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JN-XDJ 微机蓄电池巡检装置

更新时间:2016-10-21 09:59:04点击次数:1287次

一、引 言

蓄电池作为直流系统的电源是系统中十分关键的设备,必须对其进行规范合理、真实有效的日常维护。对于富液式铅酸蓄电池,可以通过测量电池的电压、电解液的比重和温度,查看电解液的颜色、极板表面的颜色、极板是否弯曲断裂、极板有效物质是否脱落等来判断电池的性能。而阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA),因其密封,无法通过以上手段进行检测。另外,由于蓄电池数量多,情况各异,人工维护蓄电池组的工作量很大,只能定期测试,不能解决蓄电池性能的突变问题,出现大量的测试盲点;随着VRLA蓄电池的大量应用,铅酸蓄电池的在线实时监测、早期故障诊断技术的创新与发展已经迫不及待。

“蓄电池监测管理仪”是利用国家重大科技产业工程“电动汽车”项目中“电动汽车车载充电器、电池管理系统及剩余电量计的研制”专题的研究成果,深入研究了站用阀控式铅酸蓄电池组容量特性原理,并结合当今国际、国内在蓄电池容量组监测领域共同认可的方法,建立了一套完整的容量计算模型,真正解决了蓄电池组容量在线监测和单体电池故障早期诊断的难题。经过长期的研究和实践,研制出了适用于发电厂、变电站、微波机站、UPS、移动电信机房等行业部门的蓄电池在线监测系列产品,该产品系列具有国内领先、国际先进水平,并已通过了有关部门的测试和认证。

“蓄电池监测管理仪”新一代升级产品(D型机)能够监测1000Ah-3000Ah的大容量蓄电池,稳定度能够达到20微欧以内(满电量浮充状态下)。

二、产品概述

⒈产品特点

单体电池电压测量,整组电池电压测量,2V,6V,12V均可;

独特的蓄电池组剩余电量估算;

单体电池健康等级的在线判断;

监测过程实时进行;

信号采集过程安全、可靠;

信号采集精度高;

蓄电池组网络化监测集中管理。

⒉产品用途

微机蓄电池巡检装置主要应用于发电厂、供电局等电力直流系统,通信机房和基站,铁路供电变电站,金融、化工、企事业单位的UPS机房等后备电源使用场合,监测大容量蓄电池组的电池电压、剩余电量、基本参数等,为蓄电池组的日常维护提供重要的依据,保证蓄电池组的可靠运行。

⒊型号说明

系统命名规则:

系统配置

⒋使用环境

户内使用,并且室内通风良好;

运行环境温度:-10℃--50℃;

储存环境温度:-25℃--70℃;

湿度:30RH~95RH%;

周围介质无导电尘埃与导致金属或使绝缘损坏的腐蚀性气体、霉菌等。

三、结构与原理

⒈系统结构

系统结构大体分为:采集模块、放电模块、中央处理模块,显示模块;

采集模块实时采集电池组电压、电流、温度、内阻等基本参数;中央处理模块对采集数据进行转换、分析、计算,计算结果在液晶上显示,并且通过串行口(或485或以太网)进行上传,实现远程监测。

原理结构图如下:

⒉工作原理

单节电池的内阻测量(D型)

内阻测量仅在电池组处于满电量浮充状态时进行。虽然放电电流较大(20~30安),但由于放电是在电池组中连续6节(2V)电池(或2节12V,或4节6V)和设备内的大功率低阻值电阻构成的放电回路中进行的,放电仅有数秒钟,并且设备本身还采用了良好的散热和隔离措施(大功率低阻值放电电阻有专用散热片、专用风扇、每条放电回路线和单节电池上都有保险丝、设备内内阻测量模块和其他模块间有光偶隔离等),因此内阻测量是安全的,决不会影响电池组供电系统的安全运行。

电池的内阻是反映电池的健康程度的最重要的一个量,能够准确的测量出每一节电池(能够放电的,不能放电则电池已经坏掉)的内阻,根据内阻值判断电池的健康度。

虽然电池的内阻和容量没有线性的数学关系,但是内阻和容量确实存在着依赖关系。实验证明:不同额定容量的电池其内阻不同,容量越大,内阻越小,铅酸蓄电池额定容量和其标称内阻有一定的对应的关系;另外,根据规程,内阻值大于其标称值25%的电池即为失效电池,而容量低于额定容量80%的蓄电池即为失效电池。系统将电池内阻作为容量计算的重要参考量。

测试范围  最小100μΩ;

测量精度  ±20μΩ;

电池组剩余电量估计

剩余电量的多少是蓄电池应用中最关键的问题,是用户最关心的问题,也是最复杂、最难回答的问题,所以,100多年来,蓄电池电化学基本上是一门实验性学科。

专家、学者通过对不同厂家和类型蓄电池的物理、化学特性的差异,和对蓄电池内部温度、内阻等参数的动态变化,以及对蓄电池在充、放电过程中电压—电流的变化特性分别进行了大量的试验和测试,总结出了一些有关蓄电池容量特性的规律。

系统首先根据电池组的类型,额定容量,使用寿命,已使用时间,以及单电池特性和电池组的平均特性之间的差异,计算电池组的初始电量;运行过程中,再根据电池单电压在不同状态下的变化,电池组总电压、环境温度的变化,单电池的内阻,以及充放电过程中电流的大小和充放电时间等,经过分析、判断找到性能最差电池,通过剩余容量模型计算,得到蓄电池组剩余电量的估计值。

诊断系统

诊断系统包括对蓄电池健康等级的排序和故障诊断;参照电池专家、维护人员长期使用蓄电池总结出的一些实用规则、大量的经验数据,以及电池历史档案信息,将逐步建立对蓄电池健康等级进行排序和故障诊断的数学模型。

四、技术特性

⒈主要功能

实时采集单体电池电压;

实时采集电池组电压;

实时采集电池组电流;

实时采集电池组环境温度;

自动更新电池组剩余电量;

自动判断单体电池健康等级;

自动提示报警信息;

网络化远程监测;

⒉主要技术指标

五、安装调试

⒈外形和安装尺寸:深度:300mm

⒉安装要求

安装过程必须是专业人员完成。

安装之前应详细阅读4.3内容。

设备应该距离电池组尽可能近;如果电池组距离控制屏较远,设备需固定在电池室的墙壁上或放置到电池柜上,监测信息可以通过通信电缆或网络接口上传到计算机。如果设备距离电池组较远,采样电缆也就会很长,安装过程烦琐,并且可靠性会降低。

设备电源可以使用交流或直流,安装之前必须确定电源类型,并将电源电缆引至设备。

⒊安装程序和注意事项

安装程序如下:

确定设备安装位置;

确认电池摆放顺序,根据电池顺序确定采样线路;

疏通采样线路,清理线路中的障碍,固定线槽或挖掘地沟;

按照对应顺序将电缆插头固定在设备上;

按照电池顺序和线路安排,将采样电缆分别引至对应的电池;

将电池组总电压采样电缆连引至电池组的正、负极;

连接电池和隔离电阻,隔离电阻和电缆,使电池接入设备采集模块;

使用防腐蚀塑料胶条将有共同走向的电缆包扎好;

确定电流传感器安装位置;

将电流采样电缆按照合适的通道,从设备引至传感器,连接牢固;

确定设备的测温点,将温度传感器按照合适的通道从设备引至测温点;

所有采样电缆按各自的通道固定好之后,检查电缆和电池及采集器件是否连接好;

如果连接有错误或连接不牢固,重新进行连接,直到所有连接点无误;

在使用线槽或地沟处,将包扎好的电缆放入线槽或地沟,并将其封装。

检查多芯插头和设备插座是否对应;

如果插头、插座不对应,将其更正,直到无误;

安装完毕。

注意事项:

安装过程中,一定要注意安全,杜绝电池(或几个电池间)短路现象发生;

在电池组和采样电缆的连接过程中,电缆顺序和电池编号必须对应;

采样电缆通道的选择,要靠近电池,但隐蔽,避免电池维护过程中的无意损坏;

采样电缆不易暴露在空气中,否则电缆容易被风化和腐蚀;

在电池室或电池柜中,采样电缆通道必须整齐,可靠。

⒋调试

接通设备电源,开机;

设备正常启动,所有监测指示灯同时点亮;

检查所有单电压监测值是否正常,如果某路出现为零或者超出正常电池电压,设备立即断电,检查电池连接是否对应,找出错误连接,并将其更正;

重新开机,设备应正常工作。

使用钳形电流表,测量电池组回路中的电流(>1A),对比设备监测值;如果误差较大(>±0.5A),取下电流传感器,在无输入的情况下,测量其输出电压,如果电压大于±30mV,调整传感器零点,直到输出电压近似为零,重新核对监测值。

分别检查核对两路温度、电池组总电压、单体电压的监测值,如果有大于精度要求的进行调整,直到达到要求为止。

六、操作说明

⒈使用前设备的检查

检查设备电源、采样电缆和设备连接是否正确;

检查连接正确,开机运行。

⒉前面板说明

液晶显示屏:

㈠ 开机显示电池组基本情况;

基本情况依次为:总电压、充电电流、放电电流、温度1、温度2、剩余电量;

(可以显示一组或两组)

一组:

两组:

当某项内容出现报警,该内容对应值闪烁,设备内部蜂鸣器启动,直到报警结束。

前面的是第一组的数据,后面的是第二组的数据,电量为估算值。

㈡ 按动菜单键进入主菜单,其内容依次为:

按动相应数字键进入对应显示区域, 按采单键返回主画面。

数字键1:进入单电压与内阻显示区域,顺序显示所有电池的电压值与内阻值;

单电压与内阻界面(显示实际采集的电压和内阻,内阻只对D型机):

按上下键翻屏,按采单键返回功能菜单。

报警内容与结果(显示所有电压和内阻告警的电池)(内阻只对D型机)

按上下键翻屏,按采单键返回功能菜单。

诊断结果(诊断电池的性能等级5、4、3、2、1、0,性能递减):

按上下键翻屏,按采单键返回功能菜单。

设定报警参数(内阻只对D型机)

按上下键选相应项,按数字键输入数据,确认键为小数点,按采单键返回功能菜单。

设定功能参数

按上下键选相应项,按数字键输入数据,确认键为小数点,按采单键返回功能菜单。

电池类型:2V/6V/12V

电池容量(标称容量)单位:Ah

电池内阻(出厂)单位:uΩ

参数不正确,显示会不正确。

诊断参数已经做在程序中,所以不用设置,以后测仪器中将删除。

内阻测量(内阻只对D型机)

需要输入密码:888888

出现界面:

内阻单位:mΩ

如果电压低于16V,则跳过这一组,测试下一组,显示那一组的电压低于16V,如果放电电流低于16A,则跳过这一组,测试下一组,显示那一组的电压低于16A。

其他设置:

地址:除特别要求不识别

单节校准表示电池接入设备的序号是单数的电池(1,3,5...)的校准系数,如果设备测量值低于时间值多少mv,则+多少mv;反之则-多少mv。

双节校准表示电池接入设备的序号是双数的电池(2,4,6...)的校准系数,如果设备测量值低于时间值多少mv,则+多少mv;反之则-多少mv。

键盘:

㈠ 内容包括:数字0~9、菜单、确定、↑、↓、←、→共16个触摸键;

㈡ 功能介绍:数字0~9:子菜单选择,参数修改,密码输入;

菜单:由开机初始显示内容(基本情况)切换到主菜单;

由显示子菜单内容切换到主菜单;

确定:参数修改完毕,由参数设置状态直接切换到基本情况,小数点;

由主菜单切换到基本情况;

↑、↓:单电压、诊断结果、报警信息、参数内容上下滚动显示;

←、→:参数设置过程中,光标左右移动。

参数设定

在主菜单中,第4个子菜单是操作人员设定参数,通过键盘输入4选中该项,进入参数修改界面,其中参数包括:

单电压上限:0000(单体2V——2.400,单体6V——7.200,单体12V——14.4);

单电压下限:0000(单体2V——2.000,单体6V——6.000,单体12V——12.00);

总电压上限:0000(单电压上限×路数);

总电压下限:0000(单电压下限×路数);

温度1上限:000(一般设定成35.00);

温度2上限:000(一般设定成35.00);

充电电流上限:0000(一般设定成0.1C);

放电电流上限:0000(一般设定成0.1C);

日期设定:0000/00/00(设定为北京时间);

时间设定:00:00:00(设定为北京时间);

⒊后面板说明

后面板

后面板包括:

温度:

V: 温度传感器的电源;G:温度传感器的地;

T1:温度传感器①的数据线。

电流:

-12:电流传感器的负电源;+12:电流传感器的正电源;

AG:电流传感器的地;I1:电流传感器①的信号线。

单电压采集端子:I---XIV为单电压采集端子( 3.5mmx8)

内阻测试端子:01---20(7.62mmx5)

后面板说明:

单电压采样插座:采集0~108路电池电压;

两路温度(T1和T2)、电流(I1和I2)采样插座:连接温度传感器和电流传感器,采集两路环境温度、电池组电流;

RS232通信插座:连接计算机上的对应串口或通过串口服务器连接到局域网中;

保险管:在异常情况下,保护设备的安全;

电源插座:为设备提供可靠的电源,设备工作电源为AC/DC220V。

七、故障分析与排除

设备在运行过程中,容易出现的一些异常现象及排除方法如下表所述:

八、日常维护

保持设备干净卫生,检查设备采样电路连接是否正常;

在清理电池及其周围时,不能伤及采样电缆;

发现报警现象,及时查看报警内容,并进行处理;

该设备是在线实时运行的,不能随便关机;

设备日常进行过程中,不需要进行维修;

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