蓄電池全參數(shù)在線監(jiān)測方案

1、蓄電池在線監(jiān)測方案蓄電池全參數(shù)在線監(jiān)測方案目 錄1概述12監(jiān)控內(nèi)容13設(shè)備配置13.1主站部分13.2子站部分14監(jiān)控示意圖25監(jiān)控實(shí)現(xiàn)功能26產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)37主要模塊介紹47.1TA模塊47.2收斂模塊47.3TC模塊67.4轉(zhuǎn)換器68后臺軟件界面79產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢89.1高穩(wěn)定性89.2高安全性99.3抗干擾性強(qiáng)99.4在線自動內(nèi)阻測試技術(shù)99.5高精度電壓采集技術(shù)99.6監(jiān)測設(shè)備內(nèi)置智能分析功能99.7大容量數(shù)據(jù)存儲空間99.8接入性好910產(chǎn)品安裝1010.1TA模塊的安裝1010.2TC模塊、轉(zhuǎn)換器與收斂器的安裝與接線1010.3施工周期1111售后服務(wù)1111.1安裝調(diào)試服務(wù)1111

2、.2產(chǎn)品保修121 概述由于閥控鉛酸電池性能穩(wěn)定、自放電少、密封、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)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(fā)現(xiàn)電池在使用了三到四年后就會出現(xiàn)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(yùn)行后出現(xiàn)電池失水、負(fù)極板硫酸化、正極板腐蝕、熱失控等，導(dǎo)致容量衰退。廠商大力宣傳“免維護(hù)”電池和用戶維護(hù)麻痹，使得不少用戶得到慘痛的教訓(xùn)。在今天也很少有電池用戶對自己的后備電源系統(tǒng)有絕對的信心。目前，對蓄電池組的管理主要采用定期維護(hù)的方式。一般定期人工對電池的電壓、內(nèi)阻進(jìn)行測量，每一年或幾年對電池組進(jìn)行一次核對性放電。這種維護(hù)方式主要存在下

3、面的缺點(diǎn)：· 維護(hù)工作量大，導(dǎo)致維護(hù)人員不堪重負(fù)· 無法即時(shí)掌握蓄電池組運(yùn)行真實(shí)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)無法進(jìn)行系統(tǒng)的分析· 維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)較高為了能徹底解決以上問題，必須組建一個(gè)蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，對蓄電池的單體電壓、組壓、單體內(nèi)阻、電池內(nèi)部溫度等重要參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)某個(gè)參數(shù)有異?；蚱渥兓厔萦挟惓r(shí)立即告警，使管理維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題或潛在的隱患，及時(shí)進(jìn)行處理，保證UPS系統(tǒng)的可靠性與安全性。本方案實(shí)施后可以達(dá)到下面的效果：- 提前預(yù)警即將失效的蓄電池，排除潛在的隱患，確保UPS系統(tǒng)安全；- 無需進(jìn)行定期的內(nèi)阻、電壓手工測量，節(jié)約人力物力；- 即時(shí)發(fā)現(xiàn)充電故障，延長蓄電

4、池組壽命。- 通過對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，積累不同品牌型號設(shè)備及蓄電池的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，作為選型參考。 2 監(jiān)控內(nèi)容XX項(xiàng)目要求在線監(jiān)測蓄電池組，監(jiān)測內(nèi)容包括電池的單體電壓、單體內(nèi)阻、單體電池內(nèi)部溫度、組壓、環(huán)境溫度及充放電電流，并配置監(jiān)測軟件，遠(yuǎn)程讀取并顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)可接入到第三方監(jiān)控系統(tǒng)中。3 設(shè)備配置3.1 主站部分名稱型號規(guī)格數(shù)量服務(wù)器-待定1蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)軟件-6.0版13.2 子站部分序號設(shè)備名稱型號規(guī)格數(shù)量（套）配置明細(xì)數(shù)量（個(gè)）備注1蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)（B3G蓄電池監(jiān)測控制分析軟件V1.0）B3G-TH12V40S4CTDN4CM-01N收斂器4共計(jì)640塊電池，分為16組，每組4

5、0塊，205AHB3G-TH-12V電池采集單模塊640TC電流采集模塊16CTH轉(zhuǎn)換器8CS-A0電流互感器164 監(jiān)控示意圖根據(jù)項(xiàng)目需求本方案采用技術(shù)方案：B3G-TA蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)+蓄電池監(jiān)測數(shù)據(jù)管理軟件，方案的拓?fù)湟娤聢D。B3G-TA蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)，功能完善，配置齊全，穩(wěn)定可靠，抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能為：實(shí)時(shí)監(jiān)測總電壓、總電流、單體電池電壓、單體電池內(nèi)阻、單體電池溫度、環(huán)境溫度等，任何參數(shù)超出閥值后自動告警，并預(yù)警性能劣化的電池。每個(gè)電池配置一個(gè)B3G-TA模塊，監(jiān)測電池的電壓、內(nèi)阻與溫度，TA模塊間通過一根通信總線相互連接后接到收斂模塊上，收斂模塊輪

6、巡讀取每個(gè)TA模塊監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析、處理、保存與顯示，通過通信口上傳到監(jiān)控中心。5 監(jiān)控實(shí)現(xiàn)功能1、在線監(jiān)測電池的單體電壓、單體內(nèi)阻、單體電池內(nèi)部溫度、組壓、環(huán)境溫度及充放電電流。2、設(shè)備能自動定期測量電池的內(nèi)阻，無需人工干預(yù)。3、模塊帶LCD顯示屏，可以顯示所有監(jiān)測數(shù)據(jù)以及部分歷史數(shù)據(jù)。4、蓄電池組處在放電時(shí)，設(shè)備能自動記錄放電曲線及已放容量，可在設(shè)備及后臺軟件上查詢。5、設(shè)備能自動對每月的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成分析報(bào)告，提示哪些電池需要更換，可通過后臺軟件查看報(bào)告。6、設(shè)備可以記錄設(shè)備運(yùn)行過程中的各種事件，包括設(shè)備重啟、發(fā)生告警、內(nèi)阻自動測試等，可以通過監(jiān)測單元或后臺軟件查詢。7、設(shè)備

7、能保存一定量的數(shù)據(jù)，其中告警為100條、內(nèi)阻為一年、組壓電流為一個(gè)月、放電記錄為2次、分析報(bào)告為一年，后臺軟件可以保存至少兩年的完整的數(shù)據(jù)。8、單體電壓、組壓、單體內(nèi)阻、充放電電流、環(huán)境溫度、電池溫度超限時(shí)自動告警，告警閥值可設(shè)置。告警發(fā)生時(shí)設(shè)備發(fā)出告警聲音，紅色告警燈亮，干接點(diǎn)閉合，可通過設(shè)備查詢具體告警內(nèi)容。9、可通過設(shè)備修改運(yùn)行參數(shù)。10、設(shè)備可通過網(wǎng)絡(luò)口與后臺電腦連接，同時(shí)可通過RS485口將數(shù)據(jù)上傳給第三方監(jiān)測系統(tǒng)，支持MODBUS協(xié)議。11、后臺軟件能顯示所有的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并能以數(shù)據(jù)表格、柱狀圖、曲線的方式顯示。12、后臺軟件能記錄電池放電時(shí)的每節(jié)電池放電數(shù)據(jù)及放出容量，并可以將該此

8、放電單元導(dǎo)出成EXCEL表。13、后臺軟件能查詢?nèi)我鈺r(shí)間的告警記錄。14、所有數(shù)據(jù)可以直接打印或以EXCEL的方式導(dǎo)出。6 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)工作環(huán)境工作溫度： -550相對濕度： 590大氣壓強(qiáng)： 80110kPa電源要求85264VAC,100V370VDC監(jiān)測能力每組最大為300節(jié)，組數(shù)最多為4組監(jiān)測范圍2V、6V、12V電池，容量為30AH-1000AH保護(hù)電源回路帶防短路與反接、過壓保護(hù)，電壓采樣線帶限流保護(hù)，內(nèi)阻測試線帶保險(xiǎn)絲保護(hù)。測量范圍及精度組壓：20600V，0.3%+0.2V單體電壓：1.52.5V，0.1%+1mV 415V，0.1%+10mV單體電池內(nèi)阻:10065535 u

9、2%+3 u(2V電池,重復(fù)精度)2%+30u(6V、12V電池,重復(fù)精度)分辨率為3 u單體電池內(nèi)阻:10065535 u2%+3 u(2V電池,重復(fù)精度)2%+30u(6V、12V電池,重復(fù)精度)分辨率為3 u電池內(nèi)部溫度：-10+70， 0.5充放電電：0300A(可選),1%+0.5A環(huán)境溫度：-10+70，0.5干接點(diǎn)帶一個(gè)干接點(diǎn)，DC220V/1A絕緣耐壓 2000VAC安裝方法TA模塊可以直接安裝在電池上，收斂器可以安裝在19英寸機(jī)柜或墻上、柜面上。7 主要模塊介紹7.1 TA模塊TA模塊能監(jiān)測單只電池的電壓、內(nèi)阻與溫度，并通過通信口將數(shù)據(jù)上傳給收斂模塊，TA模塊本身不具備告警判

10、斷功能。TA模塊由電池供電，2V模塊最大功率小于0.15W，12V模塊小于0.25W。需要注意的是，2V模塊只能用在監(jiān)測2V的電池上，12V也一樣，否則會損壞模塊，接口說明如下圖。圖2-2-1編號名稱說明J1口接電池正負(fù)極。COM1/COM2口這兩個(gè)口內(nèi)部并列，為UART口，用于TA模塊間通信級連用。指示燈為黃綠雙色LED燈，綠燈為電源燈，黃燈為通信燈。7.2 收斂模塊收斂模塊可以從TA模塊中逐個(gè)讀取電壓、內(nèi)阻與溫度值，并進(jìn)行分析處理與顯示，每四組電池需要一個(gè)收斂模塊，具體功能如下：a、輪巡讀取每個(gè)TA模塊測得的電池電壓、內(nèi)阻與溫度值；b、帶LCD顯示，可查詢實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)及歷史告警記錄；c、可

11、設(shè)置上下限值與運(yùn)行參數(shù)；d、自動告警功能，告警時(shí)LED燈亮，蜂鳴器響，同時(shí)對應(yīng)干接點(diǎn)閉合；e、帶一個(gè)RS485與一個(gè)RS232上傳口，可接入到上位機(jī)，也可選配網(wǎng)絡(luò)口。編號名稱說明LCD顯示屏兩行中文顯示，122X32。按鍵共4個(gè)按鍵，“Esc”為退出鍵，“”“”為翻頁鍵， “Enter”為確認(rèn)鍵。指示燈POWER為電源燈，通電后常亮；A1亮表示有重要告警，A2亮表示有一般告警；E1亮?xí)r表示收斂模塊有故障，E2亮是表示收斂模塊與TA模塊通信有故障； Rx1/Tx1為COM1的數(shù)據(jù)收發(fā)燈，接收到數(shù)據(jù)時(shí)Rx1亮，發(fā)送出數(shù)據(jù)時(shí)Tx1亮，Rx2/Tx2、Rx3/Tx3、Rx4/Tx4、Rx5/Tx5、R

12、x6/Tx6分別對應(yīng)COM2、COM3、COM4、COM5與COM6。電源開關(guān)控制收斂模塊電源輸入。電源輸入口85264VAC輸入，模塊消耗功率最大不超過15W。地址撥碼設(shè)置收斂模塊地址用，最大允許地址為15。ISP1口更新內(nèi)部程序用。TEMP/ISP2口接環(huán)境溫度傳感器，同時(shí)也作為程序更新口。J1，J2，J3口干接點(diǎn)輸出，其中J1的1-2腳為設(shè)備故障，3-4腳為總告警但不包括設(shè)備故障，其余為保留。COM5口數(shù)據(jù)上傳口，接上位機(jī)，RS485，9腳為正5腳為負(fù)，波特率為19200BPS。COM6口數(shù)據(jù)上傳口，接上位機(jī)，RS232，2腳為發(fā)送3腳為接收1腳為地，波特率為19200BPS。COM1口

13、接轉(zhuǎn)換器到TA模塊，四芯，從左到右為B、A、+、-，B為RS485的-，A為RS485的+，波特率為4800BPS，+/-為DC12V電源的正負(fù)輸出。COM2口接轉(zhuǎn)換器到TA模塊，四芯，從左到右為B、A、+、-，B為RS485的-，A為RS485的+，波特率為4800BPS，+/-為DC12V電源的正負(fù)輸出。COM3口接監(jiān)測單元，四芯，從左到右為B、A、+、-，B為RS485的-，A為RS485的+，波特率為19200BPS，+/-為DC12V電源的正負(fù)輸出。COM4口數(shù)據(jù)上傳口，接上位機(jī)，RS422，1到4腳分別為T-、T+、R+、R-，波特率為19200BPS。網(wǎng)絡(luò)口10M/100M，RJ

14、45，與上位機(jī)通信用。接地點(diǎn)接機(jī)房地。7.3 TC模塊TC模塊能監(jiān)測一組電池的充放電電流與一個(gè)環(huán)境溫度，可通過UART口與收斂器進(jìn)行通信，一組電池需要一個(gè)TC模塊，接口說明如下圖。編號名稱說明J1口接電流互感器與環(huán)境溫度傳感器。指示燈為黃綠雙色LED燈，綠燈為電源燈，黃燈為通信燈。COM1/COM2口這兩個(gè)口內(nèi)部并列，為UART口，用于與TA模塊與轉(zhuǎn)換器間通信級連用。VIN口電源輸入口，DC8-13V，左正右負(fù)，由收斂模塊供電，最大功率小于2W。7.4 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器用來將TA模塊的UART口轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)的RS485口，接入到收斂模塊的COM1或COM2上，TA模塊不能直接與收斂模塊進(jìn)行通信。一般每

15、200個(gè)TA模塊需配置一個(gè)轉(zhuǎn)換器，接口說明如下圖。編號名稱說明通信電源口四芯，接收斂模塊的COM1或COM2口，從左到右為B、A、+、-，B為RS485的-，A為RS485的-，波特率為9600BPS，+/-為DC12V電源的正負(fù)輸入，最大消耗功率為0.3W。指示燈LED燈，綠燈為電源燈，黃燈為通信燈。COM1/COM2口這兩個(gè)口內(nèi)部并列，為UART口，用于與TA模塊級連用。8 后臺軟件界面本方案采用網(wǎng)絡(luò)版軟件，此軟件是基于B/S構(gòu)架，采用SQL-SERVER數(shù)據(jù)庫，用戶通過IE瀏覽器即可查看數(shù)據(jù)。主界面圖：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖：組壓電流曲線圖：9 產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢9.1 高穩(wěn)定性產(chǎn)品的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)需要實(shí)際應(yīng)

16、用經(jīng)驗(yàn)的積累，所以應(yīng)用時(shí)間不長或應(yīng)用不廣的產(chǎn)品往往會不穩(wěn)定?？萍紦碛薪陻?shù)以萬套設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在這一領(lǐng)域擁有二十多項(xiàng)專利技術(shù)，我們把這些經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品中，從設(shè)計(jì)上確保了產(chǎn)品的高穩(wěn)定性。科技還擁有完整的質(zhì)量保證體系與ERP管理系統(tǒng)，確保產(chǎn)品在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量得到有效的保證。9.2 高安全性(1)系統(tǒng)對充電系統(tǒng)和工作回路無任何干擾,電壓采集線不與被監(jiān)測電池直接連接，中間由歐姆電阻連接，徹底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(xiàn)場出現(xiàn)火花、人員觸電、蓄電池的傷害等危險(xiǎn)；采集單元各檢測通道應(yīng)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?zé)o不良影響。（2）系統(tǒng)能完

17、全獨(dú)立于被監(jiān)測設(shè)備而正常工作，功耗低,對供電系統(tǒng)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(tǒng)工作電壓范圍寬,防過流、過壓能力強(qiáng),系統(tǒng)設(shè)計(jì)有防浪涌電路,可在高頻強(qiáng)磁場工作環(huán)境下正常運(yùn)行。(4)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),模塊間的獨(dú)立性良好,在線可維護(hù)性強(qiáng),在線維護(hù)時(shí)不影響被監(jiān)測設(shè)備的正常工作。(5)系統(tǒng)應(yīng)采用阻燃特性良好的元器件,使得系統(tǒng)本身的短路過流等原因造成的故障不會引起明火燃燒。9.3 抗干擾性強(qiáng)目前大型UPS及高頻UPS應(yīng)用越來越普遍，在電池上出現(xiàn)很強(qiáng)的紋波干擾非常常見。在一個(gè)UPS系統(tǒng)中，逆變器在逆變過程中會產(chǎn)生2次、4次與6次等紋波電流，這種紋波電流會

18、倒灌到蓄電池上，干擾蓄電池監(jiān)測設(shè)備的正常工作。我們專為此種應(yīng)用設(shè)計(jì)了一個(gè)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(chǎn)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(chǎn)品已經(jīng)在Emerson、Schneider與Eaton等品牌的大型UPS系統(tǒng)上有數(shù)以千計(jì)的應(yīng)用。9.4 在線自動內(nèi)阻測試技術(shù)科技擁有多循環(huán)在線內(nèi)阻測試技術(shù)的獨(dú)家專利，此種技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)完全自動在線測試內(nèi)阻。9.5 高精度電壓采集技術(shù)電壓檢測采用16位并行A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，無開關(guān)或繼電器切換，實(shí)現(xiàn)了高速及高穩(wěn)定采集，精度可高達(dá)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，保證系統(tǒng)安全可靠

19、。9.6 監(jiān)測設(shè)備內(nèi)置智能分析功能大部分的蓄電池監(jiān)測產(chǎn)品都通過后臺軟件來分析數(shù)據(jù)，這種方式的好處是實(shí)現(xiàn)起來比較容易，但存在下面的缺點(diǎn)： - 與監(jiān)測設(shè)備通信中斷或軟件死機(jī)不能正常接收數(shù)據(jù)時(shí)，分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)會丟失，無法進(jìn)行分析，造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。 - 如要將監(jiān)測設(shè)備直接接入第三方監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，就沒有分析功能或?qū)崿F(xiàn)起來非常復(fù)雜。為了解決這個(gè)問題，科技將分析功能內(nèi)置到監(jiān)測設(shè)備內(nèi)，設(shè)備每月自動會對每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻等進(jìn)行分析，自動生成報(bào)告找出需要更換的電池并提出維護(hù)建議。使分析功能完全獨(dú)立于臺軟件，分析結(jié)果可以直接上傳給第三方監(jiān)測系統(tǒng)。9.7 大容量數(shù)據(jù)存儲空間監(jiān)測設(shè)備可以對保存電壓、內(nèi)阻、報(bào)警記錄及分

20、析報(bào)告等，一旦后臺服務(wù)器出故障，也可確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)不會丟失。9.8 接入性好監(jiān)測設(shè)備可以完全獨(dú)立運(yùn)行，無需后臺軟件支持，并能直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析生成分析報(bào)告，這些數(shù)據(jù)通過通訊口可以直接上傳給第三方監(jiān)測系統(tǒng)，并提供RS232、RS485及網(wǎng)絡(luò)口同時(shí)支持嚴(yán)格的MODBUS規(guī)約，使系統(tǒng)接入變得極為簡單。10 產(chǎn)品安裝與集中式蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)相比，本方案采用的B3G-TA蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)具有安裝方便、走線少、安全性高的特點(diǎn)。10.1 TA模塊的安裝每個(gè)電池需安裝一個(gè)TA模塊，可以貼到電池的側(cè)面或者正面，請按下面的方法安裝。安裝步驟說明將測試線中的黑色線接到電池負(fù)極將測試線中的紅色線接到電池正極將測試線另一端接

21、到TA模塊的J1口撕掉TA模塊反面的不干膠保護(hù)紙后粘到電池外殼上用通信線將該模塊與前一個(gè)模塊連接按照上面步驟在每個(gè)電池上安裝TA模塊，并用通信線將相鄰的模塊連接，需要注意的是電池編號必須與TA模塊地址一致。將測試線連接到J1口后，TA模塊的LED電源燈將點(diǎn)亮，模塊自動進(jìn)入工作狀態(tài)。TA模塊的地址范圍一般為1到300，超過300節(jié)電池時(shí)，TA模塊地址重新從1開始，同一通信總線上，地址不允許重復(fù)。因此，在監(jiān)測兩組電池，每組為300節(jié)電池時(shí)，連接第一組上的300個(gè)TA模塊的通信總線必須連接到收斂器的COM1口，第二組連接到收斂器的COM2口上。10.2 TC模塊、轉(zhuǎn)換器與收斂器的安裝與接線TC模塊與轉(zhuǎn)換器需要DC12V供電，從收斂模塊的COM1口或COM2口取電，具體安裝步驟如下：安裝步驟說明用通信線從最后或第一個(gè)TA模塊的COM1口連接到TC模塊的COM1口用通信線從TC模