摘要  UPS蓄电池的正常维护和准确检测是至关重要的，可提高业务运行的安全性、可靠性。文中介绍了蓄电池在线监测系统在电池维护中的应用。

1   UPS蓄电池维护的重要性

  
   UPS是许多行业负载的动力保证,维持供电的连续性和供电系统的安全性,UPS时刻发挥着重要的安全保障作用,蓄电池是UPS的重要组成部分,蓄电池作为动力提供的最后保障,无疑是UPS中的最后一道保险,其质量的好坏直接关系到UPS是否能够正常工作。根据调查统计,UPS无法正常供电所引发的事故分析发现,其中有50%以上事故是由于蓄电池故障引发的,蓄电池是UPS事故发生率居高不下的一个环节,由此可见提高蓄电池运行安全可靠的必要性和迫切性。

  
   UPS蓄电池普遍缺乏正确的日常维护和准确的检测手段,这为以后UPS正常供电留下了重大安全隐患,有部分用户通常是等到事故发生,才知道是蓄电池出现故障无法正常供电了。如何提高UPS中蓄电池监测管理手段和水平,降低或杜绝蓄电池事故发生率,无疑对于用户具有很高的经济价值。提高UPS蓄电池运行的安全可靠性,是目前困扰用户普遍存在的难题。

2   UPS蓄电池维护现状及安全隐患

   (1)蓄电池寿命无法达到设计要求，在实际应用中，蓄电池往往在使用一年后就开始出现劣化，使用超过3年的蓄电池劣化程度非常严重，几乎很少能够达到标称容量。这其中存在两个方面的问题，一是蓄电池厂家对于蓄电池的使用寿命年限规定在较为理想的状态下预测的；二是在使用中没有有效地进行蓄电池的管理及维护，造成蓄电池的早期劣化，没有及时发现落后电池，致使劣化积累、加剧，容量累积亏损导致蓄电池过早报废。

   (2)对于蓄电池的充放电缺乏记录及监控,蓄电池运行情况不明。

   (3)由于没有良好的手段及管理,蓄电池的使用者对于蓄电池运行情况缺乏足够的了解,特别是对于蓄电池历史数据的整理及分析。而这些数据的整理与分析需要较强的专业知识。

   (4)对于蓄电池性能状况不明,特别是对UPS蓄电池是否具备瞬间大电流供电能力不了解。

   (5)对于蓄电池性能状况,如蓄电池的电压均衡性、当前容量,无法实时了解。

   (6)缺乏温度补偿及环境温度的监测。

   (7)UPS蓄电池缺乏检测手段和维护仪表,重视程度不足。

   (8)目前有相当多蓄电池的维护人员,受到误导,认为“免维护”就是不需要维护。认为使用三年到期就更换电池的措施能一劳永逸地解决并代替维护检测。

3   成功应用案例

使用部门一:福建电力公司调度通信中心机房
地点:福建电力新大楼28层
UPS:爱克赛PW9315,工频200kVA 
蓄电池:2组210节2V、1000Ah荷贝克电池
监控:台湾群菱BCSU-240C蓄电池在线监控2台
使用部门二:福建电力公司科技信息中心机房
地点:福建电力新大楼5层
UPS:爱克赛PW9390,高频160kVA 
蓄电池:2组240节2V、600Ah荷贝克电池
监控:台湾群菱BCSU-240C蓄电池在线监控2台

 

4   BCSU-240C系列蓄电池监测管理系统的功能

4.1   主机的主要功能

   (1)主机带有LCD显示屏,能实时查看现场各项监控数据,方便现场的管理。

   
   (2)主机带有输入控制键盘,能直接在主机输入参数设定,能查看数据。

   (3)主机实时显示电池的总电压、总电流、每节电池的电压、温度、最高4节单体电压、最低4节单体电池、电池的工作状态等信息。

   (4)多种异常报警功能:总电压异常、电流异常、温度异常、单体电压异常、内阻异常、模块通讯异常、浮充电压异常等报警。

   (5)自动识别电池组的工作状态,显示电池处于浮充、放电、均充等状态。

   (6)充放电过程数据存储记录功能:能自动记录8次10小时以上的电池充放电数据。

   (7)内阻测试及数据记录:只要电池处于放电状态,立即测试每节电池的内阻数据。

   (8)记录并存储蓄电池在运行过程中发生的异常事件, 能查询30次历史报警和实时报警功能。

   (9)及时发现落后电池,提前预报蓄电池失效趋势。

   (10)主机带有USB数据转存接口,方便现场读取数据。

   (11)报告输入输出功能。

   (12)配合充放电仪进行电池放电活化功能。

   (13)带有RS232、RS485、RJ45通讯端口。

   (14)主机电源:交流220V或者直流48V。

   (15)单体电池数据采集,使用模块化设计,每个模块能监测24节电池,仪表能监测240节。

   (16)主机和模块之间连接使用网线。

 

4.2   后台软件的主要功能

   (1)实时显示电池的总电压、总电流、每节电池的电压、温度、最高4节单体电压、最低4节单体电池、电池的工作状态等信息。

   (2)显示:总电压曲线、电流曲线、单体电池曲线、特性比较图、电压条形图、温度曲线图、容量分析表、内阻分析表、数据表格。

   (3)内阻分析功能:当电池放电时自动测试每节单体电池内阻值。

   (4)通过剩余容量等参数,及时反映蓄电池健康状态。

   (5)多种异常报警功能:总电压异常、电流异常、温度异常、单体电压异常、模块通讯异常、浮充电压异常等报警。

   (6)对主机进行参数设定功能。

   (7)异常报警查询功能 。

   (8)读取历史放电数据功能。

   (9)自动生成并打印蓄电池充放电报告功能。

   (10)自动分析电池的容量,并对落后电池提出处理建议。

   (11)远程登录功能。

 

5   BCSU-240连接方式简图(见图1)

                                         

 

6   BCSU-240主要电气技术指标(见表1)

 

7   BCSU系列蓄电池监测管理系统的构成

                                                   

 
蓄电池监测管理系统结构如图2所示。

 

 

  
   图中,监测主机利用电流传感器及其放大通道采集电池组电流;利用温度传感器及其放大通道采集环境温度。由计算机控制电流激励波形,采用数字信号处理技术解决在线测量抗*问题。可有效去除充电机和用电负载对仪表主机测量的影响。对单体电池电压、温度进行采样,精度软件标定,可控均衡放电。用于数据传输、数据处理及人机界面控制,具有汉字显示面板、操作键盘、测量模块控制口、RS232/RS485(或RJ45)接口、声光报警及报警输出控制接点。实时显示电池测量数据,智能化数据分析,电池出现异常时及时报警。通过PC监测软件联机可实现远程管理和集中监控,更可与其它动力环境集中监控系统快速连接。

 

8   BCSU-240C系列蓄电池监测管理系统安全特性

 

   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统在设计上充分考虑了各类使用场合及各类意外事故对系统本身及同系统配套使用的各类设备冲击,采用了多种抗冲击、高容错的手段,完全采用高性能的元器件,使得系统具有很高的安全特性。

 

   BCSU-240C UPS系列蓄电池在线监测管理系统具有自检功能。

 

   BCSU-240C UPS系列蓄电池在线监测管理系统具有很好的独立运行能力,不受用户系统的工作状况影响,也不影响用户系统的工作状态。

(1)系统容错性

  
   仪表对充电系统和工作回路无任何*,模块同蓄电池的连接部分均有防过流保险(1A),避免连接导线自身短路或模块的故障对蓄电池的造成伤害。

  
   检测模块各检测通道均采用高阻抗输入方式,检测回路的电流小于微安级,对蓄电池无任何不良影响。

  
   模块同蓄电池的连接采用单线连接方式,连接端都安装过电流保险(0.5A),避免连接导线自身短路或模块的故障对蓄电池造成伤害。

   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统采用小功率元器件设计,系统工作功耗低,对用户供电系统要求不高,不影响用户供电线路。

系统完全独立于用户设备工作。

(2)具有防过压过流高频磁场*特性

  
   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统采用先进的电源变换技术,工作电压范围宽,防过流过压能力强,系统设计有防浪涌电路,可在高频强磁场工作环境下正常运行。

(3)电磁兼容性

  BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统在电路设计及结构设计上充分考虑电磁兼容的特性,电磁辐射量小于国家标准。
   系统采用金属外壳,具有很好的屏蔽效果。系统本身对外界无任何电磁*。

(4)在线可维护性

  
   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统采用模块化设计,模块独立性良好,在线维护性强,在线维护不影响用户系统的正常工作。

(5)阻燃性

  
   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统采用阻燃特性良好的元器件,系统本身的短路过流等原因造成的故障不会引起明火燃烧。

(6)防爆性

  
   BCSU-240C系列蓄电池在线监测管理系统采用电子式继电器,无通道切换火花,无产生明火接触连接器件,可用于高防爆要求的石油化工等行业。

9   免费服务

  
   任何标准型仪表都可以为终端用户提供免费试用、免费测试服务,根据用户特殊现场需要免费提供量身定做的设计服务。

10   UPS与电池维护新观念

  
   在UPS行业中,通常将蓄电池比喻为不间断供电系统的心脏,各用户要从确保运行质量、生产安全和财产安全的角度来重视蓄电池的维护工作。有了这个观念,购置蓄电池维护仪表不再是消费性的开支,而是一种对安全的长期投资。

  
   只要所购置的蓄电池在线监测维护仪表能够帮助找到一个故障隐患,避免一次供电中断事故的发生,挽回一次系统中断的严重损失及巨大影响,那么所有购置仪表的前期投资及成本就会在瞬间得到收回。