一、背景:
現(xiàn)代社會(huì)不能停電的場(chǎng)合越來(lái)越多,很多關(guān)鍵設(shè)備都配置了應(yīng)急后備電源,防止市電突然中斷時(shí)關(guān)鍵設(shè)備斷電而造成事故。目前常用的后備電源主要有通信電源、UPS、EPS、直流操作電源、高壓直流電源等,基本都還是采用閥控式密封鉛酸蓄電池作為應(yīng)急儲(chǔ)能設(shè)備。
閥控式密封鉛酸蓄電池屬于危險(xiǎn)化學(xué)品,使用過(guò)程中容易發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。
閥控式密封鉛酸蓄電池是電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置,對(duì)使用環(huán)境的溫度、充放電電壓、電流、時(shí)間、頻率、電池組的一致性及安裝和存放等都有嚴(yán)格的要求,實(shí)際使用中很容易發(fā)生電池故障。包括:硫化、干涸、爬酸、漏液、鼓脹變形、內(nèi)部短路、開路、連接松動(dòng)、熱失控等。最終導(dǎo)致電池容量下降,壽命縮短。嚴(yán)重時(shí)還可能引起火災(zāi)和爆炸。
后備電源中蓄電池一般都是成組使用,并采用長(zhǎng)期在線浮充方式運(yùn)行,電池組本身為非智能啞設(shè)備幾乎沒(méi)有任何故障預(yù)警、告警和自我保護(hù)功能。被動(dòng)接受充電和放電。目前幾乎所有類型的后備電源都只對(duì)整組電池進(jìn)行簡(jiǎn)單的充放電管理,電源本身并不了解電池組的具體情況,尤其是單體電池狀況。而電池組是串聯(lián)結(jié)構(gòu),其中任何一節(jié)電池發(fā)生故障輕則會(huì)逐步拖垮整組電池,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電池組提前退出運(yùn)行而導(dǎo)致失電事故,甚至還可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。為了確保關(guān)鍵設(shè)備的供電安全,必須針對(duì)后備電源中的蓄電池組進(jìn)行嚴(yán)格的日常檢測(cè)和維護(hù)。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是為了代替和減少人工巡檢工作量,提高蓄電池日常檢測(cè)和維護(hù)水平而慢慢發(fā)展起來(lái)的。
隨著智能社會(huì)的快速發(fā)展,應(yīng)急后備電源市場(chǎng)每年都在快速增長(zhǎng),越來(lái)越多的蓄電池組需要檢測(cè)和維護(hù)。到目前為止還有大量的蓄電池缺乏智能檢測(cè)和維護(hù)手段,需要大量的人工巡檢和維護(hù),由于人工巡檢的及時(shí)性和準(zhǔn)確性無(wú)法保證,還有很多電池組雖然安裝了電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)但監(jiān)測(cè)的指標(biāo)不全面,檢測(cè)精度不符合要求無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障電池,存在安全隱患,每年都有很多由于電池故障而引發(fā)的供電安全事故。因此有很多行業(yè)都在制定蓄電池在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),積極推動(dòng)蓄電池在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品向更準(zhǔn)確、更智能、更高效的方向發(fā)展。
閥控式密封鉛酸蓄電池屬于危險(xiǎn)化學(xué)品,使用過(guò)程中容易發(fā)生火災(zāi)甚至爆炸。
閥控式密封鉛酸蓄電池是電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置,對(duì)使用環(huán)境的溫度、充放電電壓、電流、時(shí)間、頻率、電池組的一致性及安裝和存放等都有嚴(yán)格的要求,實(shí)際使用中很容易發(fā)生電池故障。包括:硫化、干涸、爬酸、漏液、鼓脹變形、內(nèi)部短路、開路、連接松動(dòng)、熱失控等。最終導(dǎo)致電池容量下降,壽命縮短。嚴(yán)重時(shí)還可能引起火災(zāi)和爆炸。
后備電源中蓄電池一般都是成組使用,并采用長(zhǎng)期在線浮充方式運(yùn)行,電池組本身為非智能啞設(shè)備幾乎沒(méi)有任何故障預(yù)警、告警和自我保護(hù)功能。被動(dòng)接受充電和放電。目前幾乎所有類型的后備電源都只對(duì)整組電池進(jìn)行簡(jiǎn)單的充放電管理,電源本身并不了解電池組的具體情況,尤其是單體電池狀況。而電池組是串聯(lián)結(jié)構(gòu),其中任何一節(jié)電池發(fā)生故障輕則會(huì)逐步拖垮整組電池,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電池組提前退出運(yùn)行而導(dǎo)致失電事故,甚至還可能導(dǎo)致火災(zāi)和爆炸事故。為了確保關(guān)鍵設(shè)備的供電安全,必須針對(duì)后備電源中的蓄電池組進(jìn)行嚴(yán)格的日常檢測(cè)和維護(hù)。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是為了代替和減少人工巡檢工作量,提高蓄電池日常檢測(cè)和維護(hù)水平而慢慢發(fā)展起來(lái)的。
隨著智能社會(huì)的快速發(fā)展,應(yīng)急后備電源市場(chǎng)每年都在快速增長(zhǎng),越來(lái)越多的蓄電池組需要檢測(cè)和維護(hù)。到目前為止還有大量的蓄電池缺乏智能檢測(cè)和維護(hù)手段,需要大量的人工巡檢和維護(hù),由于人工巡檢的及時(shí)性和準(zhǔn)確性無(wú)法保證,還有很多電池組雖然安裝了電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)但監(jiān)測(cè)的指標(biāo)不全面,檢測(cè)精度不符合要求無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)故障電池,存在安全隱患,每年都有很多由于電池故障而引發(fā)的供電安全事故。因此有很多行業(yè)都在制定蓄電池在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),積極推動(dòng)蓄電池在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品向更準(zhǔn)確、更智能、更高效的方向發(fā)展。
二、蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用:
1、 實(shí)現(xiàn)蓄電池的智能管理;
2、 掌控安全風(fēng)險(xiǎn);
3、 簡(jiǎn)化蓄電池日常維護(hù)工作;
4、 減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
2、 掌控安全風(fēng)險(xiǎn);
3、 簡(jiǎn)化蓄電池日常維護(hù)工作;
4、 減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
三、蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展階段:
1、蓄電池組智能巡檢儀(階段)
早期加裝在后備電源蓄電池組上對(duì)電池組總電壓、充放電電流和各單體電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),可以大量減少人工巡檢過(guò)程中對(duì)單體電壓測(cè)量工作,同時(shí)在電池充放電過(guò)程中對(duì)過(guò)充電和過(guò)放電進(jìn)行告警。
主要是作為人工巡檢工作的輔助工具存在。
實(shí)現(xiàn)方式是在電池組上加裝單體電壓采集模塊、霍爾電流傳感器和具有液晶顯示的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī),總電壓一般采用單體電壓累加方式獲取。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就地顯示,現(xiàn)場(chǎng)聲光告警。一般不統(tǒng)一組網(wǎng)監(jiān)測(cè),有些也會(huì)接入到動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中。
存在的問(wèn)題主要是功能過(guò)于簡(jiǎn)單,智能化程度不高,誤告警較多,單體監(jiān)測(cè)模塊基本都采用集中式模塊(一組電池一個(gè)集中模塊或一個(gè)集中模塊監(jiān)測(cè)多節(jié)電池),電壓采集線纜必須采用耐壓等級(jí)足夠的阻燃線,并且在線纜前端5公分處采用一次性過(guò)流保險(xiǎn)進(jìn)行隔離,防止短路。使用安裝和后期維護(hù)比較復(fù)雜。
這個(gè)產(chǎn)品存在的時(shí)間很長(zhǎng)到現(xiàn)在有十幾年時(shí)間了,目前還有很多后備電源設(shè)計(jì)上都帶有蓄電池智能巡檢儀。
主要是作為人工巡檢工作的輔助工具存在。
實(shí)現(xiàn)方式是在電池組上加裝單體電壓采集模塊、霍爾電流傳感器和具有液晶顯示的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī),總電壓一般采用單體電壓累加方式獲取。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就地顯示,現(xiàn)場(chǎng)聲光告警。一般不統(tǒng)一組網(wǎng)監(jiān)測(cè),有些也會(huì)接入到動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中。
存在的問(wèn)題主要是功能過(guò)于簡(jiǎn)單,智能化程度不高,誤告警較多,單體監(jiān)測(cè)模塊基本都采用集中式模塊(一組電池一個(gè)集中模塊或一個(gè)集中模塊監(jiān)測(cè)多節(jié)電池),電壓采集線纜必須采用耐壓等級(jí)足夠的阻燃線,并且在線纜前端5公分處采用一次性過(guò)流保險(xiǎn)進(jìn)行隔離,防止短路。使用安裝和后期維護(hù)比較復(fù)雜。
這個(gè)產(chǎn)品存在的時(shí)間很長(zhǎng)到現(xiàn)在有十幾年時(shí)間了,目前還有很多后備電源設(shè)計(jì)上都帶有蓄電池智能巡檢儀。
2、蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)(階段)
蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)是從蓄電池巡檢儀升級(jí)發(fā)展起來(lái)的,在原來(lái)總電壓、電流、各單體電壓監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上增加了蓄電池單體內(nèi)阻和溫度指標(biāo)的監(jiān)測(cè),并實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一組網(wǎng)監(jiān)測(cè)功能。單體電池監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)方式上也由原來(lái)的集中模塊發(fā)展到單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊(每節(jié)電池一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊),在現(xiàn)場(chǎng)安裝和后期維護(hù)方面簡(jiǎn)化了很多,總電壓一般也是采用單體電壓累加方式獲取。
電池內(nèi)阻是判斷電池故障和容量可靠性的重要指標(biāo),可以在浮充狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試,對(duì)長(zhǎng)期浮充電池而言電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)非常重要,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了單體溫度監(jiān)測(cè)可以監(jiān)測(cè)電池發(fā)熱現(xiàn)象,有效預(yù)防電池?zé)崾Э兀乐挂螂姵剡^(guò)熱而引起火災(zāi)事故。該系統(tǒng)提供后臺(tái)監(jiān)控分析軟件,可以對(duì)被測(cè)電池進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、智能管理和數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程告警和電池故障分析功能。
因此蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)也就成為了蓄電池巡檢和維護(hù)的重要輔助決策工具。
但是蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展比較緩慢,主要原因是內(nèi)阻屬于微小參數(shù),需要進(jìn)行高精密測(cè)量,尤其在電池組浮充時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)阻會(huì)受到充電機(jī)紋波干擾,內(nèi)阻監(jiān)測(cè)的難度大大增加。實(shí)際上真正能準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常少。大多數(shù)內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)阻測(cè)量精度不符合要求,不能真實(shí)測(cè)量電池內(nèi)阻。反而影響維護(hù)決策。同時(shí)由于抗干擾能力不足經(jīng)常發(fā)生誤告警。
采用單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊雖然簡(jiǎn)化了安裝,但是通信時(shí)間大大增長(zhǎng),整組電池?cái)?shù)據(jù)刷新率下降,數(shù)據(jù)的及時(shí)性變差,在監(jiān)測(cè)的電池?cái)?shù)據(jù)較多時(shí),會(huì)產(chǎn)生延遲告警現(xiàn)象,尤其是在充放電時(shí)由于數(shù)據(jù)采集不同步,無(wú)法進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析。
大多數(shù)單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊采用被測(cè)電池供電,會(huì)導(dǎo)致電池一致性變差,還會(huì)使電池長(zhǎng)期小電流放電而損傷,沒(méi)有浮充的電池更會(huì)因長(zhǎng)期小電流放電而報(bào)廢。在內(nèi)阻測(cè)試時(shí)需要對(duì)電池進(jìn)行放電操作,監(jiān)測(cè)模塊本身需要做過(guò)壓、過(guò)流、短路和過(guò)溫保護(hù),否則容易引發(fā)安全事故。
基本上還需要進(jìn)行放電或容量試驗(yàn)來(lái)最終判斷電池故障和容量的可靠性。
電池內(nèi)阻是判斷電池故障和容量可靠性的重要指標(biāo),可以在浮充狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試,對(duì)長(zhǎng)期浮充電池而言電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)非常重要,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了單體溫度監(jiān)測(cè)可以監(jiān)測(cè)電池發(fā)熱現(xiàn)象,有效預(yù)防電池?zé)崾Э兀乐挂螂姵剡^(guò)熱而引起火災(zāi)事故。該系統(tǒng)提供后臺(tái)監(jiān)控分析軟件,可以對(duì)被測(cè)電池進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、智能管理和數(shù)據(jù)分析。實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程告警和電池故障分析功能。
因此蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)也就成為了蓄電池巡檢和維護(hù)的重要輔助決策工具。
但是蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展比較緩慢,主要原因是內(nèi)阻屬于微小參數(shù),需要進(jìn)行高精密測(cè)量,尤其在電池組浮充時(shí)測(cè)量?jī)?nèi)阻會(huì)受到充電機(jī)紋波干擾,內(nèi)阻監(jiān)測(cè)的難度大大增加。實(shí)際上真正能準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)非常少。大多數(shù)內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)阻測(cè)量精度不符合要求,不能真實(shí)測(cè)量電池內(nèi)阻。反而影響維護(hù)決策。同時(shí)由于抗干擾能力不足經(jīng)常發(fā)生誤告警。
采用單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊雖然簡(jiǎn)化了安裝,但是通信時(shí)間大大增長(zhǎng),整組電池?cái)?shù)據(jù)刷新率下降,數(shù)據(jù)的及時(shí)性變差,在監(jiān)測(cè)的電池?cái)?shù)據(jù)較多時(shí),會(huì)產(chǎn)生延遲告警現(xiàn)象,尤其是在充放電時(shí)由于數(shù)據(jù)采集不同步,無(wú)法進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)分析。
大多數(shù)單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊采用被測(cè)電池供電,會(huì)導(dǎo)致電池一致性變差,還會(huì)使電池長(zhǎng)期小電流放電而損傷,沒(méi)有浮充的電池更會(huì)因長(zhǎng)期小電流放電而報(bào)廢。在內(nèi)阻測(cè)試時(shí)需要對(duì)電池進(jìn)行放電操作,監(jiān)測(cè)模塊本身需要做過(guò)壓、過(guò)流、短路和過(guò)溫保護(hù),否則容易引發(fā)安全事故。
基本上還需要進(jìn)行放電或容量試驗(yàn)來(lái)最終判斷電池故障和容量的可靠性。
3、蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)(階段)
蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)是目前蓄電池智能監(jiān)測(cè)和維護(hù)產(chǎn)品發(fā)展的最新階段,在解決蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控系統(tǒng)存在的諸多問(wèn)題的基礎(chǔ)上增加了危害比較大極柱漏液(容易引起火災(zāi))監(jiān)測(cè)功能,鼓脹變形監(jiān)測(cè)功能、在線自動(dòng)均衡維護(hù)功能、遠(yuǎn)程放電維護(hù)功能,智能專家分析軟件系統(tǒng),自動(dòng)提供維護(hù)建議功能。監(jiān)測(cè)指標(biāo)更加全面,性能更加穩(wěn)定。并進(jìn)一步向自動(dòng)化維護(hù)方面進(jìn)行發(fā)展。
逐漸成為蓄電池巡檢和維護(hù)不可缺少的重要手段。
蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能更加全面包括電池組充放電狀態(tài)、總電壓、充放電電流、環(huán)境溫度、各單體電池電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液、鼓脹變形、剩余容量(SOC)、放電可持續(xù)時(shí)間(SOH)、電池均衡度(電壓、內(nèi)阻、溫度),總電壓不再采用單節(jié)累加方式,而是直接采集總電壓。
采用電子高精密測(cè)量技術(shù),基礎(chǔ)電壓測(cè)量精度可以達(dá)到微伏級(jí)別,能真正準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻,針對(duì)性的抗干擾電路設(shè)計(jì)結(jié)合多種內(nèi)阻測(cè)試模式,解決了浮充狀態(tài)下內(nèi)阻測(cè)試難題。內(nèi)阻測(cè)量精度可以通過(guò)千分之一的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行驗(yàn)證。
單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊不再采用被測(cè)電池供電,而是采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
配置高速集中采集模塊來(lái)提高數(shù)據(jù)的刷新率,保證整組數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。
具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路、反接保護(hù)功能,確保系統(tǒng)本身安全可靠。
實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)均衡維護(hù)功能,在浮充狀態(tài)下對(duì)電池組進(jìn)行在線自動(dòng)均衡維護(hù),對(duì)欠充電池自動(dòng)進(jìn)行限壓小電流補(bǔ)償充電,保持電池組電壓的一致性,防止電池長(zhǎng)期欠充硫化或長(zhǎng)期過(guò)充失水。從而減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
可以在電池極柱周圍安裝布置電池極柱漏液傳感器,準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并定位漏液故障電池,并能定位到漏液極柱。
可以在電池表面安裝鼓脹變形傳感器,監(jiān)測(cè)電池鼓脹變形情況。
配置遠(yuǎn)程放電設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線放電維護(hù)和核容試驗(yàn)。目前遠(yuǎn)程放電技術(shù)主要有三種方案,第1種是配置假負(fù)載,通過(guò)控制假負(fù)載進(jìn)行放電,充電仍然采用后備電源本身充電模塊,這種方案放電時(shí)需要將電池組脫離系統(tǒng)離線進(jìn)行,還會(huì)產(chǎn)生大量熱釋放,現(xiàn)場(chǎng)需要有人監(jiān)督,安全風(fēng)險(xiǎn)很高。第2種是配置全在線充放電設(shè)備,采用實(shí)際負(fù)載放電,充電采用后備電源本身充電模塊,需要將設(shè)備串入主回路,原理是抬升或降低直流母線電壓,使電池組對(duì)實(shí)際負(fù)載放電或使充電模塊對(duì)電池組充電。相對(duì)第一種方案要安全些并且發(fā)熱小,電能不損失。但成本比較高,并且采用實(shí)際負(fù)載放電,所以不能實(shí)現(xiàn)恒流放電測(cè)試。由于設(shè)備需串入主回路也存在較高的安全隱患。第3種是采用逆變技術(shù)將電池的放電能量逆變成交流電回饋到電網(wǎng),充電也是采用電源本身充電模塊,這種技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)基本沒(méi)有發(fā)熱情況,但放電時(shí)也需要將電池組脫離系統(tǒng),仍然存在安全隱患。成本也很高。綜上所述遠(yuǎn)程充放電維護(hù)技術(shù)目前還不夠成熟,處于研究探討階段,建議用戶在選擇時(shí)注意評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)注意的是放電測(cè)試主要是通過(guò)分析電池電壓數(shù)據(jù)分析,充放電時(shí)電壓數(shù)據(jù)變化比較快,必須解決好數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。如果電壓采集速度不夠,數(shù)據(jù)同步性差,容易產(chǎn)生掉電事故,數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性差。現(xiàn)階段蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)階段還是要加強(qiáng)專家分析系統(tǒng)的功能,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析,準(zhǔn)確判斷電池故障和健康狀況。盡量減少放電測(cè)試工作。
云平臺(tái)架構(gòu)的監(jiān)控分析軟件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)電池的統(tǒng)一監(jiān)控和智能管理,并配有手機(jī)APP,支持微信、短信、郵件方式進(jìn)行告警推送,更加智能高效。該軟件還具備智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議,指導(dǎo)下一步的電池維護(hù)工作(加固、充放電、更換、淘汰等)。
逐漸成為蓄電池巡檢和維護(hù)不可缺少的重要手段。
蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能更加全面包括電池組充放電狀態(tài)、總電壓、充放電電流、環(huán)境溫度、各單體電池電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液、鼓脹變形、剩余容量(SOC)、放電可持續(xù)時(shí)間(SOH)、電池均衡度(電壓、內(nèi)阻、溫度),總電壓不再采用單節(jié)累加方式,而是直接采集總電壓。
采用電子高精密測(cè)量技術(shù),基礎(chǔ)電壓測(cè)量精度可以達(dá)到微伏級(jí)別,能真正準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻,針對(duì)性的抗干擾電路設(shè)計(jì)結(jié)合多種內(nèi)阻測(cè)試模式,解決了浮充狀態(tài)下內(nèi)阻測(cè)試難題。內(nèi)阻測(cè)量精度可以通過(guò)千分之一的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行驗(yàn)證。
單節(jié)電池監(jiān)測(cè)模塊不再采用被測(cè)電池供電,而是采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
配置高速集中采集模塊來(lái)提高數(shù)據(jù)的刷新率,保證整組數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。
具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路、反接保護(hù)功能,確保系統(tǒng)本身安全可靠。
實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)均衡維護(hù)功能,在浮充狀態(tài)下對(duì)電池組進(jìn)行在線自動(dòng)均衡維護(hù),對(duì)欠充電池自動(dòng)進(jìn)行限壓小電流補(bǔ)償充電,保持電池組電壓的一致性,防止電池長(zhǎng)期欠充硫化或長(zhǎng)期過(guò)充失水。從而減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
可以在電池極柱周圍安裝布置電池極柱漏液傳感器,準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)并定位漏液故障電池,并能定位到漏液極柱。
可以在電池表面安裝鼓脹變形傳感器,監(jiān)測(cè)電池鼓脹變形情況。
配置遠(yuǎn)程放電設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線放電維護(hù)和核容試驗(yàn)。目前遠(yuǎn)程放電技術(shù)主要有三種方案,第1種是配置假負(fù)載,通過(guò)控制假負(fù)載進(jìn)行放電,充電仍然采用后備電源本身充電模塊,這種方案放電時(shí)需要將電池組脫離系統(tǒng)離線進(jìn)行,還會(huì)產(chǎn)生大量熱釋放,現(xiàn)場(chǎng)需要有人監(jiān)督,安全風(fēng)險(xiǎn)很高。第2種是配置全在線充放電設(shè)備,采用實(shí)際負(fù)載放電,充電采用后備電源本身充電模塊,需要將設(shè)備串入主回路,原理是抬升或降低直流母線電壓,使電池組對(duì)實(shí)際負(fù)載放電或使充電模塊對(duì)電池組充電。相對(duì)第一種方案要安全些并且發(fā)熱小,電能不損失。但成本比較高,并且采用實(shí)際負(fù)載放電,所以不能實(shí)現(xiàn)恒流放電測(cè)試。由于設(shè)備需串入主回路也存在較高的安全隱患。第3種是采用逆變技術(shù)將電池的放電能量逆變成交流電回饋到電網(wǎng),充電也是采用電源本身充電模塊,這種技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)基本沒(méi)有發(fā)熱情況,但放電時(shí)也需要將電池組脫離系統(tǒng),仍然存在安全隱患。成本也很高。綜上所述遠(yuǎn)程充放電維護(hù)技術(shù)目前還不夠成熟,處于研究探討階段,建議用戶在選擇時(shí)注意評(píng)估安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)注意的是放電測(cè)試主要是通過(guò)分析電池電壓數(shù)據(jù)分析,充放電時(shí)電壓數(shù)據(jù)變化比較快,必須解決好數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性問(wèn)題。如果電壓采集速度不夠,數(shù)據(jù)同步性差,容易產(chǎn)生掉電事故,數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性差。現(xiàn)階段蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)階段還是要加強(qiáng)專家分析系統(tǒng)的功能,對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析,準(zhǔn)確判斷電池故障和健康狀況。盡量減少放電測(cè)試工作。
云平臺(tái)架構(gòu)的監(jiān)控分析軟件,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)電池的統(tǒng)一監(jiān)控和智能管理,并配有手機(jī)APP,支持微信、短信、郵件方式進(jìn)行告警推送,更加智能高效。該軟件還具備智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議,指導(dǎo)下一步的電池維護(hù)工作(加固、充放電、更換、淘汰等)。
4、蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向
專家分析系統(tǒng)進(jìn)一步完善并前置,開發(fā)更多的自動(dòng)維護(hù)功能,進(jìn)一步提高電池檢測(cè)和維護(hù)的自動(dòng)化水平。
增加蓄電池組充放電管理功能,實(shí)現(xiàn)電池組真正科學(xué)智能管理,成為后備電源的不可缺少的部分。使電池組的充放電過(guò)程更加科學(xué)合理,讓電池組使用過(guò)程更加安全、可靠、長(zhǎng)壽。讓后備電源真正成為貨真價(jià)實(shí)的智能電源。
增加蓄電池組充放電管理功能,實(shí)現(xiàn)電池組真正科學(xué)智能管理,成為后備電源的不可缺少的部分。使電池組的充放電過(guò)程更加科學(xué)合理,讓電池組使用過(guò)程更加安全、可靠、長(zhǎng)壽。讓后備電源真正成為貨真價(jià)實(shí)的智能電源。
四、蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)組成
現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī):每個(gè)主機(jī)可監(jiān)控1~4組電池。不小于7寸彩色觸摸液晶顯示。支持現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)控參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、更改、及刪除,現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)內(nèi)阻測(cè)試操作,具有電源、通訊、設(shè)備故障、越線報(bào)警指示燈。具備1路環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)接口,負(fù)責(zé)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)。蓄電池組對(duì)外放電時(shí)能估算并給出電池的百分比容量(SOC)和放電可持續(xù)時(shí)間(SOH)。配備SD卡實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。具有聲光告警(可消音),通信接口:1路RJ45、1路上行RS485,4路下行RS485,1路干接點(diǎn),標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通信協(xié)議。工作電源DC12V。
高速集中采集模塊:每組電池配置一個(gè),用加速集中收集各單節(jié)采集維護(hù)模塊數(shù)據(jù),并負(fù)責(zé)向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)傳送。不管多少節(jié)電池保證可以在5秒時(shí)間內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。具有1路電流監(jiān)測(cè)接口,可以監(jiān)測(cè)電池組充放電電流。具有1路上行RS485接口。工作電源12V。
單體監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊:每個(gè)模塊監(jiān)測(cè)1節(jié)電池,采集電池單體電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液和自動(dòng)均衡維護(hù)。模塊之間采用手拉手環(huán)形通信方式,具有自動(dòng)編號(hào)功能,安裝時(shí)無(wú)需逐一手動(dòng)編號(hào)。采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
采集維護(hù)線纜:標(biāo)準(zhǔn)配件(阻燃),每個(gè)單體監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊配置1束。
極柱溫度傳感器:監(jiān)測(cè)電池極柱溫度。
霍爾電流傳感器:監(jiān)測(cè)電池組充放電電流。
極柱漏液傳感器:布置安裝在電池極柱周圍,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池極柱漏液。
鼓脹變形傳感器:布置安裝在電池外殼表面,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池鼓脹變形。
電源適配器:AC220V/DC12V或DC48/DC12V或DC220/DC12V;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇配置。
監(jiān)控平臺(tái)軟件:采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),網(wǎng)頁(yè)方式瀏覽,支持云服務(wù),響應(yīng)速度快,人機(jī)界面友好。監(jiān)控分析軟件功能強(qiáng)大,可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分類、自動(dòng)生成柱狀圖、趨勢(shì)圖,并可自定義生成報(bào)表,具備智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議。
高速集中采集模塊:每組電池配置一個(gè),用加速集中收集各單節(jié)采集維護(hù)模塊數(shù)據(jù),并負(fù)責(zé)向現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)傳送。不管多少節(jié)電池保證可以在5秒時(shí)間內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。具有1路電流監(jiān)測(cè)接口,可以監(jiān)測(cè)電池組充放電電流。具有1路上行RS485接口。工作電源12V。
單體監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊:每個(gè)模塊監(jiān)測(cè)1節(jié)電池,采集電池單體電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液和自動(dòng)均衡維護(hù)。模塊之間采用手拉手環(huán)形通信方式,具有自動(dòng)編號(hào)功能,安裝時(shí)無(wú)需逐一手動(dòng)編號(hào)。采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
采集維護(hù)線纜:標(biāo)準(zhǔn)配件(阻燃),每個(gè)單體監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊配置1束。
極柱溫度傳感器:監(jiān)測(cè)電池極柱溫度。
霍爾電流傳感器:監(jiān)測(cè)電池組充放電電流。
極柱漏液傳感器:布置安裝在電池極柱周圍,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池極柱漏液。
鼓脹變形傳感器:布置安裝在電池外殼表面,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電池鼓脹變形。
電源適配器:AC220V/DC12V或DC48/DC12V或DC220/DC12V;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇配置。
監(jiān)控平臺(tái)軟件:采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),網(wǎng)頁(yè)方式瀏覽,支持云服務(wù),響應(yīng)速度快,人機(jī)界面友好。監(jiān)控分析軟件功能強(qiáng)大,可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分類、自動(dòng)生成柱狀圖、趨勢(shì)圖,并可自定義生成報(bào)表,具備智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議。
五、 蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)的功能要求
1、 組網(wǎng):將蓄電池組納入動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),同時(shí)也能獨(dú)立組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池組的全面監(jiān)測(cè)和統(tǒng)一智能管理。
2、 告警和預(yù)警:及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池故障并發(fā)出告警,智能分析提前預(yù)警。
3、 在線自動(dòng)均衡維護(hù):在浮充狀態(tài)下對(duì)電池組進(jìn)行在線自動(dòng)均衡維護(hù),對(duì)欠充電池自動(dòng)進(jìn)行限壓小電流補(bǔ)償充電,使每節(jié)電池始終處于最佳活性狀態(tài),保持電池組電壓均衡,防止電池長(zhǎng)期欠充硫化或長(zhǎng)期過(guò)充失水。從而減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
4、 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組充放電狀態(tài)、總電壓、充放電電流、環(huán)境溫度、各單體電池電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液、鼓脹變形、剩余容量(SOC)、放電可持續(xù)時(shí)間(SOH)、電池均衡度(電壓、內(nèi)阻、溫度),總電壓直接采集。
5、 現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、聲光告警、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)內(nèi)阻測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
6、 通信接口及協(xié)議:1路上行RS485,1路干接點(diǎn)、1路以太網(wǎng)口、4路下行RS485 開放式標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議
7、 B/S架構(gòu)的后臺(tái)監(jiān)控軟件,網(wǎng)頁(yè)方式瀏覽、配置手機(jī)AAP。
8、 告警推送:支持郵件、短信、微信方式。
9、 軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示方式:列表(數(shù)據(jù)表格)和圖表(柱狀圖和趨勢(shì)圖),選擇任何一節(jié)電池參數(shù)可自動(dòng)生成24小時(shí)內(nèi)的歷史曲線圖。軟件具有權(quán)限管理、資產(chǎn)管理、告警管理、歷史數(shù)據(jù)查詢、分析、報(bào)表功能。具有智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議。
10、 高精度:采用電子高精密測(cè)量技術(shù),基礎(chǔ)電壓測(cè)量精度可以達(dá)到微伏級(jí)別,能真正準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻,針對(duì)性的抗干擾電路設(shè)計(jì)結(jié)合多種內(nèi)阻測(cè)試模式,浮充狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻。內(nèi)阻測(cè)量精度可以通過(guò)千分之一的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行驗(yàn)證。和福祿克或日置內(nèi)阻儀測(cè)試結(jié)果基本一致。
11、 高速集中采集:不管多少節(jié)電池保證可以在5秒時(shí)間內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。
12、 獨(dú)立供電:采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
13、 安全保護(hù):具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路、反接保護(hù)功能,確保系統(tǒng)本身安全可靠。
14、 采用分布式架構(gòu),每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)可同時(shí)監(jiān)控1~4組電池,每組最多300節(jié);每節(jié)電池配置一個(gè)單體電池監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊,模塊之間采用手拉手環(huán)形通信方式,能自動(dòng)編號(hào),方便安裝和后期維護(hù)。
2、 告警和預(yù)警:及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池故障并發(fā)出告警,智能分析提前預(yù)警。
3、 在線自動(dòng)均衡維護(hù):在浮充狀態(tài)下對(duì)電池組進(jìn)行在線自動(dòng)均衡維護(hù),對(duì)欠充電池自動(dòng)進(jìn)行限壓小電流補(bǔ)償充電,使每節(jié)電池始終處于最佳活性狀態(tài),保持電池組電壓均衡,防止電池長(zhǎng)期欠充硫化或長(zhǎng)期過(guò)充失水。從而減少電池故障,延長(zhǎng)電池壽命。
4、 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組充放電狀態(tài)、總電壓、充放電電流、環(huán)境溫度、各單體電池電壓、內(nèi)阻、極柱溫度、極柱漏液、鼓脹變形、剩余容量(SOC)、放電可持續(xù)時(shí)間(SOH)、電池均衡度(電壓、內(nèi)阻、溫度),總電壓直接采集。
5、 現(xiàn)場(chǎng)液晶顯示、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、聲光告警、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)內(nèi)阻測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
6、 通信接口及協(xié)議:1路上行RS485,1路干接點(diǎn)、1路以太網(wǎng)口、4路下行RS485 開放式標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議
7、 B/S架構(gòu)的后臺(tái)監(jiān)控軟件,網(wǎng)頁(yè)方式瀏覽、配置手機(jī)AAP。
8、 告警推送:支持郵件、短信、微信方式。
9、 軟件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示方式:列表(數(shù)據(jù)表格)和圖表(柱狀圖和趨勢(shì)圖),選擇任何一節(jié)電池參數(shù)可自動(dòng)生成24小時(shí)內(nèi)的歷史曲線圖。軟件具有權(quán)限管理、資產(chǎn)管理、告警管理、歷史數(shù)據(jù)查詢、分析、報(bào)表功能。具有智能專家分析系統(tǒng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分析并提供維護(hù)建議。
10、 高精度:采用電子高精密測(cè)量技術(shù),基礎(chǔ)電壓測(cè)量精度可以達(dá)到微伏級(jí)別,能真正準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻,針對(duì)性的抗干擾電路設(shè)計(jì)結(jié)合多種內(nèi)阻測(cè)試模式,浮充狀態(tài)下準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻。內(nèi)阻測(cè)量精度可以通過(guò)千分之一的標(biāo)準(zhǔn)電阻進(jìn)行驗(yàn)證。和福祿克或日置內(nèi)阻儀測(cè)試結(jié)果基本一致。
11、 高速集中采集:不管多少節(jié)電池保證可以在5秒時(shí)間內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新,保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和同步性。
12、 獨(dú)立供電:采用不間斷電源手拉手獨(dú)立供電,和通信線纜一起采用六芯阻燃線連接。
13、 安全保護(hù):具有過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)溫、短路、反接保護(hù)功能,確保系統(tǒng)本身安全可靠。
14、 采用分布式架構(gòu),每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主機(jī)可同時(shí)監(jiān)控1~4組電池,每組最多300節(jié);每節(jié)電池配置一個(gè)單體電池監(jiān)測(cè)維護(hù)模塊,模塊之間采用手拉手環(huán)形通信方式,能自動(dòng)編號(hào),方便安裝和后期維護(hù)。
六、蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)要求
1、 蓄電池組充放電狀態(tài)監(jiān)測(cè):(充電、放電、浮充)
2、 蓄電池組總電壓監(jiān)測(cè):范圍0~600V 精度<0.2%
3、 充放電電流監(jiān)測(cè):范圍0~1000A 精度<1%
4、 各單體電池電壓:范圍2V 1.5~3V 12V 8~16.5V 精度<0.05%
5、 各單體電池內(nèi)阻:范圍0~65535μΩ 測(cè)量精度<2% 重復(fù)精度<2%
6、 各單體電池溫度:-35℃~+125℃ 精度<0.5℃
7、 SOC精度:<10%
8、 SOH 精度:<10%
9、 數(shù)據(jù)刷新頻率<5S
10、 輸入絕緣電阻:≥10MΩ,600V
11、通訊參數(shù):波特率(4800/9600/19200/38400bps)可設(shè)
12、 工作電源:外接 DC12V
13、 溫度:-20℃~60℃,濕度10%~80%,無(wú)冷凝
14、 各單體電池的漏液監(jiān)測(cè):每個(gè)極柱周圍布置電池漏液傳感器,準(zhǔn)確定位極柱漏液電池。
15、 鼓脹變形監(jiān)測(cè)(選配):每個(gè)電池表面配置一個(gè)電池鼓脹變形傳感器,監(jiān)測(cè)定位鼓脹變形電池。
16、 自動(dòng)均衡維護(hù)效果:電壓均衡度<20mV
2、 蓄電池組總電壓監(jiān)測(cè):范圍0~600V 精度<0.2%
3、 充放電電流監(jiān)測(cè):范圍0~1000A 精度<1%
4、 各單體電池電壓:范圍2V 1.5~3V 12V 8~16.5V 精度<0.05%
5、 各單體電池內(nèi)阻:范圍0~65535μΩ 測(cè)量精度<2% 重復(fù)精度<2%
6、 各單體電池溫度:-35℃~+125℃ 精度<0.5℃
7、 SOC精度:<10%
8、 SOH 精度:<10%
9、 數(shù)據(jù)刷新頻率<5S
10、 輸入絕緣電阻:≥10MΩ,600V
11、通訊參數(shù):波特率(4800/9600/19200/38400bps)可設(shè)
12、 工作電源:外接 DC12V
13、 溫度:-20℃~60℃,濕度10%~80%,無(wú)冷凝
14、 各單體電池的漏液監(jiān)測(cè):每個(gè)極柱周圍布置電池漏液傳感器,準(zhǔn)確定位極柱漏液電池。
15、 鼓脹變形監(jiān)測(cè)(選配):每個(gè)電池表面配置一個(gè)電池鼓脹變形傳感器,監(jiān)測(cè)定位鼓脹變形電池。
16、 自動(dòng)均衡維護(hù)效果:電壓均衡度<20mV
七、 蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
八、 蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)
九、 蓄電池在線監(jiān)測(cè)及自動(dòng)維護(hù)系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)