摘要：針對(duì)變電站蓄電池使用過(guò)程出現(xiàn)的各種故障及使用壽命縮短等問(wèn)題，介紹了一種蓄電池組及蓄電池單體在線監(jiān)測(cè)方案，該方案遵循主從模塊式設(shè)計(jì)，主控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控蓄電池組狀態(tài)、單體電池狀態(tài)查詢和命令執(zhí)行、與上位機(jī)進(jìn)行通信，使用I2C串行總線對(duì)各單體電池測(cè)量單元進(jìn)行鏈路管理。

關(guān)鍵詞：變電站；蓄電池；在線監(jiān)測(cè)方案

1蓄電池在線監(jiān)測(cè)意義

變電站蓄電池組作為保護(hù)、控制、信號(hào)及通信裝置的后備電源，其穩(wěn)定性、耐用性和健康狀態(tài)極為關(guān)鍵，目前蓄電池組的檢測(cè)仍使用人工巡檢的方式，易發(fā)生人為因素錯(cuò)誤，因此一種快速、準(zhǔn)確、可靠、安全的蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)尤為重要。隨著微處理器的快速發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)通信的普及，蓄電池組監(jiān)測(cè)技術(shù)可通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)獲取蓄電池組及單體電池的狀態(tài)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送至后臺(tái)監(jiān)控中心，對(duì)應(yīng)的運(yùn)維人員可及時(shí)獲取蓄電池組的狀態(tài)信息，并做出維護(hù)計(jì)劃，有助于提高整個(gè)后備電源系統(tǒng)的可靠性，降低運(yùn)維成本，提高工作效率。

2蓄電池在線監(jiān)測(cè)方案

2.1總體框架

該方案主要用于對(duì)蓄電池組和蓄電池單體的在線監(jiān)測(cè)，能完成對(duì)單體蓄電池及蓄電池組多種狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè).方案由主控模塊、節(jié)點(diǎn)模塊及傳感器組成。

主控模塊用來(lái)在線監(jiān)測(cè)蓄電池組的總電壓、總電流和環(huán)境溫度，串行節(jié)點(diǎn)檢測(cè)模塊由I2C總線作為分配多個(gè)單體蓄電池的電氣隔離總線，由于I2C總線尋址能力達(dá)到8Bit，即28=128，可*大連接128個(gè)單體蓄電池，由于蓄電池組整體電池?cái)?shù)量≤120個(gè)，因此，使用I2C總線作為尋址和總線隔離是*佳方案。節(jié)點(diǎn)模塊在線監(jiān)測(cè)各蓄電池的單體電壓、單體電流和單體內(nèi)阻。傳感器模塊用于采集電壓、電流和溫度，并通過(guò)主控模塊和節(jié)點(diǎn)模塊的AD轉(zhuǎn)換器將信息轉(zhuǎn)換成處理器可識(shí)別處理的數(shù)據(jù)。該方案還提供標(biāo)準(zhǔn)的RJ45通信接口，基于IEEE802.3協(xié)議，與管理中心的計(jì)算機(jī)一起組成一個(gè)遠(yuǎn)程分布式蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)保證用戶后備蓄電池組的安全運(yùn)行起到了非常重要的作用。方案總體框架如圖1所示。

圖1蓄電池在線監(jiān)測(cè)方案總體框架

2.2主要特點(diǎn)

a．采用主從分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)模塊使用I2C串行總線進(jìn)行尋址和隔離，方便了主控端的監(jiān)測(cè)和管理，由于I2C總線的特性，可以*多支持128節(jié)蓄電池單體進(jìn)行測(cè)量和管理，只需1個(gè)模塊即可。

b．主控模塊采用RJ45/IEEE802.3通信接口與管理中心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，比傳統(tǒng)的RS232/RS485通信接口具有傳輸更可靠、速度更快等優(yōu)勢(shì)。

c．通過(guò)I2C尋址方式，通過(guò)主控模塊任意監(jiān)測(cè)某一單體電池狀態(tài)，避免老式的串行總線每次訪問(wèn)采集所有電池狀態(tài)信息，可準(zhǔn)確定位有問(wèn)題的單體，減少更換修復(fù)成本。

d．節(jié)點(diǎn)模塊具備片上flash，可臨時(shí)存儲(chǔ)單體電池狀態(tài)數(shù)據(jù)，如主控模塊需要訪問(wèn)數(shù)據(jù)，可直接通過(guò)flash讀取，提高交互數(shù)據(jù)時(shí)間。

e．主控模塊與蓄電池組之間使用2根通信線，1根傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，1根用于時(shí)鐘同步，確保整個(gè)系統(tǒng)安全性和同步性。

3.安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)

3.1平臺(tái)組成

安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性，提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。

AcrelEMS數(shù)據(jù)中心的能源管理提供監(jiān)測(cè)和控制，主要分為電力監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì)分析（能源管理）、蓄電池監(jiān)控、精密配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。

3.2平臺(tái)拓?fù)鋱D

3.3蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.3.1蓄電池組

蓄電池組通常作為UPS電源的補(bǔ)充，用于提供更長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)急電源，以便在柴油發(fā)電機(jī)組無(wú)法提供電力時(shí)，為數(shù)據(jù)中心提供電力支持。

3.3.2蓄電池組分類(lèi)

數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用已經(jīng)逐漸被鋰電池所取代。在選擇蓄電池組時(shí)，需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的要求和預(yù)算來(lái)選擇適合的蓄電池類(lèi)型。

3.3.3蓄電池組一次接線圖

數(shù)據(jù)中心中的蓄電池通常采用一定數(shù)量的電池串聯(lián)組成電池組，并通過(guò)電線連接到UPS電源系統(tǒng)中。接線應(yīng)遵循安全可靠的原則，以確保電池組的正常運(yùn)行和使用壽命。當(dāng)主電源發(fā)生故障或停電時(shí)，UPS電源系統(tǒng)將自動(dòng)切換到蓄電池備用電源狀態(tài)，以確保系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。蓄電池組一次系統(tǒng)圖如圖所示。

圖蓄電池組一次接線圖

3.3.4蓄電池組監(jiān)控需求及主要設(shè)備選型

蓄電池組在數(shù)據(jù)中心UPS電源系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，因此需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以確保其正常工作和延長(zhǎng)使用壽命。以下是蓄電池組監(jiān)控的一些常見(jiàn)需求：

電池組狀態(tài)監(jiān)測(cè)：包括電壓、電流、溫度、容量等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，以實(shí)時(shí)了解電池組的運(yùn)行狀況。

電池組剩余壽命預(yù)測(cè)：通過(guò)監(jiān)測(cè)電池組的工作狀態(tài)和壽命指標(biāo)，預(yù)測(cè)電池組的剩余壽命，提前進(jìn)行維護(hù)和更換，避免電池組失效導(dǎo)致UPS電源系統(tǒng)失效。

自動(dòng)測(cè)試和巡檢：定期對(duì)電池組進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試和巡檢，以發(fā)現(xiàn)潛在的故障和異常情況，及時(shí)處理。

報(bào)警和預(yù)警功能：當(dāng)電池組發(fā)生異常或出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)報(bào)警和預(yù)警的方式通知運(yùn)維人員及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生。

數(shù)據(jù)分析和記錄：通過(guò)對(duì)電池組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄，可以了解電池組的歷史運(yùn)行情況，為優(yōu)化管理和維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

蓄電池監(jiān)測(cè)主要由S模塊、C模塊及HS采集器組成。

4.小結(jié)

蓄電池在線檢測(cè)方案通過(guò)主控模塊、各節(jié)點(diǎn)采集模塊采集實(shí)時(shí)電壓、充放電電流、內(nèi)阻、溫度、電池容量，并將結(jié)果自動(dòng)提交到上位機(jī)及數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)變電站蓄電池狀態(tài)在線監(jiān)控。