通讯电源用蓄电池监测维护及代维方案.docx
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通讯电源用蓄电池监测维护及代维方案
通讯电源用蓄电池监测维护技术代维解决方案
技术有限公司
二00六年六月
前言
通讯电源中蓄电池目前的状况
蓄电池的维护技术及发展方向
设备简介
解决方案(代维方式及合作模式)
效益分析
前言
通信电源是给各类通信设备提供电源唯一设备,是通讯网络安全运行最关键的设备之一。
通信电源的安全可靠是保证通信系统正常运行的重要条件,这其中蓄电池作为动力提动的最后保障,无疑是通信电源中的最后保险。
但目前蓄电池是通信电源中事故发生率居高不下的一个环节,据统计由于蓄电池故障引起的通信电源事故达30%以上,由此可见提高蓄电池运行的安全可靠的必要性和迫切性。
提高蓄电池运行的安全可靠性,特别是许多无人值守的站点,是目前用户困扰的难题。
如何提高无人值守或少人值守的站点的蓄电池监测管理手段和水平,降低或杜绝蓄电池事故发生率,提高通信电源安全运行的可靠性,无疑对于用户具有很高的价值。
结合十年的电池测试经验,以及实际的具体要求,特别是针对通信电源的特点,子木科技提出了对于通信电源的蓄电池的监测管理以实现智能化、网络化为核心的解决方案。
一、目前通讯电源中蓄电池运行中存在的隐患
1)蓄电池寿命无法达到设计要求
在实际应用中,蓄电池往往在使用一年后就开始出现劣化,使用超过5年的蓄电池劣化程度非常严重,几乎很少能够达到标称容量。
这其中存在两个方面的问题,其一,蓄电池厂家对于蓄电池的使用寿命年限是在较为理想的状态下预测的;其二,在使用中对于蓄电池的管理以及维护,没有有效的进行,造成蓄电池在劣化早期,没有及时发现落后电池,致使劣化积累、加剧,导致蓄电池过早报废。
2)对于蓄电池的运行情况不明
由于没有良好的手段以及管理,蓄电池的使用者对于蓄电池的运行情况缺乏足够的了解,特别是对于蓄电池历史数据的整理以及分析。
而这些数据的整理与分析需要较强的专业知识。
3)对于蓄电池的性能状况不明
对于蓄电池性能状况,如蓄电池的阻抗、当前的剩余容量,无法清楚、及时地了解。
4)缺乏温度补偿
由于蓄电池的工作环境比较复杂,而环境温度对于蓄电池使用寿命影响较大。
许多厂家都在产品的说明书上写明:
根据环境温度,对于浮冲电压进行相应的补偿,补偿系数大约在3-5mv/℃。
但在实际中用户能够作到温度补偿的很少,这也是许多蓄电池无法达到设计寿命的原因之一。
5)蓄电池的初检缺乏手段
在大多数地方,新电池采购后,对于蓄电池的检验,仅仅根据电池厂家的说明,进行蓄电池的初检。
缺乏一个权威的第三方进行验证。
6)蓄电池管理维护的理念需要改进
目前在很多蓄电池的维护人员,受到误导,认为“免维护”就是不需维护。
为此对于“免维护”铅酸蓄电池应该将以往的维护观念以及手段加以更新、提高,以适应新技术带来的管理监测水平的要求。
二、蓄电池管理上的智能化与网络化要求
通过以上实际使用情况的分析,结合后备电源蓄电池的特点,在蓄电池管理与监测方面,我们认为后备电源的蓄电池监测,应该以实现智能化与网络化为目标。
蓄电池管理上智能化与网络化的实际要求
1)目前后备电源的蓄电池许多使用场合,大多是无人值守的地方,如电信公司、移动公司、电力系统的无人值守站点等,为此要求对于蓄电池的监测适应这一情况。
2)对于蓄电池的人工检测手段,需要大量的人工,费时费力,而且对于测量人员的人身安全不利。
3)对于蓄电池作到实时监测,对于可能发生的问题,作到提前判断,而不是当出现问题后的被动处理。
为此需要对于蓄电池的运行过程中进行24小时的全过程监测,
4)同时需要对蓄电池的性能健康状态进行即使诊断,以发现蓄电池劣化、失效的趋势,防止蓄电池引发重大事故(实际中此类事故较多)。
这对于蓄电池在线监测是非常关键,这也是目前困扰厂商以及用户的最大难题。
所有的监测与管理方案都不应增加蓄电池的动作,即保证不影响蓄电池原有的工作,因为任何增加蓄电池动作的测量对于动力的供应都是不利的,一旦在测量中出现问题,那将对于动力供应是极其危险的。
对于蓄电池的测量,不应增加任何不安全的因素,不能对于设备的运行安全构成任何不利。
通过以上情况的分析,对于通信电源蓄电池的特点,在蓄电池管理与监测方面,应该以实现智能化与网络化为目标。
这样对于蓄电池的管理与监测可以实现:
及时发现蓄电池运行异常,提前发现蓄电池性能落后,提前发现蓄电池寿命终止。
对于无人值守的通信站点,通过网络实现蓄电池管理与监测。
利用现有的资源进行通讯,实现集中监测。
以子木科技的最新产品为基础,建立蓄电池智能化、网络化的管理与监测。
三、蓄电池管理的具体方案
1)蓄电池配制情况:
蓄电池的基本配制情况(举例):
几百个站点,其中蓄电池的配制有四种:
a)部分站点的蓄电池配制情况:
300~550Ah,一组蓄电池,24只,每只蓄电池电压2V
b)部分个站点的蓄电池为:
300~550Ah,两组蓄电池,每组24只,每只蓄电池电压2V
c)部分站点的蓄电池配制情况:
550~2000Ah,一组蓄电池,24只,每只蓄电池的电压2V
d)部分站点的蓄电池配制情况
550~2000Ah,两组蓄电池,每组24只,每只蓄电池的电压2V
通讯具备情况:
a)部分站点与中心站之间具备光纤通讯。
b)部分站点与中心站之间具备拨号线路。
2)方案中的硬件部分
硬件部分分为两类:
a)数据采集部分
根据现场的蓄电池配制情况,分别提供三中采集模块
24只2V蓄电池(550Ah以下),采用TRM65-2402及其附件,
24只2V蓄电池(550Ah以上),采用BM6500及其附件;
b)数据分析部分
3)方案中的软件部分
软件部分分为两类,
a)前端的数据处理与分析
该部分是在采集系统内完成,通过内置的CPU,对于数据进行综合分析以及处理,将异常数据提供声光报警。
b)后台的数据综合分析以及存储
通过网络连接,实现数据的网络化管理,其中将实时数据进行细分析,并通过自动或手动进行数据的存储。
在蓄电池放电中、以及异常工况中保存数据,并对于数据自动形成曲线以及生成报告。
四、常见蓄电池管理与监测解决方案的模型
目前国际上主要有七个方面的蓄电池检测/监测技术研究内容:
(1)以检测浮充数据为主的被动方法;
(2)传统的深度放电测试;
(3)新的部分放电测试技术;
(4)放电状态剩余电量(SOC-Stateofcharge)估计;
(5)蓄电池阻抗检测和分析;
(6)智能电池技术;
(7)蓄电池寿命预测的研究。
我们采用一个以蓄电池阻抗检测与分析为主的监测管理解决方案。
该方案通过蓄电池阻抗的测量,以及蓄电池其他运行参数采集(单电池电压、充放电电流、异常工况等),在辅以计算机与网络传输技术,完成对数据分析与管理的多级处理,使得困扰最大的蓄电池智能化监测得到很好的解决。
对于蓄电池的运行参数,由于其采集较为容易实现,我们不作较多说明。
如何有效地对于蓄电池阻抗进行检测与分析,是一个较为关注的问题。
我们知道反映蓄电池性能的参数有两类:
阻抗与容量。
目前的技术发展对于蓄电池容量的测量而言,不经过一定程度的放电,测量的精度将无法达到要求(这同样是一个国际性的难题)。
而阻抗这一参数,目前我们可以实现在线测量(专利技术,可达到10微欧级精度),我们采用的是阻抗交流测量法,其测量原理就是将一个低频的交流信号注入到蓄电池中,由于蓄电池中存在欧姆阻抗以及极化阻抗,测量蓄电池的反馈信号,通过注入信号与反馈信号的差异,得到蓄电池的阻抗,从而实现阻抗的在线测量。
该方案的技术核心是建立在蓄电池阻抗的在线测量以及计算机对于数据的处理,对于各个站点的蓄电池运行参数以及蓄电池性能参数,实时采集,对于数据进行基本分析,超限时给出声光报警。
将数据传输到中心监控中心站,通过数据库服务器,对数据进行终合分析处理,形成各个站点的各组蓄电池的运行参数以及性能参数的历史曲线,对于报警事件以及报警数据进行存储以备查询。
方案中数据处理流程
分析电压电流、内阻、温度
前端数据采集部分可以采集蓄电池组电压、充放电电流、单电池电压以及环境温度等蓄电池运行参数,直接上传并整理、分析,对于异常工况给出两级报警(现场以及监控中心),以便处理或调整。
如何准确反映蓄电池的性能状况,我们采用阻抗与容量并行的分级处理。
通过阻抗的实际测量,与基准值比较,对于阻抗增长异常的电池报警,同时对于一组电池中各个阻抗比较,对于超常电池给出报警,此为一级处理。
同时在监控中心的软件,对于阻抗进行趋势变化分析,通过每只电池阻抗变化的曲线图,对于非正常趋势的变化给出报警。
(对于阻抗分析处理较为复杂一些,对于阻抗的如何使用,存在不同看法,但我们认为采用时间纵向上的同一只电池的比较,以及同一时间上的不同电池比较两种分析较为准确)。
由于可以实现蓄电池运行参数的全过程监测,以及蓄电池劣化趋势给出变化曲线,从而使蓄电池智能化与网络化的监测与管理得以实现。
通讯资源说明
1、PC机软件由运行监测管理模块及电池性能分析模块两大部分组成,运行环境为WIN98,WIN2000。
2、通讯线路及中继视用户现有方式选择。
常用的通讯资源:
●PSTNMODEM
●PSTN方式64K通道
●DDN
●ISDN
●ATM
●PSPDN
●2M及2M时隙插入
●专线/共线
●其他资源
3、2V电池系统550A以内选用TRM65-2402-048型,550A以上选用BM6500H02-048C21或BM6500H02-048C11型。
六、本项目通讯电源的蓄电池监测前端具体方案
〖监测的蓄电池配置〗四组蓄电池每组2V24只容量100~3000Ah
〖解决方案〗
BM6500H02-048C21
模块
数量
备注
控制单元
CM65-048
1个
检测模块
TM65-2402-048
4个
内阻模块
RM65-048
4个
电流传感器
4个
以容量而定
温度传感器
4个
连接附件
4套
专门针对通信电源中采用2V蓄电池的工程监控设备,监测两组蓄电池,每组配置为:
2V,总数24只蓄电池的监测。
检测电池的运行参数,检查充电机制的合理性,蓄电池运行状况异常情况,电流是否在正常范围内。
单电池电压是否正常,是否对于充电进行温度补偿。
无须放电,在线测量单电池的阻抗,对于蓄电池性能状况进行诊断,发现落后电池。
大屏幕液晶显示,监测的各类参数
异常参数的声光报警以及报警输出节点。
提供开放的通讯协议,以及RS323串口
相关技术参数:
监测项目
测量范围
测量精度
电池组充放电电流
-500A~+500A(可选传感器)
2%
电池组电压
0~100V
0.2%
单电池电压
0~3V
0.2%
单电池内阻
0~20mΩ
0.001mΩ
蓄电池工作温度
-45~+50℃
1℃
外形尺寸
CM65-----483×133×115mm
TM65-----483×133×45mm
RM65-----483×133×75mm
报警类型
电池组浮充电压高报警,电池组浮充电压低报警,电池组充电电流过大报警,电池组放电电流过大报警,电池组过度放电报警,单电池浮充电压高报警,单电池浮充电压低报警,单电池过放报警,单电池内阻异常报警,单电池过充报警,单电池短路报警
连接示意方式1:
〖监测的蓄电池配置二〗四组蓄电池每组2V24只容量550Ah以下
〖解决方案〗
TRM65-2402-048
模块
数量
备注
采集模块
TRM65-2402-048
4个
电流传感器
4个
温度传感器
4个
连接附件
4套
专门针对通讯电源中采用2V蓄电池的工程监控设备,2V,总数24只蓄电池的监测。
检测电池的运行参数,检查充电机制的合理性,蓄电池运行状况异常情况,电流是否在正常范围内。
单电池电压是否正常,是否对于充电进行温度补偿。
无须放电,在线测量单电池的阻抗,对于蓄电池性能状况进行诊断,发现落后电池。
提供开放的通讯协议,以及RS323或RS485串口
相关技术参数:
监测项目
测量范围
测量精度
电池组充放电电流
-500A~+500A(可选传感器)
2%
电池组电压
0~100V
0.2%
单电池电压
0~3V
0.2%
单电池内阻
0~10mΩ
0.001mΩ
蓄电池工作温度
-45~+50℃
1℃
外形尺寸
320×165×300mm
报警类型
电池组浮充电压高报警,电池组浮充电压低报警,电池组充电电流过大报警,电池组放电电流过大报警,电池组过度放电报警,单电池浮充电压高报警,单电池浮充电压低报警,单电池过放报警,单电池内阻异常报警,单电池过充报警,单电池短路报警
连接示意方式:
系统组成
主要设备
TRM2402
4个
连接附件
电流传感器、温度传感器以及其他连接附件
4套
六、本方案具备的功能:
1、在线检测单电池电压、内阻,通过内阻参数,对新电池前期检验、以及浮充下失效蓄电池进行准确测量与预测
2、在线监测蓄电池运行参数,完成对蓄电池全方面的管理。
通过蓄电池组电压、单电池电压的检测,及时发现浮充下各个电池的浮充情况是否合理,对于异常给出警告;
通过浮充、均充电流大小的分析,判断不同充电状态下充电电流是否合适;
通过温度的检测,为充电电流、充电电压是否应随环境温度变化作出调整提供依据;
监测放电电流的大小;
通过单电池电压的监测,避免个别电池的过放而造成电池的损坏。
3、对报警事件的提示、记录明了可靠。
4、可显示打印各类运行报表。
5、软件提供单电池放电性能分析模块,系统界面明了,分析功能强大。
对于远程进行电池维护提供更多的便利。
该系统主要特点
✧监测蓄电池运行参数、性能参数
✧通过内阻等参数,及时反映蓄电池健康度
✧反映蓄电池保有电量
✧及时发现落后电池,提前预报蓄电池失效趋势
✧运行故障的数据、报警存储
✧独有技术实现每只电池(电压、内阻)的在线巡检
✧全电子式电池自动巡检,准确、可靠
✧运行事件管理,提供维护、检修依据
✧高度智能化数据处理
主要监测
◆单体内阻在线测量,内阻超常分析、报警
◆单电池/电池组电压实时监测
◆电池组充电/放电电流实时监测
◆单电池/电池组过放电报警
◆电池组深度放电事件记录
◆电池组放电剩余电量实时计算
◆标样电池温度实时监测
◆实时时钟记录各类事件
◆事件分类检索查询
主要指标
(依据现行企业标准,CMC备案号:
2300/N193-1999;特殊应用可作适当调整。
)
☐控制单元可同时连接A、B两组电池
☐电压测量单电池电压测量范围0~3V
☐电池组电压测量范围0~500V
电压测量准确度±0.2%RD
☐电流测量电流测量范围0~1000A(可选传感器)
电流测量准确度(与传感器有关)2%
☐内阻测量内阻测量范围0.001~10.000mΩ
☐内阻测量准确度±5%RD
☐SOH、SOC测量:
浅度放电5%(蓄电池可按任何倍率放电)时
测量准确度±10%RD
☐温度测量范围0~50℃
准确度±1℃RD
☐时间测量准确度±1秒/小时
七、BM65系列蓄电池监测管理系统系统安全特性
BM6500系列蓄电池在线监测管理系统在设计上充分考虑了各类使用场合及各类意外事故对系统本身及同系统配套使用的各类设备冲击,采用了多种抗冲击、高容错的手段,完全采用高性能的元器件,使得系统具有很高的安全特性。
BM65系列蓄电池在线监测管理系统具有自检功能。
BM65系列蓄电池在线监测管理系统具有很好的独立运行能力,不受用户系统的工作状况影响,也不影响用户系统的工作状态。
1系统容错性
TRM内阻模块的激励电流最大峰值电流为0.5A,BM6500内阻模块的激励电流最大峰值电流为5A,最大工作频率小于等于30Hz以内,对蓄电池性能无任何不良影响,对充电系统和工作回路也无任何干扰,内阻模块同蓄电池的连接部分均有防过流保险,避免连接导线自身短路或模块的故障对蓄电池的造成伤害。
检测模块各检测通道均采用高阻抗输入方式,检测回路的电流小于微安级,对蓄电池无任何不良影响。
检测模块同蓄电池的连接采用两线连接方式,连接端都安装过电流保险(0.5A),避免连接导线自身短路或模块的故障对蓄电池的造成伤害。
BM65系列蓄电池在线监测管理系统采用小功耗元器件设计,系统工作功耗低,对用户供电系统要求不高,不影响用户供电线路。
系统完全独立于用户设备工作。
2防过压过流特性
BM65系列蓄电池在线监测管理系统采用先进的电源变换技术,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。
3电磁兼容性
BM65系列蓄电池在线监测管理系统在电路设计及结构设计上充分考虑电磁兼容的特性,电磁辐射量小于国家标准。
系统采用金属外壳,具有很好的屏蔽效果。
系统本身对外界无任何电磁干扰。
4在线可维护特性
BM65系列蓄电池在线监测管理系统采用模块化设计,模块独立性良好,在线维护性强,在线维护不影响用户系统的正常工作。
5阻燃性
BM65系列蓄电池在线监测管理系统采用阻燃特性良好的元器件,系统本身的短路过流等原因造成的故障不会引起明火燃烧。
6防爆性
BM65系列蓄电池在线监测管理系统采用电子式继电器,无通道切换火花,无产生明火接触连接器件,可用于高防爆要求的石油化工等行业。
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- 关 键 词:
- 通讯 电源 蓄电池 监测 维护 方案