霍爾電流傳感器在UPS蓄電池浮充電流遠程監(jiān)測方案的應用

時間：2022-10-08作者：安科瑞電子商務（上海）有限公司瀏覽：114

朱鹍
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定
摘要：針對無人平臺UPS蓄電池多次出現浮充電流過高的現象，介紹了UPS系統的結構和工作原理，通過應用霍爾電流傳感器，DCS組態(tài)，實現UPS蓄電池浮充電流遠程監(jiān)控，異常電流故障報警，推動了無人平臺的自動化管理進程。
關鍵詞：霍爾電流傳感器；UPS；蓄電池；DCS
1 概述
       某海洋石油無人駐守采油平臺配備了1套 20kV·A的UPS裝置，自平臺投產以來UPS蓄電池多次出現浮充電流過高現象，造成蓄電池長期處于異常高溫狀態(tài)，對UPS的正常使用造成較大影響，嚴重影響了采油平臺供電安全，同時可能引發(fā)設備損壞甚至火災等情況的發(fā)生，存在非常大的安全隱患。為避免該問題引發(fā)的設備和安全隱患，為此投入了較大的人力和物力成本，增加了對無人平臺的巡檢頻次，定期檢測蓄電池浮充電流值，判斷蓄電池工作狀態(tài)。通過技術手段將蓄電池浮充電流信號遠程傳輸至中心控制室DCS，便于電流值實時監(jiān)控、異常電流故障報警。
2 UPS的結構和工作原理
2.1 UPS的結構
        該平臺配備的UPS裝置位于平臺夾層甲板的 應急開關間內，其容量為20kV·A，由2臺UPS柜、1臺旁路電源柜、1臺負載分配柜及1組由170塊鎳鎘蓄電池組成的電池組，蓄電池組安裝在電池間，其主要器件包括整流器、逆變器、靜態(tài)轉換開關、蓄電池等幾個部分。
      １）整流器。是將交流電轉換成為直流電的元件，整流器由其內部的微處理器控制，將從配電柜來的交流電整流成高質量的直流電，經過濾后再供給逆變器并給電池組浮充充電。 
      ２）逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將整流器變換的直流電再轉換成交流電，其電源來自整流器或電池，逆變的電流為負載提供所需要的高質量、持久穩(wěn)定的交流正弦波電壓。 
      ３）靜態(tài)轉換開關。作用是防止正常電流與旁路電流切換時造成瞬間供電中斷并產生繼電器觸點拉弧、
打火等現象，轉換開關采用靜態(tài)開關后，其過渡時間大幅減小，在0.2mS以內。 
      ４）蓄電池組。主電源或整流器故障的情況下，蓄電池組作為后備電源工作并通過逆變器向負載供電。
2.2 UPS系統蓄電池充放電工作原理 


        UPS系統蓄電池充放電的過程也是能量轉化的過程，在電網電壓工作正常時，由電能轉化為蓄電池的化學能，主電源給負載供電以及給蓄電池充電，UPS系統蓄電池充電示意如圖1所示；當主電源突發(fā)停電時，由蓄電池的化學能轉化為電能，蓄電池放電為重要負載提供電源，以降低對生產的影響，UPS系統蓄電池放電示意如圖2所示。蓄電池完全充電后，其容量足夠向所有由UPS供電的用電設備同時供電30min。



3 霍爾電流傳感器在UPS蓄電池浮充電流遠程監(jiān)測設計中的應
3.1 霍爾電流傳感器的工作原理   
        霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，具有響應時間快，電流測量范圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗干擾能力強等優(yōu)點。


3.2 霍爾電流傳感器技術參數



3.3 霍爾電流傳感器接入DCS
        霍爾電流傳感器可以直接將被測主回路電流轉換成按線性比例輸出的4～20mA直流電流信號。在應急配電間UPS配電柜蓄電池斷路器下口安裝一個霍爾電流傳感器，它的作用可以將蓄電池浮充電流轉化為可以被DCS模擬量卡件接受的4～20mA直流電流信號。
        在中心控制室上位機中定義新接入的4～20mA模擬量輸入通道進行參數量程、報警值以及歷史趨勢組態(tài)，并將其分配到相應控制器中。使用畫面組態(tài)軟件進行參數畫面圖形組態(tài)，下裝程序，實現UPS蓄電池浮充電流的中心控制室遠程監(jiān)測功能。最后通過現場測量蓄電池浮充電流值與DCS人機界面顯示浮充電流值相對比，確認DCS采集數值準確。
3.4 應用效果
        通過增設霍爾電流傳感器實現了對無人平臺UPS蓄電池浮充電流的采集，通過鋪設電纜、中心控制室組態(tài)等實現了DCS對蓄電池浮充電流的遠程在線監(jiān)控，加強了對無人平臺重要設備的管理。
        蓄電池浮充電流運行數據遠程傳輸至DCS，方便了中心控制室值班人員一時間監(jiān)控蓄電池浮充電流值，同時通過設置參數報警值，當蓄電池浮充電流出現異常時，發(fā)出報警，便于一時間得到信息，為應急處理問題留下足夠的時間。該項目有效降低了無人平臺的巡檢頻次，減少了對無人駐守平臺管理的人力及物力成本，避免了浮充電流異常導致的蓄電池損傷甚至引發(fā)平臺火災等情況的發(fā)生，推進了無人平臺的自動化管理進程。
4 結束語
         利用霍爾電流傳感器將蓄電池浮充電流轉化為可以被DCS模擬量卡件所接受的4～20mA電流信號，從而將UPS蓄電池浮充電流遠傳至DCS，操作員可以在DCS的操作畫面上快速、直觀地觀察浮充電流值。該項目有較強的理論依據以及硬件條件基礎，不僅具有非常高的應用**，而且推廣意義廣闊，為今后現場設備的在線監(jiān)測提供了實踐參考經驗。
參考文獻
[1] 企業(yè)微電網設計與應用手冊.2020.6
[2] 于耀宗.海洋石油平臺UPS蓄電池浮充電流遠程監(jiān)測方案[J].石油化工自動化，2020(5):82-83. 
[3] 嚴棋.電力調度自動化中UPS電源的應用探討[J].電子制作,2019,0(20):27-28.
作者簡介：
朱鹍，女，現任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事企業(yè)能源管控研究發(fā)展。

安科瑞電子商務（上海）有限公司專注于變電所運維云平臺,安全用電管理云平臺,環(huán)保用電監(jiān)管云平臺等, 歡迎致電 15000353138

• 詞條

  詞條說明

• AM5SE-IS防孤島保護裝置在福建鑫旭日電力集團光伏發(fā)電項目中的應用

  朱鹍安科瑞電氣股份有限公司 ?上海嘉定摘 要：近幾年，新能源的利用越來越廣泛，對光伏電站系統的建設十分重視，促使光伏并網系統被大量使用。本文介紹的AM5SE-IS防孤島保護裝置可以適用于光伏發(fā)電并網供電系統。當發(fā)生孤島現象時，可以快速切除并網點，使本站與電網側快速脫離，整個電站和相關維護人員的生命安全，降低人力維護成本。?關鍵詞：光伏并網系統；防孤島保護；孤島現象?1

• 老舊小區(qū)智慧用電改造方案

  朱鹍安科瑞電氣股份有限公司? 上海嘉定【摘要】： 老舊居民小區(qū)火災事故遠**其他場所，而且易造成人員傷亡，隨著居民生活水平提高，不斷添加各種電氣設備，火災風險逐步加大，智慧用電安全監(jiān)管平臺能夠準確全天候地監(jiān)測線路中的漏電、電流、溫度等變化，將數據實時傳送至云平臺，從而實現電氣安全數據從現場到云端以及從云端到APP的傳輸，實現漏電、電弧、過載、短路、線纜溫度異常等多項電氣安全危害大數據分析

• 一體化平臺的校園水電管理管控系統的設計與應用方案

  摘 要：針對傳統的校園水電管理方法管理能力低的情況，提出了一種基于一體化平臺的校園水電管理智能管控系統設計。通過中間件設計和顯示模塊設計對校園的水電情況進行采集與顯示，設定水電用量標準，在水電用量**出設定標準后，將會報警提醒，減少水電浪費情況，并生成校園水電數據庫，實現對數據的存儲與處理。實驗對比結果表明，該系統比傳統的水電管理方法管理能力高，具有一定的實際應用意義。關鍵詞：一體化平臺；水電管理；

• 基于DIALux evo軟件的疏散照明設計研究與應用

  【摘要】：《建筑設計*規(guī)范》《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》《應急照明設計與安裝》等給出了建、構筑物設置照明燈具場所的地面低照度要求，而在日常設計中，通常按《應急照明設計與安裝》（19D702-7）圖集中的平均照度計算法或點照度計算法計算照度，進行燈具布置，或直接采用應急照明燈具廠家的照度測試表進行燈具布置。應用燈具壁裝或吸頂安裝等方式實際能否達到《應急照明設計與安裝》（19D702-7）