蓄电池全参数在线监测方案.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date蓄电池全参数在线监测方案蓄电池全参数在线监测方案蓄电池全参数在线监测方案目 录1概述12监控内容13设备配置13.1主站部分13.2子站部分14监控示意图25监控实现功能26产品技术参数37主要模块介绍47.1TA模块47.2收敛模块47.3TC模块67.4转换器68后台软件界面79产品技术优势89.1高稳定性89.2高安全性99.3抗干扰性强99.4在线自动内阻测试

2、技术99.5高精度电压采集技术99.6监测设备内置智能分析功能99.7大容量数据存储空间99.8接入性好910产品安装1010.1TA模块的安装1010.2TC模块、转换器与收敛器的安装与接线1010.3施工周期1111售后服务1111.1安装调试服务1111.2产品保修12-1 概述由于阀控铅酸电池性能稳定、自放电少、密封、经济等优点而迅速代替其他类型电池。阀控铅酸电池销售承诺至少十年使用寿命，然而很多用户惊讶的发现电池在使用了三到四年后就会出现故障，很少有电池使用寿命超过八年的，这主要是由于阀控蓄电池长期浮充运行后出现电池失水、负极板硫酸化、正极板腐蚀、热失控等，导致容量衰退。厂商大力宣传

3、“免维护”电池和用户维护麻痹，使得不少用户得到惨痛的教训。在今天也很少有电池用户对自己的后备电源系统有绝对的信心。目前，对蓄电池组的管理主要采用定期维护的方式。一般定期人工对电池的电压、内阻进行测量，每一年或几年对电池组进行一次核对性放电。这种维护方式主要存在下面的缺点： 维护工作量大，导致维护人员不堪重负 无法即时掌握蓄电池组运行真实数据及数据无法进行系统的分析 维护风险较高为了能彻底解决以上问题，必须组建一个蓄电池在线监测系统，对蓄电池的单体电压、组压、单体内阻、电池内部温度等重要参数进行在线监测，一旦发现某个参数有异常或其变化趋势有异常时立即告警，使管理维护人员及时发现问题或潜在的隐患，

4、及时进行处理，保证UPS系统的可靠性与安全性。本方案实施后可以达到下面的效果：- 提前预警即将失效的蓄电池，排除潜在的隐患，确保UPS系统安全；- 无需进行定期的内阻、电压手工测量，节约人力物力；- 即时发现充电故障，延长蓄电池组寿命。- 通过对数据的系统分析，积累不同品牌型号设备及蓄电池的实际运行经验，作为选型参考。 2 监控内容XX项目要求在线监测蓄电池组，监测内容包括电池的单体电压、单体内阻、单体电池内部温度、组压、环境温度及充放电电流，并配置监测软件，远程读取并显示数据，同时数据可接入到第三方监控系统中。3 设备配置3.1 主站部分名称型号规格数量服务器-待定1蓄电池监测系统软件-6.

5、0版13.2 子站部分序号设备名称型号规格数量（套）配置明细数量（个）备注1蓄电池在线监测系统（B3G蓄电池监测控制分析软件V1.0）B3G-TH12V40S4CTDN4CM-01N收敛器4共计640块电池，分为16组，每组40块，205AHB3G-TH-12V电池采集单模块640TC电流采集模块16CTH转换器8CS-A0电流互感器164 监控示意图根据项目需求本方案采用技术方案：B3G-TA蓄电池在线监测系统+蓄电池监测数据管理软件，方案的拓扑见下图。B3G-TA蓄电池在线监测系统具有技术先进，功能完善，配置齐全，稳定可靠，抗干扰性强等特点的系统。系统主要功能为：实时监测总电压、总电流、单

6、体电池电压、单体电池内阻、单体电池温度、环境温度等，任何参数超出阀值后自动告警，并预警性能劣化的电池。每个电池配置一个B3G-TA模块，监测电池的电压、内阻与温度，TA模块间通过一根通信总线相互连接后接到收敛模块上，收敛模块轮巡读取每个TA模块监测到的数据，并进行分析、处理、保存与显示，通过通信口上传到监控中心。5 监控实现功能1、在线监测电池的单体电压、单体内阻、单体电池内部温度、组压、环境温度及充放电电流。2、设备能自动定期测量电池的内阻，无需人工干预。3、模块带LCD显示屏，可以显示所有监测数据以及部分历史数据。4、蓄电池组处在放电时，设备能自动记录放电曲线及已放容量，可在设备及后台软件

7、上查询。5、设备能自动对每月的数据进行分析，生成分析报告，提示哪些电池需要更换，可通过后台软件查看报告。6、设备可以记录设备运行过程中的各种事件，包括设备重启、发生告警、内阻自动测试等，可以通过监测单元或后台软件查询。7、设备能保存一定量的数据，其中告警为100条、内阻为一年、组压电流为一个月、放电记录为2次、分析报告为一年，后台软件可以保存至少两年的完整的数据。8、单体电压、组压、单体内阻、充放电电流、环境温度、电池温度超限时自动告警，告警阀值可设置。告警发生时设备发出告警声音，红色告警灯亮，干接点闭合，可通过设备查询具体告警内容。9、可通过设备修改运行参数。10、设备可通过网络口与后台电脑

8、连接，同时可通过RS485口将数据上传给第三方监测系统，支持MODBUS协议。11、后台软件能显示所有的监测数据，并能以数据表格、柱状图、曲线的方式显示。12、后台软件能记录电池放电时的每节电池放电数据及放出容量，并可以将该此放电单元导出成EXCEL表。13、后台软件能查询任意时间的告警记录。14、所有数据可以直接打印或以EXCEL的方式导出。6 产品技术参数工作环境工作温度： -550相对湿度： 590大气压强： 80110kPa电源要求85264VAC,100V370VDC监测能力每组最大为300节，组数最多为4组监测范围2V、6V、12V电池，容量为30AH-1000AH保护电源回路带防

9、短路与反接、过压保护，电压采样线带限流保护，内阻测试线带保险丝保护。测量范围及精度组压：20600V，0.3%+0.2V单体电压：1.52.5V，0.1%+1mV 415V，0.1%+10mV单体电池内阻:10065535 u2%+3 u(2V电池,重复精度)2%+30u(6V、12V电池,重复精度)分辨率为3 u单体电池内阻:10065535 u2%+3 u(2V电池,重复精度)2%+30u(6V、12V电池,重复精度)分辨率为3 u电池内部温度：-10+70， 0.5充放电电：0300A(可选),1%+0.5A环境温度：-10+70，0.5干接点带一个干接点，DC220V/1A绝缘耐压 2

10、000VAC安装方法TA模块可以直接安装在电池上，收敛器可以安装在19英寸机柜或墙上、柜面上。7 主要模块介绍7.1 TA模块TA模块能监测单只电池的电压、内阻与温度，并通过通信口将数据上传给收敛模块，TA模块本身不具备告警判断功能。TA模块由电池供电，2V模块最大功率小于0.15W，12V模块小于0.25W。需要注意的是，2V模块只能用在监测2V的电池上，12V也一样，否则会损坏模块，接口说明如下图。图2-2-1编号名称说明J1口接电池正负极。COM1/COM2口这两个口内部并列，为UART口，用于TA模块间通信级连用。指示灯为黄绿双色LED灯，绿灯为电源灯，黄灯为通信灯。7.2 收敛模块收

11、敛模块可以从TA模块中逐个读取电压、内阻与温度值，并进行分析处理与显示，每四组电池需要一个收敛模块，具体功能如下：a、轮巡读取每个TA模块测得的电池电压、内阻与温度值；b、带LCD显示，可查询实时监测数据及历史告警记录；c、可设置上下限值与运行参数；d、自动告警功能，告警时LED灯亮，蜂鸣器响，同时对应干接点闭合；e、带一个RS485与一个RS232上传口，可接入到上位机，也可选配网络口。编号名称说明LCD显示屏两行中文显示，122X32。按键共4个按键，“Esc”为退出键，“”“”为翻页键， “Enter”为确认键。指示灯POWER为电源灯，通电后常亮；A1亮表示有重要告警，A2亮表示有一般

12、告警；E1亮时表示收敛模块有故障，E2亮是表示收敛模块与TA模块通信有故障； Rx1/Tx1为COM1的数据收发灯，接收到数据时Rx1亮，发送出数据时Tx1亮，Rx2/Tx2、Rx3/Tx3、Rx4/Tx4、Rx5/Tx5、Rx6/Tx6分别对应COM2、COM3、COM4、COM5与COM6。电源开关控制收敛模块电源输入。电源输入口85264VAC输入，模块消耗功率最大不超过15W。地址拨码设置收敛模块地址用，最大允许地址为15。ISP1口更新内部程序用。TEMP/ISP2口接环境温度传感器，同时也作为程序更新口。J1，J2，J3口干接点输出，其中J1的1-2脚为设备故障，3-4脚为总告警但

13、不包括设备故障，其余为保留。COM5口数据上传口，接上位机，RS485，9脚为正5脚为负，波特率为19200BPS。COM6口数据上传口，接上位机，RS232，2脚为发送3脚为接收1脚为地，波特率为19200BPS。COM1口接转换器到TA模块，四芯，从左到右为B、A、+、-，B为RS485的-，A为RS485的+，波特率为4800BPS，+/-为DC12V电源的正负输出。COM2口接转换器到TA模块，四芯，从左到右为B、A、+、-，B为RS485的-，A为RS485的+，波特率为4800BPS，+/-为DC12V电源的正负输出。COM3口接监测单元，四芯，从左到右为B、A、+、-，B为RS4

14、85的-，A为RS485的+，波特率为19200BPS，+/-为DC12V电源的正负输出。COM4口数据上传口，接上位机，RS422，1到4脚分别为T-、T+、R+、R-，波特率为19200BPS。网络口10M/100M，RJ45，与上位机通信用。接地点接机房地。7.3 TC模块TC模块能监测一组电池的充放电电流与一个环境温度，可通过UART口与收敛器进行通信，一组电池需要一个TC模块，接口说明如下图。编号名称说明J1口接电流互感器与环境温度传感器。指示灯为黄绿双色LED灯，绿灯为电源灯，黄灯为通信灯。COM1/COM2口这两个口内部并列，为UART口，用于与TA模块与转换器间通信级连用。VI

15、N口电源输入口，DC8-13V，左正右负，由收敛模块供电，最大功率小于2W。7.4 转换器转换器用来将TA模块的UART口转成标准的RS485口，接入到收敛模块的COM1或COM2上，TA模块不能直接与收敛模块进行通信。一般每200个TA模块需配置一个转换器，接口说明如下图。编号名称说明通信电源口四芯，接收敛模块的COM1或COM2口，从左到右为B、A、+、-，B为RS485的-，A为RS485的-，波特率为9600BPS，+/-为DC12V电源的正负输入，最大消耗功率为0.3W。指示灯LED灯，绿灯为电源灯，黄灯为通信灯。COM1/COM2口这两个口内部并列，为UART口，用于与TA模块级连

16、用。8 后台软件界面本方案采用网络版软件，此软件是基于B/S构架，采用SQL-SERVER数据库，用户通过IE浏览器即可查看数据。主界面图：实时数据图：组压电流曲线图：9 产品技术优势9.1 高稳定性产品的稳定性设计需要实际应用经验的积累，所以应用时间不长或应用不广的产品往往会不稳定。科技拥有近十年数以万套设备的实际应用经验，在这一领域拥有二十多项专利技术，我们把这些经验与技术应用到产品中，从设计上确保了产品的高稳定性。科技还拥有完整的质量保证体系与ERP管理系统，确保产品在各个生产环节的质量得到有效的保证。9.2 高安全性(1)系统对充电系统和工作回路无任何干扰,电压采集线不与被监测电池直接

17、连接，中间由欧姆电阻连接，彻底杜绝了测量电缆自身短路或模块的故障带来的电池自放电、现场出现火花、人员触电、蓄电池的伤害等危险；采集单元各检测通道应采用高阻抗输入方式,检测回路的电流小于微安级,对蓄电池无不良影响。（2）系统能完全独立于被监测设备而正常工作，功耗低,对供电系统要求不高,不影响用户正常供电线路。(3)具有防过压、过流、高频磁场干扰特性，要求系统工作电压范围宽,防过流、过压能力强,系统设计有防浪涌电路,可在高频强磁场工作环境下正常运行。(4)系统采用模块化设计,模块间的独立性良好,在线可维护性强,在线维护时不影响被监测设备的正常工作。(5)系统应采用阻燃特性良好的元器件,使得系统本身

18、的短路过流等原因造成的故障不会引起明火燃烧。9.3 抗干扰性强目前大型UPS及高频UPS应用越来越普遍，在电池上出现很强的纹波干扰非常常见。在一个UPS系统中，逆变器在逆变过程中会产生2次、4次与6次等纹波电流，这种纹波电流会倒灌到蓄电池上，干扰蓄电池监测设备的正常工作。我们专为此种应用设计了一个特殊的滤波电路，采用DSP+自动塌陷电路，这种电路能够阻档UPS产生的2次、4次与6次等纹波，而几乎不影响有用的信号。这种产品已经在Emerson、Schneider与Eaton等品牌的大型UPS系统上有数以千计的应用。9.4 在线自动内阻测试技术科技拥有多循环在线内阻测试技术的独家专利，此种技术可以

19、实现完全自动在线测试内阻。9.5 高精度电压采集技术电压检测采用16位并行A/D转换技术，无开关或继电器切换，实现了高速及高稳定采集，精度可高达0.1%。采集单元前后级采用了光电隔离，避免前端对后端电路的干扰，保证系统安全可靠。9.6 监测设备内置智能分析功能大部分的蓄电池监测产品都通过后台软件来分析数据，这种方式的好处是实现起来比较容易，但存在下面的缺点： - 与监测设备通信中断或软件死机不能正常接收数据时，分析的基础数据会丢失，无法进行分析，造成整个系统瘫痪。 - 如要将监测设备直接接入第三方监控系统时，就没有分析功能或实现起来非常复杂。为了解决这个问题，科技将分析功能内置到监测设备内，设

20、备每月自动会对每节电池的电压、内阻等进行分析，自动生成报告找出需要更换的电池并提出维护建议。使分析功能完全独立于台软件，分析结果可以直接上传给第三方监测系统。9.7 大容量数据存储空间监测设备可以对保存电压、内阻、报警记录及分析报告等，一旦后台服务器出故障，也可确保关键数据不会丢失。9.8 接入性好监测设备可以完全独立运行，无需后台软件支持，并能直接对数据进行分析生成分析报告，这些数据通过通讯口可以直接上传给第三方监测系统，并提供RS232、RS485及网络口同时支持严格的MODBUS规约，使系统接入变得极为简单。10 产品安装与集中式蓄电池监测系统相比，本方案采用的B3G-TA蓄电池监测系统

21、具有安装方便、走线少、安全性高的特点。10.1 TA模块的安装每个电池需安装一个TA模块，可以贴到电池的侧面或者正面，请按下面的方法安装。安装步骤说明将测试线中的黑色线接到电池负极将测试线中的红色线接到电池正极将测试线另一端接到TA模块的J1口撕掉TA模块反面的不干胶保护纸后粘到电池外壳上用通信线将该模块与前一个模块连接按照上面步骤在每个电池上安装TA模块，并用通信线将相邻的模块连接，需要注意的是电池编号必须与TA模块地址一致。将测试线连接到J1口后，TA模块的LED电源灯将点亮，模块自动进入工作状态。TA模块的地址范围一般为1到300，超过300节电池时，TA模块地址重新从1开始，同一通信总

22、线上，地址不允许重复。因此，在监测两组电池，每组为300节电池时，连接第一组上的300个TA模块的通信总线必须连接到收敛器的COM1口，第二组连接到收敛器的COM2口上。10.2 TC模块、转换器与收敛器的安装与接线TC模块与转换器需要DC12V供电，从收敛模块的COM1口或COM2口取电，具体安装步骤如下：安装步骤说明用通信线从最后或第一个TA模块的COM1口连接到TC模块的COM1口用通信线从TC模块的COM2口连接到转换器的COM1口用配置的电源线从TC模块的VIN口连接到转换器的“+ -”口上用四芯电源通信线从收敛模块的COM1或COM2口连接到转换器的“B A + -”口连接电流互感

23、器前，先将TC测试线连接到TC模块的J1口，再将TC测试线另外一端连接到电流互感器上。条件允许时，电流互感器应串在蓄电池与蓄电池间的连接条上，电流互感器上标示的方向应与蓄电池充电电流方向一致。TC测试线上带有一个温度探头，温度探头最好在蓄电池上方固定，确保更准确的测量环境温度。收敛模块需由外部供电，电源输入允许范围为85V264VAC，出厂时已标配了电源线。10.3 施工周期一般情况，按两人一组来进行施工的话，一天可以安装五百节电池左右。11 售后服务11.1 安装调试服务如由科技负责安装，我们会派专业的工程人员负责从进场到验收的整个过程的工作。如由第三方安装，需要时可以派专业的工程师到现场负责安装调试指导。安装调试完成后，会专门对使用人员进行培训。11.2 产品保修科技对产品自投运之日起提供1年的保修服务。如产品在正常使用和维护条件下，在保修期内，因材料、工艺或制造问题导致性能故障，我们将提供免费的修理或更换等保修服务。如产品存在下列情况，保修服务将不适用： 未经许可，擅自对设备进行更改或拆开； 未按操作手册操作，造成设备故障； 未经事先通知，更改电源系统； 未在规定的环境条件中使用，造成设备故障； 其他非因产品本身质量问题导致的故障或损坏。过了保修期后，如产品出现故障，我们将提供有偿的修理或更换等服务，维修费包括维修用零件成本及维护人员费用。