一、  概述

在通信設(shè)備、電力二次設(shè)備及動力設(shè)備等系統(tǒng)中，蓄電池組是重要的儲能設(shè)備，它可保證通信設(shè)備及動力設(shè)備的不間斷供電。但如果不能妥善地管理使用蓄電池組，例如過充電、過放電及電池老化等現(xiàn)象都會導(dǎo)致電池?fù)p壞或電池容量急劇下降(即使只有一節(jié)電池性能惡化，也會嚴(yán)重影響整組電池的性能)，從而影響設(shè)備的正常供電。因此，及時可靠的對電池組進(jìn)行巡回檢測對于維護(hù)通信系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有十分重要的意義。

許多缺乏電池測試和維護(hù)計劃的電源系統(tǒng)用戶都已得到了這樣一個慘痛的教訓(xùn)，即:在市電斷電時,系統(tǒng)沒能維持幾分鐘就陷入癱瘓。

引起這一嚴(yán)重后果的因素源于蓄電池。很多電源系統(tǒng)用戶已經(jīng)意識到通過對電池實(shí)時監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)蓄電池潛在的危險。因此制定一個完整、有效、定期的蓄電池維護(hù)測試規(guī)程是非常重要的。從長遠(yuǎn)來看，不僅能確保系統(tǒng)安全運(yùn)行也可使您節(jié)約大量維護(hù)成本及不必要的損失。 

2004-2005年UPS蓄電池故障已經(jīng)引發(fā)了多起通信中斷重大事故，損失巨大。據(jù)統(tǒng)計分析，約60%的電源設(shè)備事故由蓄電池故障引起。因?yàn)樵趯?shí)際中：

蓄電池在線監(jiān)測管理就是要在電池運(yùn)行過程中把握電池的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)，確保蓄電池能夠提供足夠的后備動力。主要意義包括：改善蓄電池的使用條件，延長蓄電池的使用壽命；掌握蓄電池的當(dāng)前狀況，尤其是蓄電池的容量衰減；及時處理蓄電池問題，避免停電后設(shè)備癱瘓；避免盲目更換蓄電池，減少電池更換費(fèi)用；降低蓄電池現(xiàn)場維護(hù)費(fèi)用；便于集中監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理。

二、  蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

1.  系統(tǒng)簡介

西安光谷防務(wù)技術(shù)股份有限公司以其對蓄電池應(yīng)用行業(yè)的多年研究為基礎(chǔ)，采用蓄電池在線測試技術(shù)，開發(fā)了UPS專用蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，改變以往蓄電池測試方法，在蓄電池測試領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的改變，通過便捷在線內(nèi)阻測試，判斷每節(jié)蓄電池優(yōu)劣，*解決了蓄電池日常檢測及維護(hù)難的問題。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要是針對通信、動力系統(tǒng)中的蓄電池組及UPS進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析處理，及時判斷故障、提供維護(hù)建議及產(chǎn)生告警；對遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行遙控和調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)通信機(jī)房、端局的無人值守。采用現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)，其根本的目的是為了提高設(shè)備的維護(hù)和管理質(zhì)量，降低設(shè)備的維護(hù)成本，提高整體的工作效率，從而建立一套高可靠性、高效率的維護(hù)體系。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵設(shè)備擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，軟件自行開發(fā)，并提供開放型的接口協(xié)議，組網(wǎng)靈活，系統(tǒng)嚴(yán)格按照國家有關(guān)測試與維護(hù)規(guī)程要求規(guī)范開發(fā)，可廣泛應(yīng)用于通信、政府、電力、交通、、教育、鐵路、金融等領(lǐng)域。

2.   功能簡介

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測所有電池的實(shí)時參數(shù)：組壓、單體電壓、單體內(nèi)阻、容量、溫度、電流等，當(dāng)單體電壓、單體內(nèi)阻及系統(tǒng)發(fā)生異常時應(yīng)能發(fā)出聲光報警信號，報警記錄和歷史數(shù)據(jù)自動存儲并可查詢。

該系統(tǒng)具有專業(yè)軟件分析功能，自動生成報表，

該系統(tǒng)能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，并遠(yuǎn)程報警。

3.   蓄電池在線管理解決方案

3．1  用戶要求

?   遠(yuǎn)程集中在線測試電池的電壓、充放電電流、容量、內(nèi)阻、環(huán)境溫度等參數(shù)。

?   具有智能電池檢測，蓄電池單體監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)選用技術(shù)上成熟可靠、應(yīng)用廣泛的產(chǎn)品，應(yīng)能實(shí)時監(jiān)測所有電池的實(shí)時參數(shù)：組壓、單體電壓、環(huán)境溫度等，當(dāng)單體電壓及系統(tǒng)發(fā)生異常時應(yīng)能發(fā)出報警信號，報警記錄和歷史數(shù)據(jù)自動存儲并可查詢。具有專業(yè)軟件分析功能，自動生成報表。該系統(tǒng)還能通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程報警。

3．2  蓄電池在線管理解決方案

根據(jù)用戶提出的蓄電池監(jiān)測要求提供解決方案：(拓?fù)涫疽鈭D如下)

本方案蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)主要由CM主控單元﹑DM電壓內(nèi)阻模塊、TA電流模塊、TC溫度模塊組成

另根據(jù)用戶需要，可做到將DM電壓內(nèi)阻模塊采集到的每節(jié)電池的參數(shù)上傳給CM主控單元,并由CM主控單元通過TCP/IP方式接入局域網(wǎng)，服務(wù)器收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行分析處理并保存，另外通過其內(nèi)置的WEB頒布功能將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁的形式頒布出去。這樣網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電腦只要訪問這個網(wǎng)頁就可以查看現(xiàn)場蓄電池狀況。本方案基于的數(shù)據(jù)庫及WEB頒布技術(shù)，適合于在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)蓄電池組遠(yuǎn)程報警和遠(yuǎn)程在線實(shí)時監(jiān)測。終端無需在電腦上安裝專用的軟件。

4.  技術(shù)優(yōu)勢

    當(dāng)前電源用戶對蓄電池的性能評估一般都采用整組電池核對性放電和蓄電池單體電壓巡檢,不可否認(rèn)核對性放電是一種驗(yàn)證電池性能的方法,但是大多數(shù)電池用戶認(rèn)為進(jìn)行這種類型的測試是工作既復(fù)雜又費(fèi)錢費(fèi)力。

由于浮充狀態(tài)下的電壓并不能真正反映蓄電池內(nèi)在健康狀況(如下實(shí)例)。通過測量電池的內(nèi)阻來確定電池的狀態(tài)被證明是非?？煽康姆椒ǎ虼诵铍姵貎?nèi)阻測試已成為核對性放電測試的廉價補(bǔ)充或替代手段,蓄電池維護(hù)中的，也是快捷有效的維護(hù)方法之一。通過內(nèi)阻參數(shù)來預(yù)測電池的性能在蓄電池測試領(lǐng)域也是一次技術(shù)重大變革。

如圖所示(實(shí)測例子)，3號電池在浮充時測得的電壓在正常范圍，但測量其內(nèi)阻發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離標(biāo)準(zhǔn)范圍，做核對放電發(fā)現(xiàn)容量已已低于標(biāo)稱容量的80%。

GT-AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)采用直流內(nèi)阻在線測試技術(shù)，此項技術(shù)包含了：在線測試技術(shù)，特征點(diǎn)高速捕捉，多重保護(hù)及自檢功能。因此*有效解決了在線、安全、準(zhǔn)確測得蓄電池內(nèi)阻存在技術(shù)難題。測試過程無須將充電機(jī)與蓄電池組斷開，不影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行，測試不受充電機(jī)紋波及外界環(huán)境干擾，數(shù)據(jù)測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定。

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。另外系統(tǒng)采用了*方便的較準(zhǔn)技術(shù)，通過后臺軟件即可對每路電壓采集電路進(jìn)行自動校準(zhǔn)，無需對硬件進(jìn)行任何操作

5.   系統(tǒng)軟件主要界面

5．1  實(shí)時監(jiān)測——詳細(xì)數(shù)據(jù)：

此界面以數(shù)據(jù)形式顯示，數(shù)據(jù)可以以EXCEL導(dǎo)出編輯。顯示參數(shù)有：組壓，單體電壓和電壓序號、單體內(nèi)阻序號、電流、環(huán)境溫度及列表顯示每節(jié)蓄電池的電壓值和內(nèi)阻值。

5．2  實(shí)時監(jiān)測——內(nèi)阻柱狀圖：

此界面以柱狀圖形式顯示，當(dāng)某節(jié)蓄電池內(nèi)阻超出閥值，整條柱狀顯紅色；鼠標(biāo)移到每條柱狀時會顯示單節(jié)電池序號和內(nèi)阻值；

5．3  實(shí)時監(jiān)測——電壓柱狀圖：

此界面以柱狀圖形式顯示，當(dāng)某節(jié)蓄電池電壓超上限和下限閥值，整條柱狀顯紅色；鼠標(biāo)移到每條柱狀時會顯示單節(jié)電池序號和電壓值；

5．4  月報表——每月自動生成月報表

綜合國內(nèi)外專家經(jīng)驗(yàn)值和多年蓄電池內(nèi)阻測試經(jīng)驗(yàn)分析報表。自動分析并提示哪些蓄電池需活化或哪些蓄電池需更換。

5．5  內(nèi)阻歷史記錄

歷史數(shù)據(jù)可追溯5-10內(nèi)年的數(shù)據(jù)(記錄硬件大小決定)。

6.   測試單元說明

6.1  CM主控單元：

?  CM主控單元用于站端控制套系統(tǒng)工作，包括數(shù)據(jù)通訊、控制、智能管理分析功能實(shí)現(xiàn)，主模塊同時完成與遠(yuǎn)端計算機(jī)交互。具有人機(jī)交換鍵盤、液晶顯示、重要與一般報警指示、數(shù)據(jù)存儲和通信功能。

?  每個CM主控單元可管理4組且每組小于200個TA模塊。

?  單元與單元RS485通訊，可任意擴(kuò)展；

?  采用*電子高速、高精度采集技術(shù)；

6.2  DM電壓內(nèi)阻單元：DM電壓內(nèi)阻單元

?  每天24小時在線監(jiān)測，隨時發(fā)現(xiàn)性能劣化的電池

?  每個模塊監(jiān)測一節(jié)電池，監(jiān)測電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度，符合ANSI/TIA-942標(biāo)準(zhǔn)要求

?  提供專用后臺軟件，隨時掌握電池運(yùn)行情況

?  模塊帶光電隔離，支持MODBUS協(xié)議，極易接入第三方監(jiān)控系統(tǒng)

?  安裝極其簡單，只需正負(fù)極各接一根線，無需專門培訓(xùn)就能安裝

?  配置靈活，維護(hù)方便，低成本解決方案

6.3  TC溫度單元

?  可環(huán)境溫度

6.4  TA電流單元

?  監(jiān)測電池組電流

三、  系統(tǒng)配置

1.   CM主控單元

2.   DM電壓內(nèi)阻單元

3.   TC溫度單元

4.   TA電流單元 

5.   安裝材料

6.   AMS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)軟件 

1.   工作環(huán)境 

工作溫度： -5℃～50℃

相對濕度： 5％～90％

大氣壓強(qiáng)： 80～110kPa

2.        電源要求

DM電壓內(nèi)阻單元：直接從被監(jiān)測電池取電，正常工作時吸收電流小于60mA(2V模塊)或25mA(12V模塊)

TA電流單元：DC8～13V供電，2W

TC溫度單元： DC8～13V供電，2W
CM主控單元：85～264VAC,100V～370VDC, 15W

3.   監(jiān)測能力

每組為200節(jié)，一個收斂模塊最多管理四組電池

4.   監(jiān)測范圍

2V、12V電池，容量為30AH~2000AH

5.   通信接口

DM電壓內(nèi)阻單元：UART口，支持MODBUS協(xié)議，每個UART總線最多支持200個設(shè)備

CM主控單元：帶RS485、RS232及10/100M 網(wǎng)絡(luò)口，支持MODBUS協(xié)議

6.   絕緣耐壓

2000VAC

7.   測量范圍及精度

組壓：20～600V，±(0.5%+0.2V)

單體電壓：1.5～2.5V，±(0.1%+1mV)

9～15V，±(0.1%+10mV)

單體電池內(nèi)阻：100～65535uΩ ±(2%+3 uΩ)(2V電池,重復(fù)精度)

±(2%+30uΩ)(6V、12V電池,重復(fù)精度)

分辨率為3 uΩ

8.   保護(hù)

測量回路與電源回路帶保險絲

9.   耐久性&認(rèn)證

MTBF：100,000小時   CE，ROSH認(rèn)證 

10. 安裝方法

DM單元/TA單元/TC單元：直接粘貼到電池上或安裝到固定條上

CM主控電源：19英寸機(jī)柜或電池架上固定 

11. 重量

DM電壓內(nèi)阻單元 115g，  TA電流單元  115g ， TC溫度單元120g

CM主控單元 2.5Kgs

1.   在線檢測每節(jié)蓄電池內(nèi)阻；

2.   在線實(shí)時監(jiān)測單體電池電壓﹑總電壓、電流﹑環(huán)境溫度；

3.   總電壓、單體電壓、溫度超出報警值自動報警，閥值可設(shè)定；

4.   保存每次監(jiān)測數(shù)據(jù)，24小時可查詢?nèi)我鈺r刻數(shù)據(jù)；

5.   具有專業(yè)分析管理軟件，自動生成月報表并可打印。月報表顯現(xiàn)每節(jié)電池在當(dāng)月運(yùn)行中電壓變化情況和報警記錄，發(fā)生、運(yùn)行事件；

6.   能自動判斷蓄電池組測試結(jié)果，提示某序號蓄電池發(fā)生電壓異常，建議需要某序號蓄電池實(shí)現(xiàn)電池活化，建議需要某序號蓄電池及時更換；

7.   系統(tǒng)可擴(kuò)展強(qiáng)，如后續(xù)添加蓄電池組監(jiān)測均可方便加入統(tǒng)一管理。