96智能蓄电池组监测系统V6.0-杭州高特电子设备有限公司

智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0杭州高特电子设备有限公司智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第1页一、概述随着社会的进步和信息化、自动化程度的不断提高，人们对电力、通信、金融、交通等行业的依赖程度进一步加深，也就对供电系统的可靠性提出了更高的要求。无论在电力变电站、电信机房、移动基站还是UPS系统中，蓄电池作为备用电源在系统中起着极其重要的作用。平时蓄电池处于浮充电备用状态，由交流市电经整流设备变换成直流向负荷供电，而在交流电失电或其它事故状态下，蓄电池是负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，造成设备停运及其它重大运行事故。阀控式铅酸蓄电池俗称“免维护”蓄电池，它的应用大大减少了开口式铅酸蓄电池繁琐复杂的维护工作，然而，其“免维护”的优点，正是运行管理的缺点和难点。除了正常的使用寿命周期外，由于电池本身的质量如材料、结构、工艺的缺陷及使用不当等问题导致一些蓄电池早期失效的现象时有发生。所谓“免维护”仅仅指无需加水、加酸、换液等维护，日常维护仍是必不可少的，而开口式铅酸蓄电池运行检测维护方法已不再适用于阀控式铅酸蓄电池，这就对蓄电池测试设备提出了新的要求。因此在提高蓄电池性能、减少维护工作量的同时，如何快捷有效地检测出早期失效电池、预测蓄电池性能变化趋势已成为蓄电池运行管理的重中之重，这对无人值守变电站、通信机房、移动基站及UPS系统尤为重要。杭州高特电子设备有限公司生产的GE－2000系列智能蓄电池组监测系统，适用于各种蓄电池的性能监测，是直流系统不可缺省的理想保障设备。本系统采用微机控制，自动化程度高，现场操作灵活简便，可在线监测每节电池的电压、电池组组端电压、充放电电流和温度，动态放电测试电池内阻及负载能力，静态放电测试电池容量，综合测量判定电池性能及其变化趋势，对失效电池予以显示和报警，并对电池进行有效的活化维护。本系统具有网络通讯功能，通过远程服务器经以太网可对各变电站的蓄电池组监测系统进行实时监控与数据管理，实现遥测、遥信、遥控，使蓄电池得以及时的维护，保证直流系统的安全运行，提高供电系统的可靠性。二、系统特点本系统是集电池测量技术、电子技术、计算机控制技术等多项技术的综合成果。具有如下特点：z系统组成：监控主机、电池电压采集模块、放电模块、通讯接口板、服务器（网络版）。z在线自动监测单体电池电压、电池组组端电压、充放电电流和温度，数据采集快速准确，可记录电池充放电过程每一瞬间的变化，保证对电池的准确判别。z动态放电瞬间测量每一单体电池内阻及负载能力，快速判别电池性能。z静态放电（核对性放电）测量电池组容量，放电过程各项参数、曲线全程显示。z放电保护：出现单体电池电压低于设定值，放电时间、容量到达设定值，交流失电等情况之一，设备自动停止放电。z多种故障报警功能：电压超限、温度超限、电压均差值超限等，报警阀值自由设定。z自动存储报警信息及动态放电、静态放电数据。z多个可扩展的I/O口，可用于报警输出，供直流屏等其它设备的采集和控制。z系统具有自检功能，当系统出现故障时，除给出故障信号报警提示外，绝不影响直流系统的正常运行，保证系统的可靠性。z模块化构架，组合模式灵活，可满足对任意数量电池监控的要求。z设备安装、调试、维护简便，各采集模块前后采用隔离技术，安全性、可靠性程度高。z具有多种通讯方式：局域网、RS232、RS485、MODEM等，以适合不同系统的通讯要求。z配备完善的计算机管理分析监控软件，具有强大的数据处理功能，采用先进的数学模型，对电池的多项测量结果进行综合计算分析，准确判别电池性能，并可查询电池的实时运行状态及历史数据，包括各项参数、曲线，并生成报表。三、主要技术性能及参数工作电源DC220V（220V直流屏）DC110V（110V直流屏）DC48V（48V直流屏）动态放电电流大于100A(220V直流屏)智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第2页大于200A(110V直流屏)静态放电电流5A～15A(220V直流屏)5A～30A(110V直流屏)另外：可根据要求整定或扩展电压检测精度±0.5%电流检测精度±1%温度检测精度±0.5℃模块间绝缘电阻500MΩ1000V模块间绝缘强度1500VAC50HZ数据记录间隔15s（在线运行监测/静态放电检测状态）100ms（动态放电检测状态）查询方式现场面板查询方式、远端计算机查询方式控制方式微机自动控制，也可手动控制或远端计算机控制报警方式现场：声光报警，并显示报警内容，故障输出节点闭合远端计算机：报警并显示报警内容可检测电池数最大240节/120节×2组通讯方式局域网、RS232、RS485、MODEM通讯规约CDT、POLLING或MODBUS等软件操作系统Windows98/2000/NT/XP工作环境环境温度：-10℃～+40℃相对湿度：85%环境磁场：400A/m周围不允许有易燃、易爆、易腐蚀气体外形尺寸（mm）监控主机：322×140×48电池电压采集模块：136×85×27放电模块：510×408×156重量监控主机：约2.3Kg电池电压采集模块：放电模块：四、系统工作原理（一）蓄电池测量原理由于蓄电池电化学反应的复杂性，以及各种材料、结构、制造工艺及使用环境的不同，致使蓄电池的特性相互间存在较大差异，迄今为止，世界上尚没有一种简单的方法能够对电池性能进行快速准确的判定。蓄电池性能的检测和失效预测，仍是一个很复杂的电化学测量难题。曾在电力、通信、金融、交通等行业中大量使用的开口式防酸隔爆铅酸蓄电池，可通过测量端电压、查看电解液密度、液位、温度等了解电池状态。然而，阀控式铅酸蓄电池的密封、贫液式设计，使得我们很难掌握其健康状况，防酸隔爆铅酸蓄电池的检测维护手段已不再适用于阀控式铅酸蓄电池，这正是当前蓄电池运行管理的缺点和难点。目前，常用的检测方法为测量电池的端电压、内阻和核对性放电容量测试。而蓄电池的端电压与容量无对应关系。平时处于浮充状态下的端电压是难以真实反映蓄电池性能的，即使性能很差的蓄电池在浮充状态下也可能测得合格的电压。而一旦停电，需电池放电时，该电池就可能无法保证事故状态下放电要求，从而扩大事故范围。经过分析，蓄电池具有如下放电曲线：智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第3页0.1C0.5C3.0CtuΔVt0由此放电曲线，可以得出以下结论：1、相同的放电曲线反映了相同的电池性能。2、用较大电流进行放电冲击，可在短时间得到明显的下跌曲线，进而测得电池内阻，对同一厂家、同规格的电池测得的内阻值将反映出电池性能的差异。3、对同一电池，随着循环次数和使用时间的增加，放电曲线也将明显发生变化，可作为电池性能及使用寿命的评估依据。采用先进的数学模型，对蓄电池浮充电压、放电曲线和内阻值等多项测量结果进行综合计算分析，即可对蓄电池的性能作出判断。针对电力系统的使用要求，直流系统中的蓄电池必须能够提供足够大的瞬时电流和长时间的小电流放电，即要求有较小的内阻和较大的容量。结合我们对放电曲线的分析，本系统采用以下多项检测方法：1、实时检测每节电池电压、电池组充放电电流、温度。2、动态大电流（100A）冲击负载放电，在短时间内得到电池瞬间的放电曲线，测得内阻：放电电流蓄电池电压蓄电池电动势内阻−=3、静态小电流恒流放电，测得电池容量：蓄电池容量=放电电流×时间4、运用先进的数学模型对以上诸参数通过计算机进行综合计算分析，即可得出对电池性能好坏的准确评估。显然，我们的测量方法不但得到了电池的内阻、容量等相关参数，而且符合电力系统对电池负荷的实际要求，真实反映了电池的负荷承受能力和使用性能。在直流屏中，蓄电池长期处于浮充电状态。对镉镍电池，长期浮充电会产生记忆效应，导致容量下降；对阀控式铅酸蓄电池，长期浮充电将造成极板硫化，导致性能下降。因而，静态放电功能可用于蓄电池组的日常活化维护，有利于电池容量的恢复和保持，延长电池使用寿命。(二)电路原理框图：智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第4页(三)系统各部分原理简述1、电池电压采集模块（以下简称采集模块）：采集模块的功能是将单节电池电压、电池组充放电电流、温度等任何变化快速准确地检测出来。当电池电压信号传送到采集模块后，高速电子开关将对每节电池电压进行读取，并送到一12位高速A/D转换芯片（转换精度达1.2mV），将电压模拟信号转换为数字信号供CPU采集。CPU将处理后的数字信号经RS485总线送至监控主机或其它监控设备，供计算机进行数据分析和判断。采集模块前端的电池检测部分串接保险丝，并与系统之间完全隔离，绝缘强度可达2500V，保证了系统的安全可靠。2、放电模块放电模块采用了大功率的电子负载技术，能瞬间承受高达100A（或200A）的冲击电流，以实现对电池负荷能力的检测。放电模块也可作为长时间放电负载，实现对电池容量的核对性测试及电池的活化维护。当接到来自主控设备的放电指令时，放电负载接通，电池通过负载放电，同时采集模块将快速采集每节电池电压的每一变化量，在计算机中得到每节电池的特性曲线。除主控设备对放电模块的放电启动/停止指令外，放电模块内部也设有计时器，如放电超时，将自动切断放电回路，即使电子开关损坏，放电回路也将被切断，从而大大提高了放电模块工作的可靠性。放电模块还设有过流、超温等异常保护。同时放电模块工作时还受控于交流市电，在放电时如发生交流市电失电，放电模块将自动终止放电，保证直流系统向负载供电。3、监控主机本系统采用了高性能单片机及大容量4MFLASH，不但保证了对大量数据进行高速分析和处理，而且实现了对数据的掉电保存。当采集模块将电池电压数字信号传送到监控主机后，该信号被送入CPU进行分析处理，判读结果并显示。在运行监测状态下，系统计算机将运行监测程序，对每节电池电压、电池组充电电流、温度进行采集和判断，对超出设定的电压阀值的电池予以报警和显示。在放电状态下，系统计算机将运行放电监测程序，检测每节电池的放电特性，通过与设定模式的比较，对电池的好坏进行判读，将结果输出显示，并对失效电池予以提示报警，自动终止放电。系统计算机内设有“看门狗”，以监测程序的正常运行并自动复位。如系统计算机发生故障，将自动给出报警提示。本系统可提供多层次的通信接口，如局域网、RS232、RS485、MODEM，以便系统向现场及远端计算机传输数据、接收指令和调整参数。系统还设有干接点给远动接口，接点闭合时给出故障信号。系统采用进口大屏幕背光液晶显示屏，点阵高达320×240，可视区域为118×88mm，可清晰地显示中文汉字及图形。选用菜单显示方式，操作简单方便。五、面板说明POWERALARM智能蓄电池组监测系统向上键向下键取消键确认键复位键孔报警指示电源指示面板图GOLD显示屏智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第5页六、操作(一)使用建议1、为保证本系统可靠运行及发挥最大效能，在操作前请务必仔细阅读以下操作程序。建议接受本公司的培训与指导。2、为及时检测电池负载性能，建议每半个月进行一次动态放电测试。3、为维护电池性能，建议每三个月进行一次静态放电测试，时间为一个小时。每年进行一次核对性放电，时间为5-10小时。建议核对性放电时环境为室温30℃以下，通风良好。4、在放电测试过程中，建议操作人员不要离开现场。（二）系统初始化在系统安装完毕首次使用时或程序升级后及其它特殊情况下需对系统进行初始化操作。用户使用时一般无需此项操作。1、打开电源开关（或在运行时按复位键Reset），屏幕显示系统首页，此时按任意键，系统进入初始化菜单。如图：GOLD2002/11/2815:36:12时钟设置电流调零本机参数设置网络设置2、选中“时钟设置”，按确认键■，显示如图：GOLD年00月00日00时00分00时钟参数设置时钟参数设置结束，是否保存？智能蓄电池组监测系统用户手册V6.0第6页此时进入时间设定，按▲或▼调整时钟，每完成一项按确认键■即可移到下一项，直至所有校调完毕。按取消键●可取消此操作而直接进入系统自检。3、选中“网络设置”，按确认键■，显示如图：GOLD本地IP地址：*****