軟件，分析結果可以直接上傳給第三方監測系統。

c.大容量數據存儲空間

? ? ? ??監測設備可以對保存電壓、內阻、報警記錄及分析報告等，一旦后臺服務器出故障，也可確保關鍵數據不會丟失。

d.接入性好

? ? ? ? 監測設備可以完全獨立運行，無需后臺軟件支持，并能直接對數據進行分析生成分析報告，這些數據通過通訊口可以直接上傳給第三方監測系統，并提供RS232、RS485及網絡口同時支持嚴格的MODBUS規約，使系統接入變得極為簡單。