蓄电池基本功能与在线监测

一、概述：

铅酸蓄电池是目前中心机房UPS 和通信电源中最普遍使用的备用电源蓄电池。目前 在网运行的铅酸蓄电池组中容量劣化、备用时间不足的现象出现的频率较高，导致部分 蓄电池的实际使用寿命远低于设计寿命。

蓄电池性能的不稳定是电源系统，特别是UPS 电源系统，稳定工作的巨大隐患。通过引入ZRDCT900蓄电池组分布式监控系统，针对UPS电池组、通信电池组实现在线管理的专用维护系统进行实时监控和有效维护的目的。

主要作用在于： 

1、保障各单体蓄电池充电电压、电流及温度等运行参数的合理性。 

2、通过对于各单体蓄电池交流阻抗（非直流内阻）的在线测试，准确判断蓄电池组中的劣化蓄电池。及时发现容量不足蓄电池，保障蓄电池系统放电时间。   

3、对于蓄电池组及各单体电池的报警状态进行判断并记录。 

4、依靠现有动力环境监控或其他网络传输方式，实现对于蓄电池参数的远程监控。 

5、核对性放电测试时，能够定时记录蓄电池的单体电压和阻抗变化，获得各单体电 池放电曲线。

6、自动生成蓄电池各指定运行时间段的报表。 

       ZRDCT900蓄电池组分布式监控系统具有后台监控管理软件ZRMSCADA V3.0，综合管理多个站的多组电池组，实现对电池组的综合远程监控和管理，给运维工作带来便利，节省人工费用。

产品具有测试精度高、实用性强、抗干扰性强等特点，解决了电池维护中失效电池检测、后备时间预测等在线维护难题，有效的保障了不间断动力系统供电的可靠性。

二、功能：

  2.1 基本功能： 

蓄电池监测管理系统，应该对其监控的蓄电池组和电池组中各单体蓄电池参数进行实时监控。

包括： 

  ①采用内阻检测技术，在线监测内阻变化趋势，预测电池组中的落后蓄电池：通过在线监测单体电池的电压和内阻，将监测到的数据进行存储和处理，对电池故障进行报警，精确有效地判别单体电池的优良状况。仪表对测试数据进行保存，查询、删除和导出。上位机软件对导入的数据进行处理，通过各种图表对数据进行分析和显示，自动生成电池的检测报告。

  ②蓄电池组在线监控系统实时显示电池组的：实时采集总电压、总电流、每节电池的电压、内阻、温度、最高4节 单体电压、最低4节单体电池等信息。 

  ③电池监测模块的地址具有自动分配功能，安装调试简便：系统根据实时监控数据对不同种类的报警进行判断，并可通过通信接口及开关量输出节点对报警状态进行远程传输；系统通信协议内应包含对于报警状态的判断和设置，能够在第一时间将系统报警发送到主控中心。系统具备单独的开关输出，并通过不同的开关量输出指示不同的系统报警状 态，当通信连接问题时仍然能够对报警状态进行判断，并通过开关量节点进行输出。

  ④安全性：具有电源隔离、光耦隔离、熔丝保护等多重保护，不影响电池组运行

  ⑤每个电池监测模块有1个模块内部温度和1个外接温度通道：内置温度反映内阻模块内部及周围的温度，可作为检测电池表面温度的低成本方案。外接温度通道可以外接温度探头，可以用来检测电池表面、电池柜、室内环境的温度，是一个可选的多用途温度采集应用

  ⑥本地数据显示和操作：  除通过网络实现系统数据的远程传输和监控外，系统支持在电池室本地的数据显示及状态查询。通过5.7 英寸工业触摸屏，可以实现本地的实时数据显示、实时报警状态显示、历史数据查询、历史报警数据查询等。

  ⑦模块结构设计，对不同数量的电池组可进行灵活配置，实现方案低成本

  ⑧电路端口具有EMC设计：具有抗电磁干扰能力，特别对高频机UPS电池组均能够达到很高的测量精度。

2.2 可扩展性和安全性：

     ①系统能够满足各种蓄电池配置的UPS系统的监控要求。系统能够满足由2V，6V，12V等不同单体电压构成的UPS系统蓄电池监控的要求。

     ②蓄电池监测系统与电池连接部分（主要包括与蓄电池有直接电气联系的芯片及连接器等）应采用高可靠性及高耐压器件。由于UPS 用蓄电池系统属于高压直流系统，本蓄电池监控系统充分考虑系统高压的特点，不会因蓄电池系统的引入而增加UPS 系统风险。系统中各隔离部分之间均达到DC1500V 的耐压要求。

     ③数据安全性：蓄电池监测系统应具有掉电保持型数据存储功能；系统能够对实时监测数据以及报警状态进行自动记录。在网络连接不顺畅的情况下，仍能够对系统的数据 进行监控和实时分析。双看门狗设计，具有自恢复功能，稳定可靠。

2.3 产品的冗余性能：

山东正瑞电子有限公司致力于蓄电池监测产品的研发，本着安全可靠性第一的原则，在产品设计上采用高耐压设计的同时，又在系统的安装和使用过程中加入了多重的安全防护。如在系统与蓄电池连接的采样电缆中串入保险线，以防止由于安装过程中的误操作或系统损坏对于蓄电池的影响。

另外，ZRDCT900分布式蓄电池监测系统与UPS 系统之间没有直接的电联系。蓄电池监测系  统一旦损坏只是会自身停止工作，绝不会影响到UPS 系统的正常运行。

三、系统基本结构

主要包含4部分：ZRDCT900/920通信管理模块、ZRDCT901-12/ ZRDCT901-02电池监测模块、电流传感器、电池表面温度探头。

3.1 通信管理模块

 

通信管理模块ZRDCT900/920作为电池组分布式监控系统的通信管理组件，连接电池监测模块，将数据上传到后台监控主机，并将数据保存到后台监控软件ZRMSCDA V3.0的数据库。

3.2 电池监测模块

ZRDCT-901电池检测模块有两种，分别为ZRDCT901-12和ZRDCT901-02，分别针对不同的电池规格。

3.3 电流传感器 

采用霍尔电流互感器，精度高，测量准确。

3.4 电池表面温度检测模块

电池表面温度检测模块采用TS50电池温度探头。 

  3.5 本地监控屏

ZRDCT本地监控屏与通信管理模块连接，采集和显示各个电池的电压、温度、内阻数据，可以设置报警限值，超限预警，可以通过声音和红色突出

四、技术指标

五、集中监控后台监控软件ZRMSCADA V3.0

     后台监控软件ZRMSCADA V3.0采用CS架构。

ZRMSCADA V3.0套件包括数据库软件、系统配置软件、数据通讯采集软件、监控软件等。

其中：数据库软件实现数据的存储、查询、交换、参数定义等功能。

系统配置软件用于对系统的参数进行配置。

数据通讯采集软件用于对下层仪表的数据通信，连接仪表和数据库接口。

监控软件为操作员的人机界面MMI接口，实现实时数据监控、数据查询报表、趋势曲线、打印等功能。

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