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广东锐通分析基于交流注入法后备VRLA电池在线监测方案

文章来源:http://www.gzrtdz.com.cn/ 上传时间:2017-10-12浏览次数:
文章摘要:一、后备电池监测必要性随着蓄电池的普遍使用,特别是备用电源中的运用,因为VRLA蓄电池的运转要求比较严格,电池在偏离了正确的使用条件下运转会影响电池使用寿命,甚至形成严重的后果,因而,2009年6月1日开始履行新的《电子信息系统机

一、后备电池监测必要性

随着蓄电池的普遍使用,特别是备用电源中的运用,因为VRLA蓄电池的运转要求比较严格,电池在偏离了正确的使用条件下运转会影响电池使用寿命,甚至形成严重的后果,因而,2009年6月1日开始履行新的《电子信息系统机房设计规范》GB50174—2008,对蓄电池的管理提出了明确的要求,特别是对A级机房的蓄电池要求监测到每一块电池,这对于提高机房应对供电灾祸的水平意义重大。 接下来广东锐通分析基于交流注入法后备VRLA电池在线监测方案。

二、电池内阻在线监测技术

接连监测蓄电池的运转参数(单电池电压、充放电电流、温度)以及内阻的变化,对于蓄电池进行全监测,经过蓄电池失效前期的特征,及时发现单体电池的不均衡性、以及失效、落后电池等状况,并进行及时有用的处理,就可以避免蓄电池劣化加重,延长蓄电池的使用寿命。 

1 人工检查

除了放电测验外,人工丈量主要丈量电池组电压、单电池电压、温度和单电池内阻。 

2 在线监测

通常内阻的测量方式有以下两种:

1)直流方法

因为内阻值很小,在一定电流下的电压改变幅值相对较小,给准确测量带来困难,因为放电进程电压的改变,需要选择稳定区域核算电压改变幅值。实践丈量中,直流办法所得数据的重复性较差、精确度很难到达10%以上。 

现在许多选用直流测验法的内阻测验设备都选用大电流放电,这样,需要使用大的放电器和大截面的导线同蓄电池衔接,这在实际运用中会带来一定的安全隐患。同时因为需要对蓄电池进行动作(放电),在丈量过程中,对于在线测量以及两次丈量的时间间隔有一定的限制。 

2)交流方法

相对直流法,通过交流法测量蓄电池内阻就要简单一些。

当使用受控电流时,ΔI = Imax Sin(2πft),产生的电压响应为:

ΔV = Vmax Sin(2πft + φ)

若使用受控电压激励,ΔV = Vmax Sin(2πft),产生的电流响应为:

ΔI = Vmax Sin(2πft - φ) 

两种情况的阻抗均为:

即阻抗是与频率有关的复阻抗,其模 |Z|= Vmax/Imax, 相角为φ。

一般情况下激励引起的电压幅值变化小于10mV,这样能保证阻抗测量的线性。使用方波在技术实现上更为简单,通过改变方波的频率可以测试电池的阻抗谱。

从理论上讲,向电池馈入一个交流电流信号,测量由此信号产生的电压变化即可测得电池的内阻。

R = Vav / Iav

式中 Vav----为检测到交流信号的平均值;

      Iav ---- 为馈入交流信号的平均值

在实际使用中,因为馈入信号的幅值有限,电池的内阻在微欧或毫欧级,因而,发生的电压改变幅值也在微欧级,信号容易遭到干扰。尤其是在线丈量时,会遭到充电机或用电负载的影响。工频和射频搅扰也影响读数。 

而采用数字信号处理技术就可以有效克服外界干扰,取得比较稳定的内阻数据,同时该办法不需要增加蓄电池的任何动作,因而在在线丈量、网络化方面具有很大的技术优势。目前该丈量技术正被学术界、以及市场普遍接受。 

三、基于交流注入法电池内阻监测解决方案

阻抗与容量是反映蓄电池功能的参数。阻抗这一参数,经过交流法在线蓄电池的内阻,其丈量原理就是将一个低频的交流信号注入到蓄电池中,因为蓄电池中存在欧姆阻抗以及极化阻抗,丈量蓄电池的反馈信号,得到蓄电池的阻抗,从而完成阻抗的在线丈量。 

WB7880QA-08B蓄电池内阻在线监测模块采用小电流注入法测量蓄电池内阻,完成电池内阻、温度、端电压的参数监测,通过RS-485接口按MODBUS—RTU协议实现组网,方便用户对铅酸蓄电池进行综合判断。

监测中心软件采用基于B/S结构的模式,B/S(Browser/Server)结构即浏览器/服务器结构,它是随着 Internet技术的兴起,对C/S结构(客户/服务器结构)的一种改进的结构。在这种结构下,用户工作界面是通过WWW浏览器来实现,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,但是主要事务逻辑在服务器端(Server)实现,形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷,减轻了系统维护与升级的成本和工作量,降低了用户的总体成本。

监测中心采用B/S结构模式后,系统管理员可以给各相关人员分配用户名、密码与访问权限,这些相关人员作为IE用户,在规定的权限内通过 Internet/Intranet浏览蓄电池的数据与报表,随时可了解蓄电池组的情况。

监测中心采用数据库管理,采用SQL-SERVER商用数据库,方便对各蓄电池组的数据进行管理、查询与调用。

四 应用效果

通过在通信领域、电力系统以及大型生产企业的UPS等行业的应用,有力地证明该方案可以很好解决目前后备电源中蓄电池监测与管理的诸多问题,通过智能化与网络化的实现,对于提高蓄电池的使用性能,及时发现蓄电池故障,提前判断蓄电池劣化,延长蓄电池的使用寿命,具有非常重要的意义。