电源监控系统的组成结构及技术特点

本方案由西安金泽电气技术有限公司设计生产，电源监控系统设计为应用监控层、信息收集处理层、数据采集监测层、自动维护执行层。
 

应用监控层：由服务器，PC主机，HMI组成和主站的软件系统组成。主站可以监控多个站点的数据，实现遥信，遥测，遥控和遥调等功能，实现站点中所有蓄电池监测管理主机数据采集，并且对数据进行统计存储、统计、分析，形成各种报警信息，报表，曲线图及趋势图，充放电曲线，自动维护执行监测等。

该系统必须能够随时随地观察到机房的情况、必须能及时地发出预防性报警、通知有关人员、采取措施、防止事故发生。近年来，市场上迎着机房监控这一庞大的市场需求，出现了大量的机房监控厂商和相应的产品，但随着客户需求的不断更新和细化，大部分厂家的产品已远不能满足用户的需求。

系统对所监控设备具有完善的检测功能，监测设备的重要运行数据和参数据等，对监测数据进行有效分析和存储；检查设备的运行状态，当检测到设备的故障时，对记录设备故障情况；结合机房的管理措施，对发生的各种故障情况给出处理信息，报警提示，支持多种快速有效的报警方式：实时用多媒体语音、屏幕报警、电话报警、短信报警、邮件报警、声光报警等,帮助机房管理和维护人员及时的了解设备的情况。并提供报警记录存储，查询，打印功能，方便事后进行故障分析和诊断，及责任人员分析。多样化的控制功能，提供报警联动控制，可以让发生故障设备自动停止运行；定时控制功能，可以辅助用户根据时间段对调整设备的运行状态。

信息收集处理层：由监测管理主机、现场显示单元、电流传感器、环境监测模块、总电压监测单元组，进行电池组的监控，进行电池的监控，实时在线估算电池剩余电量SOC，电池健康度SOH，及在均衡度不一致时执行均衡的策略，电池告警的处理，以及实现历史数据存储；通讯接口方面向上提供对上提供1路RS485端口 、1路网口、1路CAN、3路EBM口、4路DI、4路DO，支持标准的Modbus-Rtu 和 Modbus-Tcp协议，及SNMP协议，可方便快速接入第三方系统。系统要求能够通过TCP/IP网络、RS232/RS485、GPRS等媒介实现对中心机房、分散于不同地域的机房等场地内的动力环境设备进行有效的集中监控，监控对象包括动力设备。

应用收集层技术特点：本方案利用电池组定期均衡维护的浅放电过程，分析电池放电的电极反应参数，及早发现电池组中单体电池出现的性能劣化，弥补目前普遍使用的、依靠表征电池性能变化的滞后参数--内阻、来判断电池故障而不能提前预警的不足。由于电池电极反应参数变化的多样性特点，为电池运维大数据时代进一步分析电池故障类型和故障成因，提供了技术可行性和针对性维护的依据。另外，智能自学习软件算法，可精确计量和修正电池组寿命期的容量衰减，对新、旧电池提供同样精度的电池放电剩余容量和放电后备时间估算。同时采用现代网络传输技术设计实现的一套适用于蓄电池监控的解决方案，可以实现在线监控不同型号的蓄电池单体的内阻、电压、电流和温度以及均衡管理，实现蓄电池的智能化管理，省去了维保人员现场维保检测的繁琐性，提高供电系统的供电质量和管理水平，具有简明实用、投资少等优点。

铅酸电池目前最常见的是备电工作模式、循环储能工作模式和功率启动工作模式三种。每一种工作模式下，不考虑UPS或直流电源自带的充、放电管理功能外的铅酸电池组核心BMS功能是这三项：单体电池故障监测；延长电池使用寿命的运行参数监测、分析和维护（或者维护建议）；电池组运行时SOC（SOP）和SOH计算。预防故障的重要性高于监测发现故障。

数据采集监测层:数据采集层由电池传感器、连接线缆、电池温度传感器、电流传感器组成。电流采用开口霍尔测量，无需拆开级联线，便能方便轻松接入。所有的传感器都是从通讯层蓄电池监测管理主机供电，无需从电池取电，通讯采用RS485总线，稳定可靠。采集器自带运行、告警灯、通信灯，并有显示电池监测模块显示器进行地址、电压、温度、内阻及工作状态显示，对不均衡电池自动均衡处理，对应的传感器会立即有红灯告警，可以快速定位机房内有故障的电池。

蓄电池的维护与监测直接关系到运营及运行安全，通过近年来行业批量应用蓄电池在线监测系统，显现出了常规维护方式所不能比拟的诸多优势，证明传统的人工维护方式已不足以支撑当前电源系统中蓄电池维护发展的需要。采用蓄电池BMS系统可实时采集电池状态信息 ，有效避免因电池故障而引起的电源问题 ，在安全和经济方面极具优势。蓄电池在线监测系统的投入使用,维护管理人员可以随时随地掌握各变电站蓄电池的状态,大大减少了定期现场检测工作量,人工费用和车辆费用大大减少。减少人员伤害事故,蓄电池在线监测系统的投入使用,使蓄电池参数的检测可以自动完成,不用人工到现场测量和接线,减少了人员伤害事故的可能性,同时也避免了由于现场由于检测造成设备损坏的可能性。

自动维护执行层：自动维护在硬件方面，运维系统使用了全在线技术，利用交流逆变并网技术对电池组分别进行放电容量测试，充电时使用智能三段式充电技术即恒流、恒压、涓流让电池组充饱。再结合单节电池的电压内阻、温度采集，达到落后电池的精准定位。在软件方面，根据客户的需求，可进行大数据集成，筛选有效的后备电源数据，为通讯电源系统的运行维护管理提供强大的数据支撑，使电源系统管理更加透明、安全、稳定、经济。当放电停止条件到时自动转为稳流充电，系统内稳流充电电路模块开始工作，充电电流小于浮充电流时结束充电，蓄电池直接恢复在线，由整流器直接给蓄电池浮充充电。系统电源取自蓄电池组，保证系统工作不受市电影响，在市电断电后可保证用户负载的供电不间断。该系统一次性安装，终生收益；安装简单，维护便利；可实现远程管理、计划任务管理、无需人员现场操作，解放人力，同时实现节能减排。

监测主机按照预设的维护间隔，自动执行电池定期维护计划。每次放电容量为蓄电池组的20%。在电池放电过程中，监测主机采集电池的放电电流、单体电压，电池组电压。并使用内置算法，计算单体电池的动态电阻，估算蓄电池健康度及剩余备电时间，生成电池分析报告。同时监测主机监视交流系统电压，一旦发现交流电网失电，立即终止维护性放电任务；监测主机监测到蓄电池放电至预设容量后，向逆变器发出维护性放电完成命令，逆变器停止逆变，进入空闲状态；监测主机发出接触器分闸命令，逆变器脱离电网；交流系统恢复正常，系统进入正常状态，监测主机生成维护报告并保存，维护性放电完成。

核容性放电：与维护性放电的操作基本一致，不同之处在于一是为符合国网及相关规定，放电功率更大，放电的深度更深。二是核容性放电，一般位于运检间隙，放电的开始时间一般采用手动控制。

　　审核编辑：汤梓红