蓄电池在线监测解决方案

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地 址：哈尔滨市高新开发区千山路 19 号（150090）
电 话：0451－86337677
传 真：0451－88107677
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在实际使用中，目前对于蓄电池组没有有效的管理、维护手段。造成蓄 电池组在劣化早期，不能够及时发现，致使劣化积累、加剧，导致蓄电池组 过早报废。 7） 蓄电池组管理维护的理念需要改进
无须放电，在线测量单电池的阻抗。对于蓄电池组性能状况进行诊断， 发现落后电池。
大屏幕液晶显示，监测的各类参数。
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声光报警 5％精度
单电池过放
声光报警 0.2％精度
【远程管理】 通过 LM103 蓄电池组在线监测装置，实时采集的各个不同站点的蓄电池
组数据（包括蓄电池组运行参数、性能参数），通过数据网络通道，传输指 定的计算机。
通过专业化的蓄电池组管理软件，完成对于上传的各个站点蓄电池组数 据的再处理。该方案的技术核心是建立在蓄电池组阻抗的在线测量以及计算
－45~＋50℃
1℃
CM103-----483×133×115mm
PM103-----483×133×45mm AM103-----483×133×75mm
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，单电池阻抗异常报警，单电池过充
组在线监测装置，完成对于蓄电池组运行参数、性能参数的全系列参数测量，
同时通过门限的设置、声光报警的设置，实现对于蓄电池组充放电管理以及
对于蓄电池组的在线诊断，分析各个蓄电池组的一致性，发现电池组中每只
蓄电池组的性能变化，甄别落后电池。
【监测对象】
铅酸蓄电池组，包括阀控免维护蓄电池、胶体蓄电池。
〖监测的蓄电池组配置一〗四组蓄电池组，每组 20 只 12V 电池
6） 所有的监测与管理方案都不应增加任何不安全的因素，不应增加蓄电池 组的大电流充放电的动作，即保证不影响蓄电池组原有的工作状态。因 为任何增加的蓄电池组动作对于动力的供应都是不利的，一旦在测量中
龙易电气 出现问题，那对于动力供应是都是极其危险的。
通过以上情况的分析，针对通信电源蓄电池组的特点，在蓄电池组管理 与监测方面，应该以实现智能化与网络化为目标。
控制器
上传数据
蓄电池组
采集模块
辅助模块
系统总示意图：
计算机
查询
龙易电气
控制器 1
控制器 2
控制器 3
LM103 系列蓄电池组在线监测装置能够检测电池的运行参数，完善的充 放电管理，检查充电机制的合理性，监测蓄电池组运行状况异常情况，监测 电流是否在正常范围内。还能够监测单电池电压是否正常，是否对于充电进 行温度补偿等。
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采集模块
PM103-3512
1个
辅助模块
AM103-220
1个
电流传感器
2个
温度传感器
1个
连接附件
1套
连接示意图：
UPS 蓄电池组
在线监测及网络化管理系统解决方案
龙易电气
哈尔滨龙易电气有限公司
前言
“ UPS 电源是是众多行业的动力保证，在实际中发挥不可替代的作用。” 这是由于交流市电在供应的过程中可能会出现停电、电压下陷上涌、持 续欠压过压以及频率波动等不确定的干扰因素，这些因素会对网络的持续运 行造成影响，甚至对处于运行状态的网络设备和服务器造成损坏。正是基于 这些情况，各个企业在构建网络系统的时候，在计算机网络供电方面都会采 取必要的措施以提供高质量的电源，大家最熟知的措施就是配置 UPS。具体 来讲，UPS 供电系统由 UPS 机头和蓄电池组两部分构成，以交流市电作为电 源。当交流市电处于正常工作时，经过整流器整流为直流，再经逆变器变换 为稳频稳压的交流向负载供电。当交流市电或整流器发生故障时，直流直接 经过逆变器变换为交流向负载供电。逆变电源进行交直流供电转换的时候没
〖解决方案〗每两组蓄电池组，采用一套 LM103-3512B 蓄电池组在线监测
装置。共两套 LM103-3512B。
每套系统配置如下：
模块
数量
备注
控制单元
CM103-220
1个
采集模块
PM103-3512
2个
辅助模块
AM103-220
2个
龙易电气 电流传感器
温度传感器 连接附件
4个
量程 50A
2个
2套
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这样蓄电池组的管理与监测可以实现：及时发现蓄电池组运行异常，提 前发现蓄电池组性能落后，提前发现蓄电池组寿命终止。对于无人值守的通 信站点，通过网络实现蓄电池组的充放电管理与监测，实现集中监测。
三、蓄电池组在线监测的具体方案
我们采用一个以蓄电池组阻抗检测为主，辅以蓄电池组的电压、电流、 温度等的充放电管理技术，实现蓄电池组的在线诊断的智能化；同时通过网 络的数据传输，借助计算机的监控软件，实现蓄电池组的网络化管理。
求，特别是针对 UPS 电源的特点，提出了对于 UPS 电源的蓄电池组在线诊断 与维护支持以实现智能化、网络化为核心的解决方案。
一、 目前后备蓄电池组运行中存在的隐患
1） 蓄电池组寿命无法达到设计要求 由于蓄电池组厂家对于蓄电池组的使用寿命年限是在较为理想的状态下
预测的，所以在实际应用中，蓄电池组往往在使用一年后就开始出现劣化， 使用超过 5 年的蓄电池组劣化程度非常严重，几乎很少能够达到标称容量。 2） 蓄电池组的运行情况无法及时了解
量，或核对行放电的方式，而在实际中，发现这样的测量手段缺乏对于蓄 电池组监测的及时性、准确性，达不到监测的目的。例如在实际测量中， 蓄电池组的电压始终在正常范围，但经过实际的放电测试，总有一些蓄电 池组的放电性能无法达到实际的要求。所以仅仅检测到蓄电池组的电压、 电流，对蓄电池组的性能变化则是不足的。而“LM103 蓄电池组在线监测 装置”对蓄电池组的功能性监测可以做到全面、可靠、科学、准确、及时。 2） 大量的人工测量，特别是核对充、放电，费时费力，且对测量人员的人 身安全不利，劳动效率较低。而“LM103 蓄电池组在线监测装置”可以极 大的提高企业人员的劳动生产率。
报警，单电池短路报警
【分析管理参数】
蓄电池组运行参数
蓄电池组性能参数
蓄电池组过充 蓄电池组欠充 蓄电池wk.baidu.com过放 单电池过充
声光报警 2％精度 单电池阻抗
声光报警 5％精度
龙易电气 声光报警 声光报警
2％精度 2％精度
单电池一致性
声光报警 5％精度
声光报警 0.2％精度
单电池欠充
声光报警 0.2％精度 单电池性能
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3） 目前后备电源的蓄电池组在无人值守的场合正发挥着越来越重要的作 用，如电信公司、移动公司、电力系统的无人值守站点等。为此 LM103 蓄电池组在线监测与维护支持系统的远程管理也是蓄电池组使用者目前急 需的。
龙易电气 有延迟，可以最大限度地保证网络供电质量。当交流市电出现故障时，UPS
机头将蓄电池组储存的直流转换为交流进行供电;所以 UPS 电源的安全可靠 是保证电源系统正常运行的重要条件，这其中蓄电池组作为动力供应的最后 保障，无疑是电源中的最后保险。
而在目前的实际应用中，提高蓄电池组运行的安全可靠性，，降低或杜绝 蓄电池组事故发生率，提高 UPS 电源安全运行的可靠性，是目前用户困扰的 难题。科学、准确地把握蓄电池组性能状况，采用合理、有效的蓄电池组更 换机制，可以降低蓄电池组运行成本，也是一个用户关注的问题。在实际中 由于缺少必要的检测手段，对于蓄电池组的性能状况不能准确地把握，因此 在蓄电池组的更换等方面，存在一定的盲目性，这给用户带来许多不必要的
4）蓄电池组的实时监测，对于可能发生的问题，能够提前判断，可以减少、 避免蓄电池组故障的出现。对蓄电池组的性能状态进行及时诊断，发现、 判断蓄电池组劣化、失效的原因，防止蓄电池组引发重大事故（实际中此 类事故较多）。这对于蓄电池组在线诊断是非常关键，这也是目前困扰厂商 以及用户的最大难题。
5） 应该对于蓄电池组的管理，做到蓄电池组的充放电管理，防止蓄电池 组出现过充、过放等情况的出现。
目前很多蓄电池组的使用者，由于受到蓄电池组厂家的宣传误导，认为 “免维护”就是不需要维护。因此对蓄电池组没有采取有效的管理和维护。 这也是目前蓄电池组存在众多隐患的原因之一。为此对于“免维护”铅酸蓄 电池组以往的维护观念也要加以更新、提高，以适应新技术带来的管理监测 水平的要求。 二、蓄电池组在线监测的要求
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
【测量指标】
监测项目 电池组充放电电流
电池组电压 单电池电压 单电池阻抗 蓄电池组工作温度
外形尺寸
报警类型
测量范围
测量精度
－500A~＋500A（可选传感器）
2%
0~100V
0.2%
0~3V
0.2%
0~20mΩ
0.001 mΩ
由于蓄电池组的工作环境比较复杂，而环境温度对于蓄电池组使用寿命 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，这也是许多蓄电池组无法达到设计寿命的原因之一。 5） 蓄电池组的初检缺乏手段
在大多数地方，新电池采购后，对于蓄电池组的检验，仅仅根据电池厂 家提供的说明。缺乏一个权威的第三方进行验证。 6） 蓄电池组劣化的恶性循环
蓄电池组在线诊断的智能化、网络化解决方案，主要依托 LM103 蓄电池
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由于没有良好的手段以及管理，蓄电池组的使用者对于蓄电池组的运行 情况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池组历史数据的整理以及分析。而这
龙易电气 些数据的整理与分析需要较强的专业知识。
3） 蓄电池组的性能状况无法及时了解 对于蓄电池组性能状况，如蓄电池组的阻抗、当前的剩余容量，无法清
楚、及时地了解和判断。 4） 缺乏温度补偿
连接示意图：
控制器
上传数据
辅助模块
采集模块
采集模块
辅助模块
蓄电池组
蓄电池组
〖监测的蓄电池组配置二〗一组蓄电池组 每组 29 只 12V 电池
〖解决方案〗采用一套 LM103-3512A 蓄电池组在线监测装置。
配置如下：
模块
数量
备注
控制单元
CM103-220
1个
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成本增加。 哈尔滨龙易电气有限公司结合十年的电池测试经验，以及实际的具体要
通过以上实际使用情况的分析，可以肯定：出现蓄电池组故障是正常的， 据我们的现场测量以及不完全统计，目前国内后备蓄电池组 50%以上是带着 隐患在工作，所以出现如此高比例的蓄电池组问题是正常。
龙易电气 如何有效地解决蓄电池组运行的隐患，提高蓄电池组设备的安全性，防
止蓄电池组带病运行，这是一个迫切需要解决的技术问题。结合蓄电池组的 实际使用情况，对于蓄电池组的在线诊断应该能够满足以下的基本要求： 1） 由于目前蓄电池组的检测手段，大多采用人工的定时或不定时的电压测