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充電機(jī)充電鉛酸蓄電池是目前數(shù)據(jù)中心UPS和通信電源中最普遍使用的備用電源充電機(jī)充電蓄電池。目前運(yùn)行的充電機(jī)充電鉛酸蓄電池組中容量劣化、備用時間不足的現(xiàn)象出現(xiàn)的頻率較高，導(dǎo)致部分充電機(jī)充電蓄電池的實際使用壽命遠(yuǎn)低于設(shè)計壽命。充電機(jī)充電蓄電池性能的不穩(wěn)定是電源系統(tǒng)，特別是UPS電源系統(tǒng)，穩(wěn)定工作的巨大隱患。通過引入本充電機(jī)充電蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，以達(dá)到對于充電機(jī)充電蓄電池進(jìn)行實時監(jiān)控和有效維護(hù)的目的。
主要作用在于：
1
保障各單體充電機(jī)充電蓄電池充電電壓、電流及溫度等運(yùn)行參數(shù)的合理性。
2
通過對于各單體充電機(jī)充電蓄電池交流阻抗（非直流內(nèi)阻）的在線測試，準(zhǔn)確判斷充電機(jī)充電蓄電池組中的劣化充電機(jī)充電蓄電池。及時發(fā)現(xiàn)容量不足充電機(jī)充電蓄電池，保障充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)放電時間。
3
對于充電機(jī)充電蓄電池組及各單體電池的報警狀態(tài)進(jìn)行判斷并記錄。
4
依靠現(xiàn)有動力環(huán)境監(jiān)控或其他網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，實現(xiàn)對于充電機(jī)充電蓄電池參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
5
核對性放電測試時，能夠定時記錄充電機(jī)充電蓄電池的單體電壓和阻抗變化，獲得各單體電池放電曲線。(與上位監(jiān)控軟件配合實現(xiàn))
6
自動生成充電機(jī)充電蓄電池各指定運(yùn)行時間段的報表。(與上位監(jiān)控軟件配合實現(xiàn))



功能概述

1基本功能
　　充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)，應(yīng)該對其監(jiān)控的充電機(jī)充電蓄電池組和電池組中各單體充電機(jī)充電蓄電池參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控。包括：
1
單體充電機(jī)充電蓄電池電壓、電池組電流和環(huán)境溫度的實時監(jiān)測；通過選配，可支持單體電池溫度測量功能。
　　系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測量各單體電池電壓、電池組充放電電流、電池組電壓、環(huán)境溫度。通過擴(kuò)展溫度監(jiān)測模塊，系統(tǒng)支持對于單體電池溫度的監(jiān)測和顯示。系統(tǒng)自動循環(huán)檢測充電機(jī)充電蓄電池組中各單體充電機(jī)充電蓄電池電壓、電池組電流和環(huán)境溫；UPS/EPS充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)每10秒鐘對充電機(jī)充電蓄電池各參數(shù)進(jìn)行一次檢測。


2
具有單體充電機(jī)充電蓄電池交流阻抗測試功能，能夠準(zhǔn)確反映充電機(jī)充電蓄電池劣化狀態(tài)
　　系統(tǒng)經(jīng)過權(quán)威機(jī)構(gòu)測試，系統(tǒng)測試獲得的單體充電機(jī)充電蓄電池阻抗結(jié)果應(yīng)與充電機(jī)充電蓄電池的劣化狀態(tài)具有較高的關(guān)聯(lián)性，能過準(zhǔn)確反映充電機(jī)充電蓄電池的劣化。系統(tǒng)能夠根據(jù)遠(yuǎn)程或本地發(fā)送的操作命令，自動的對充電機(jī)充電蓄電池組中的各單體充電機(jī)充電蓄電池進(jìn)行阻抗試驗；
　　單體充電機(jī)充電蓄電池阻抗測試過程中，不需要任何人為干預(yù)或?qū)﹄娫礌顟B(tài)做任何調(diào)整，可以依靠系統(tǒng)完全自動實現(xiàn)；能夠在浮充、均充、放電、離線等不同狀態(tài)下，對電池組中的單體進(jìn)行阻抗測試；采用交流阻抗測試方法，系統(tǒng)應(yīng)能準(zhǔn)確測試各單體電池的阻抗，而不是直流內(nèi)阻。單體充電機(jī)充電蓄電池阻抗測試過程中，不對充電機(jī)充電蓄電池組或其中的部分連接充電機(jī)充電蓄電池進(jìn)行放電。
3
報警及報警狀態(tài)輸出
　　系統(tǒng)根據(jù)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)對不同種類的報警進(jìn)行判斷，并可通過通信接口及開關(guān)量輸出節(jié)點對報警狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸；
　　系統(tǒng)通信協(xié)議內(nèi)應(yīng)包含對于報警狀態(tài)的判斷和設(shè)置，能夠在第一時間將系統(tǒng)報警發(fā)送到主控中心。
　　系統(tǒng)具備單獨的開關(guān)輸出，并通過不同的開關(guān)量輸出指示不同的系統(tǒng)報警狀態(tài)，當(dāng)通信連接問題時仍然能夠?qū)缶癄顟B(tài)進(jìn)行判斷，并通過開關(guān)量節(jié)點進(jìn)行輸出。根據(jù)不同的報警狀態(tài)系統(tǒng)提供緊急報警、預(yù)警及連接告警等3類報警輸出開關(guān)量：緊急報警（針對電池斷路、短路或溫度過高等條件進(jìn)行報警）；預(yù)警（針對系統(tǒng)中單體電池阻抗異常進(jìn)行報警）；連接告警（當(dāng)系統(tǒng)與充電機(jī)充電蓄電池之間的連接、系統(tǒng)的主站通信等出現(xiàn)問題時，通過開關(guān)量進(jìn)行報警）。系統(tǒng)報警具有良好的實時性，從系統(tǒng)中出現(xiàn)緊急報警到系統(tǒng)對報警狀態(tài)進(jìn)行開關(guān)量輸出時間應(yīng)不超過20秒。


4
通信接口
　　系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控和系統(tǒng)狀態(tài)查詢。系統(tǒng)可支持?jǐn)U展RS232、RS485、RS422、TCP/IP、光纖等多種網(wǎng)絡(luò)接口UPS/EPS充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)式。標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)485或RS422傳輸接口，并支持MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。并可通過擴(kuò)展實現(xiàn)其他多種接口方式。
5
數(shù)據(jù)存儲及放電記錄
　　結(jié)合上位軟件監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠?qū)Τ潆姍C(jī)充電蓄電池的報警數(shù)據(jù)及放電數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。以上記錄需掉電保持，只能通過操作員調(diào)用、查看或刪除；系統(tǒng)能夠?qū)λ械膱缶瘮?shù)據(jù)進(jìn)行記錄，記錄內(nèi)容包括：故障點位置、故障內(nèi)容、起始時間、結(jié)束時間等。充電機(jī)充電蓄電池組放電時，系統(tǒng)可以通過人為控制指令開始記錄各電池組的放電數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)存儲在系統(tǒng)中，供遠(yuǎn)程傳輸或本地調(diào)用。


6
本地數(shù)據(jù)顯示和操作（選裝）
　　除通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和監(jiān)控外，系統(tǒng)支持在電池室本地的數(shù)據(jù)顯示及狀態(tài)查詢。通過5.7英寸工業(yè)觸摸屏，可以實現(xiàn)本地的實時數(shù)據(jù)顯示、實時報警狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史報警數(shù)據(jù)查詢等。


2可擴(kuò)展性和安全性
1
系統(tǒng)能夠滿足各種充電機(jī)充電蓄電池配置的UPS系統(tǒng)的監(jiān)控要求。系統(tǒng)能夠滿足由2V，6V，12V等不同單體電壓構(gòu)成的UPS系統(tǒng)充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)控的要求。
2
充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)與電池連接部分（主要包括與充電機(jī)充電蓄電池有直接電氣聯(lián)系的芯片及連接器等）應(yīng)采用高可靠性及高耐壓器件。由于UPS用充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)屬于高壓直流系統(tǒng)，本充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)充分考慮系統(tǒng)高壓的特點，不會因充電機(jī)充電蓄電池系統(tǒng)的引入而增加UPS系統(tǒng)風(fēng)險。系統(tǒng)中各隔離部分之間均達(dá)到DC1500V的耐壓要求。


3
電磁兼容性及過壓、過流保護(hù). 
充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)必須具有良好的電磁兼容性和防雷擊、防過壓及過電流保護(hù)措施。
4
數(shù)據(jù)安全性
　　充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有掉電保持型數(shù)據(jù)存儲功能；系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測數(shù)據(jù)以及報警狀態(tài)進(jìn)行自動記錄。在網(wǎng)絡(luò)連接不順暢的情況下，仍能夠?qū)ο到y(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和實時分析。


3產(chǎn)品的冗余性能

　　充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測產(chǎn)品采用高可靠性設(shè)計，并在產(chǎn)品設(shè)計之初秉承安全可靠性第一的原則。產(chǎn)品在設(shè)計上采用高耐壓設(shè)計的同時，在系統(tǒng)的安裝和使用過程中加入了多重的安全防護(hù)。如在系統(tǒng)與充電機(jī)充電蓄電池連接的采樣電纜中串入保險線，以防止由于安裝過程中的誤操作或系統(tǒng)損壞對于充電機(jī)充電蓄電池的影響。
　　另外，充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)與UPS系統(tǒng)之間沒有直接的電聯(lián)系。充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)一旦損壞只是會自身停止工作，絕不會影響到UPS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)只是在安裝時，為系統(tǒng)和人員安全考慮，需要將所連接的本組充電機(jī)充電蓄電池脫離開UPS系統(tǒng)。其他時間，充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)與UPS系統(tǒng)本身沒有直接關(guān)系，不會對UPS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成任何影響。


4測量參數(shù)精度及功能指標(biāo)


　　充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)不同模塊的功能分為數(shù)據(jù)采集模塊及控制單元。
技術(shù)指標(biāo)
　　以U400-S2數(shù)據(jù)采集模塊與內(nèi)阻監(jiān)測模塊一體機(jī)為例。U400-S2模塊通過采樣線與各單體電池的連接，單一模塊即可實現(xiàn)對于單體電池的電壓、內(nèi)阻、電池組電流及環(huán)境溫度的實時監(jiān)測。根據(jù)測試充電機(jī)充電蓄電池的種類不同數(shù)據(jù)采集模塊可分為2V,6V和12V模塊。每個模塊為19英寸1U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。
　　每個模塊最多能夠連接48只充電機(jī)充電蓄電池。數(shù)據(jù)采集模塊與每只單體充電機(jī)充電蓄電池連接，監(jiān)測單體充電機(jī)充電蓄電池電壓、電池組電流和環(huán)境溫度。依據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備或本地操作模塊提供的指令，實現(xiàn)對于單體充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻的在線檢測。多個數(shù)據(jù)采集模塊可以通過RS485接口進(jìn)行連接，通過網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展?jié)M足各種充電機(jī)充電蓄電池配置的要求。
　　U400-S模塊具有內(nèi)阻監(jiān)測功能，模塊內(nèi)置內(nèi)阻測試所需的交流內(nèi)阻測試信號發(fā)送接口，將內(nèi)阻監(jiān)測模塊是產(chǎn)生的交流信號注入到電池組中。利用數(shù)據(jù)采集模塊捕捉各單體充電機(jī)充電蓄電池對于該信號的反饋信號。完成對于單體電池內(nèi)阻的監(jiān)測。每個內(nèi)阻模塊只需與充電機(jī)充電蓄電池組進(jìn)行簡單連線就可以實現(xiàn)單體充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻的準(zhǔn)確監(jiān)測。


控制和通信單元
　　控制和通信單元對數(shù)據(jù)采集單元工作進(jìn)行控制?？刂坪屯ㄐ艈卧?部分：本地操作觸摸屏和主控模塊。主控模塊負(fù)責(zé)對與其連接的數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行控制。通過通信接口，實時采集數(shù)據(jù)采集單元的最新數(shù)據(jù)。可通過多種接口將獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂行?，并可通過觸摸屏進(jìn)行本地數(shù)據(jù)顯示和操作。利用本地觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)充電機(jī)充電蓄電池的數(shù)據(jù)的本地查詢和系統(tǒng)的設(shè)置，指示清晰、操作方便。
　　主控模塊具有多個報警數(shù)據(jù)輸出點，可以對不同報警狀態(tài)（緊急、非緊急、預(yù)警等）進(jìn)行報警開關(guān)量輸出。主控模塊可存儲大于10000個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)?？梢詫ο到y(tǒng)報警及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。
　　在網(wǎng)絡(luò)通信方式上，主控模塊提供標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與集中監(jiān)控。準(zhǔn)確顯示單體電池實時數(shù)據(jù)及報警數(shù)據(jù)。觸摸操作，簡單便捷實現(xiàn)對于系統(tǒng)的參數(shù)和報警閾值的本次設(shè)置。


基本技術(shù)說明

1充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測技術(shù)概述
　　充電機(jī)充電蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)，采用巨成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)明專利技術(shù)設(shè)計和制造。通過實時在線的測量各單體電池電壓，電池組電流、溫度等運(yùn)行參數(shù)，同時準(zhǔn)確測量各單體充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻保證充電機(jī)充電蓄電池可靠、穩(wěn)定運(yùn)行；大大降低了充電機(jī)充電蓄電池維護(hù)的難度和使用風(fēng)險。巨成的內(nèi)阻測試技術(shù)在國內(nèi)外多個生產(chǎn)廠家和現(xiàn)場進(jìn)行過充分的測試和認(rèn)證并獲得了國內(nèi)外同行和使用者的一致認(rèn)可。
　　典型的充電機(jī)充電蓄電池故障如硫化、失水、極板腐蝕等現(xiàn)象，將造成充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻的顯著變化。通過連續(xù)有效地監(jiān)測充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻，能夠準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)充電機(jī)充電蓄電池容量的故障。避免由于充電機(jī)充電蓄電池嚴(yán)重劣化造成的充電機(jī)充電蓄電池起火、爆炸等惡性事故的發(fā)生。充電機(jī)充電蓄電池典型劣化方式與內(nèi)阻關(guān)系的對應(yīng)。


2巨成充電機(jī)充電蓄電池交流阻抗測試技術(shù)
　　基于脈動直流激勵技術(shù)的充電機(jī)充電蓄電池交流阻抗測試方法對于交流阻抗測試法而言，小信號捕捉、交流信號處理、抗干擾處理以及特性阻抗的選擇是該技術(shù)的難點。由于充電機(jī)充電蓄電池的交流阻抗測試是本項目中的基礎(chǔ)技術(shù)，該技術(shù)的實現(xiàn)對于本項目具有比較關(guān)鍵的意義。采用交流法測試充電機(jī)充電蓄電池阻抗，對于微小信號的捕捉具有很高的要求。由于充電機(jī)充電蓄電池的阻抗一般非常微?。ㄍㄐ庞贸潆姍C(jī)充電蓄電池一般為數(shù)十微歐至數(shù)毫歐），需要高精度的電子電路配合才能實現(xiàn)對于充電機(jī)充電蓄電池阻抗的準(zhǔn)確測量。下圖為充電機(jī)充電蓄電池阻抗的等效電路圖：


　　在測試過程中，由于充電機(jī)充電蓄電池的阻抗數(shù)值非常微小，任何干擾信號都有可能對測試結(jié)果造成致命的影響。合理和有效的濾波電路是設(shè)計中必須要解決的問題。采用交流法，對于測試信號的頻率選擇非常重要。測試頻率應(yīng)選擇在獲得的特性阻抗與充電機(jī)充電蓄電池劣化性能相關(guān)性最好的頻率段。對于充電機(jī)充電鉛酸蓄電池，根據(jù)公認(rèn)的研究成果，對于充電機(jī)充電鉛酸蓄電池測試的最優(yōu)頻率為數(shù)赫茲至數(shù)十赫茲之間。巨成科技的測試頻率選擇在10-300赫茲的頻率范圍,完全符合充電機(jī)充電蓄電池內(nèi)阻監(jiān)控的國際通行標(biāo)準(zhǔn)。
　　基于充電機(jī)充電蓄電池的阻抗特性分析充電機(jī)充電蓄電池的劣化狀態(tài)是對充電機(jī)充電蓄電池故障判斷的有效方法。特別是在充電機(jī)充電蓄電池出現(xiàn)一定幅度的性能劣化時，通過阻抗特性來判斷是非常有效的。利用充電機(jī)充電蓄電池阻抗對充電機(jī)充電蓄電池的劣化進(jìn)行判斷的標(biāo)準(zhǔn)一般是，當(dāng)充電機(jī)充電蓄電池在浮充狀態(tài)下的特性阻抗增加50%時，充電機(jī)充電蓄電池的容量一般會有10-30%的變化。內(nèi)阻變化一般經(jīng)歷3個階段：
1
投運(yùn)初期，電池進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期間，電池內(nèi)阻有所下降；
2
在電池正常運(yùn)行的很長一段時間，內(nèi)阻保持相對穩(wěn)定；
3
在電池壽命終結(jié)前的一段時間，內(nèi)阻呈快速上升趨勢
4
充電機(jī)充電蓄電池的阻抗特性與其劣化狀態(tài)的相關(guān)性，可以通過充電機(jī)充電蓄電池的典型劣化方式加以說明。工業(yè)用充電機(jī)充電蓄電池的典型劣化方式包括：失水、極板腐蝕和活性物質(zhì)脫落、硫化、極板短路和極板連接不良等。同時，充電機(jī)充電蓄電池的阻抗特性還與其運(yùn)行狀態(tài)如溫度有關(guān)。

5
網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控軟件

監(jiān)控平臺簡介  
充電機(jī)充電蓄電池參數(shù)綜合分析系統(tǒng)

1
概   述
　　TP-MASTER充電機(jī)充電蓄電池參數(shù)綜合分析系統(tǒng)與采集模塊進(jìn)行通信，并將相關(guān)參數(shù)進(jìn)行顯示。通過通信接口，實時采集模塊的最新數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^多種接口將獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂行?，并可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺顯示數(shù)據(jù)、對監(jiān)測模塊進(jìn)行操作。利用本地觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)充電機(jī)充電蓄電池的數(shù)據(jù)的本地查詢和系統(tǒng)的設(shè)置，指示清晰、操作方便。在網(wǎng)絡(luò)通信方式上，TP-MASTER提供標(biāo)準(zhǔn)RS232接口，并兼容MODBUS協(xié)議，便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸與集中監(jiān)控。TP-MASTER采用工業(yè)觸摸屏，準(zhǔn)確顯示單體電池實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)及報警數(shù)據(jù)。觸摸操作，簡單便捷實現(xiàn)對于系統(tǒng)的參數(shù)和報警閾值的本地設(shè)置。

2
基本功能
　　顯示功能：單體電池電壓、電流、內(nèi)阻。
　　告警功能：單體電池的溫度告警、電壓、電流、內(nèi)阻異常告警
　　報表功能：單體電池電壓小時數(shù)據(jù)，單體電池內(nèi)阻每日數(shù)據(jù)
　　電池組充、放電數(shù)據(jù)、單體電池充、放電數(shù)據(jù)、單體電池電壓小時曲線、單體電池內(nèi)阻曲線。
　　參數(shù)設(shè)置：電池電壓、電流、容量、溫度門檻值。
　　操作功能：電池修復(fù)。
　　通信接口：RS485
　　通信接口（對U400-S）
　　集中監(jiān)控及通信功能：自動存儲30天內(nèi)單體電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)；自動存儲電池組充電、放電下的數(shù)據(jù)；
　　歷史數(shù)據(jù)顯示及存儲：自動存儲24小時內(nèi)單體電池電壓數(shù)據(jù)。