電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)

本方案由西安金澤電氣技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，電源監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)為應(yīng)用監(jiān)控層、信息收集處理層、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測層、自動(dòng)維護(hù)執(zhí)行層。
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應(yīng)用監(jiān)控層：由服務(wù)器，PC主機(jī)，HMI組成和主站的軟件系統(tǒng)組成。主站可以監(jiān)控多個(gè)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遙信，遙測，遙控和遙調(diào)等功能，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)中所有蓄電池監(jiān)測管理主機(jī)數(shù)據(jù)采集，并且對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，形成各種報(bào)警信息，報(bào)表，曲線圖及趨勢圖，充放電曲線，自動(dòng)維護(hù)執(zhí)行監(jiān)測等。

該系統(tǒng)必須能夠隨時(shí)隨地觀察到機(jī)房的情況、必須能及時(shí)地發(fā)出預(yù)防性報(bào)警、通知有關(guān)人員、采取措施、防止事故發(fā)生。近年來，市場上迎著機(jī)房監(jiān)控這一龐大的市場需求，出現(xiàn)了大量的機(jī)房監(jiān)控廠商和相應(yīng)的產(chǎn)品，但隨著客戶需求的不斷更新和細(xì)化，大部分廠家的產(chǎn)品已遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求。

系統(tǒng)對所監(jiān)控設(shè)備具有完善的檢測功能，監(jiān)測設(shè)備的重要運(yùn)行數(shù)據(jù)和參數(shù)據(jù)等，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和存儲(chǔ)；檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)檢測到設(shè)備的故障時(shí)，對記錄設(shè)備故障情況；結(jié)合機(jī)房的管理措施，對發(fā)生的各種故障情況給出處理信息，報(bào)警提示，支持多種快速有效的報(bào)警方式：實(shí)時(shí)用多媒體語音、屏幕報(bào)警、電話報(bào)警、短信報(bào)警、郵件報(bào)警、聲光報(bào)警等,幫助機(jī)房管理和維護(hù)人員及時(shí)的了解設(shè)備的情況。并提供報(bào)警記錄存儲(chǔ)，查詢，打印功能，方便事后進(jìn)行故障分析和診斷，及責(zé)任人員分析。多樣化的控制功能，提供報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制，可以讓發(fā)生故障設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行；定時(shí)控制功能，可以輔助用戶根據(jù)時(shí)間段對調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

信息收集處理層：由監(jiān)測管理主機(jī)、現(xiàn)場顯示單元、電流傳感器、環(huán)境監(jiān)測模塊、總電壓監(jiān)測單元組，進(jìn)行電池組的監(jiān)控，進(jìn)行電池的監(jiān)控，實(shí)時(shí)在線估算電池剩余電量SOC，電池健康度SOH，及在均衡度不一致時(shí)執(zhí)行均衡的策略，電池告警的處理，以及實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；通訊接口方面向上提供對上提供1路RS485端口 、1路網(wǎng)口、1路CAN、3路EBM口、4路DI、4路DO，支持標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-Rtu 和 Modbus-Tcp協(xié)議，及SNMP協(xié)議，可方便快速接入第三方系統(tǒng)。系統(tǒng)要求能夠通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、RS232/RS485、GPRS等媒介實(shí)現(xiàn)對中心機(jī)房、分散于不同地域的機(jī)房等場地內(nèi)的動(dòng)力環(huán)境設(shè)備進(jìn)行有效的集中監(jiān)控，監(jiān)控對象包括動(dòng)力設(shè)備。

應(yīng)用收集層技術(shù)特點(diǎn)：本方案利用電池組定期均衡維護(hù)的淺放電過程，分析電池放電的電極反應(yīng)參數(shù)，及早發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池出現(xiàn)的性能劣化，彌補(bǔ)目前普遍使用的、依靠表征電池性能變化的滯后參數(shù)--內(nèi)阻、來判斷電池故障而不能提前預(yù)警的不足。由于電池電極反應(yīng)參數(shù)變化的多樣性特點(diǎn)，為電池運(yùn)維大數(shù)據(jù)時(shí)代進(jìn)一步分析電池故障類型和故障成因，提供了技術(shù)可行性和針對性維護(hù)的依據(jù)。另外，智能自學(xué)習(xí)軟件算法，可精確計(jì)量和修正電池組壽命期的容量衰減，對新、舊電池提供同樣精度的電池放電剩余容量和放電后備時(shí)間估算。同時(shí)采用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的一套適用于蓄電池監(jiān)控的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控不同型號(hào)的蓄電池單體的內(nèi)阻、電壓、電流和溫度以及均衡管理，實(shí)現(xiàn)蓄電池的智能化管理，省去了維保人員現(xiàn)場維保檢測的繁瑣性，提高供電系統(tǒng)的供電質(zhì)量和管理水平，具有簡明實(shí)用、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

鉛酸電池目前最常見的是備電工作模式、循環(huán)儲(chǔ)能工作模式和功率啟動(dòng)工作模式三種。每一種工作模式下，不考慮UPS或直流電源自帶的充、放電管理功能外的鉛酸電池組核心BMS功能是這三項(xiàng)：單體電池故障監(jiān)測；延長電池使用壽命的運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測、分析和維護(hù)（或者維護(hù)建議）；電池組運(yùn)行時(shí)SOC（SOP）和SOH計(jì)算。預(yù)防故障的重要性高于監(jiān)測發(fā)現(xiàn)故障。

數(shù)據(jù)采集監(jiān)測層:數(shù)據(jù)采集層由電池傳感器、連接線纜、電池溫度傳感器、電流傳感器組成。電流采用開口霍爾測量，無需拆開級聯(lián)線，便能方便輕松接入。所有的傳感器都是從通訊層蓄電池監(jiān)測管理主機(jī)供電，無需從電池取電，通訊采用RS485總線，穩(wěn)定可靠。采集器自帶運(yùn)行、告警燈、通信燈，并有顯示電池監(jiān)測模塊顯示器進(jìn)行地址、電壓、溫度、內(nèi)阻及工作狀態(tài)顯示，對不均衡電池自動(dòng)均衡處理，對應(yīng)的傳感器會(huì)立即有紅燈告警，可以快速定位機(jī)房內(nèi)有故障的電池。

蓄電池的維護(hù)與監(jiān)測直接關(guān)系到運(yùn)營及運(yùn)行安全，通過近年來行業(yè)批量應(yīng)用蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，顯現(xiàn)出了常規(guī)維護(hù)方式所不能比擬的諸多優(yōu)勢，證明傳統(tǒng)的人工維護(hù)方式已不足以支撐當(dāng)前電源系統(tǒng)中蓄電池維護(hù)發(fā)展的需要。采用蓄電池BMS系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集電池狀態(tài)信息 ，有效避免因電池故障而引起的電源問題 ，在安全和經(jīng)濟(jì)方面極具優(yōu)勢。蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用,維護(hù)管理人員可以隨時(shí)隨地掌握各變電站蓄電池的狀態(tài),大大減少了定期現(xiàn)場檢測工作量,人工費(fèi)用和車輛費(fèi)用大大減少。減少人員傷害事故,蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的投入使用,使蓄電池參數(shù)的檢測可以自動(dòng)完成,不用人工到現(xiàn)場測量和接線,減少了人員傷害事故的可能性,同時(shí)也避免了由于現(xiàn)場由于檢測造成設(shè)備損壞的可能性。

自動(dòng)維護(hù)執(zhí)行層：自動(dòng)維護(hù)在硬件方面，運(yùn)維系統(tǒng)使用了全在線技術(shù)，利用交流逆變并網(wǎng)技術(shù)對電池組分別進(jìn)行放電容量測試，充電時(shí)使用智能三段式充電技術(shù)即恒流、恒壓、涓流讓電池組充飽。再結(jié)合單節(jié)電池的電壓內(nèi)阻、溫度采集，達(dá)到落后電池的精準(zhǔn)定位。在軟件方面，根據(jù)客戶的需求，可進(jìn)行大數(shù)據(jù)集成，篩選有效的后備電源數(shù)據(jù)，為通訊電源系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐，使電源系統(tǒng)管理更加透明、安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)。當(dāng)放電停止條件到時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為穩(wěn)流充電，系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)流充電電路模塊開始工作，充電電流小于浮充電流時(shí)結(jié)束充電，蓄電池直接恢復(fù)在線，由整流器直接給蓄電池浮充充電。系統(tǒng)電源取自蓄電池組，保證系統(tǒng)工作不受市電影響，在市電斷電后可保證用戶負(fù)載的供電不間斷。該系統(tǒng)一次性安裝，終生收益；安裝簡單，維護(hù)便利；可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、計(jì)劃任務(wù)管理、無需人員現(xiàn)場操作，解放人力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

監(jiān)測主機(jī)按照預(yù)設(shè)的維護(hù)間隔，自動(dòng)執(zhí)行電池定期維護(hù)計(jì)劃。每次放電容量為蓄電池組的20%。在電池放電過程中，監(jiān)測主機(jī)采集電池的放電電流、單體電壓，電池組電壓。并使用內(nèi)置算法，計(jì)算單體電池的動(dòng)態(tài)電阻，估算蓄電池健康度及剩余備電時(shí)間，生成電池分析報(bào)告。同時(shí)監(jiān)測主機(jī)監(jiān)視交流系統(tǒng)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)交流電網(wǎng)失電，立即終止維護(hù)性放電任務(wù)；監(jiān)測主機(jī)監(jiān)測到蓄電池放電至預(yù)設(shè)容量后，向逆變器發(fā)出維護(hù)性放電完成命令，逆變器停止逆變，進(jìn)入空閑狀態(tài)；監(jiān)測主機(jī)發(fā)出接觸器分閘命令，逆變器脫離電網(wǎng)；交流系統(tǒng)恢復(fù)正常，系統(tǒng)進(jìn)入正常狀態(tài)，監(jiān)測主機(jī)生成維護(hù)報(bào)告并保存，維護(hù)性放電完成。

核容性放電：與維護(hù)性放電的操作基本一致，不同之處在于一是為符合國網(wǎng)及相關(guān)規(guī)定，放電功率更大，放電的深度更深。二是核容性放電，一般位于運(yùn)檢間隙，放電的開始時(shí)間一般采用手動(dòng)控制。