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蓄电池检测系统设计蓄电池作为一种供电方便、平安可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。
由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。
1.1 本课题研究的意义蓄电池作为一种化学电源，1860年普兰特首次创造了实用的蓄电池以来，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。
随着经济的迅速开展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成局部，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的平安、可靠和高效运行。
而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的平安可靠性。
因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常平安连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。
1.2 国内外开展状况随着科学技术的开展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。
近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。
蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。
其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方而的测量技术都己成熟。
在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。
蓄电池在线监测管理的三种方法蓄电池作为电源系统安全运行的重要保障，每年、每季度甚至于每月都必须进行测试和维护。
蓄电池在线监测管理是针对测量蓄电池的运行条件和检测电池本身的状况而设计的、电池监测主要有如下三种方法：整组监测,单电池电压监测，电池电阻监测与在线监测。
1、整组监测整组电池监测功能一般设计在整流电源内（如一些高端的UPS的电池管理软件）,测量电池组的电压，电流和温度,进行充电和放电管理，尤其是根据环境温度变化来调整电池组的浮充电压（温度补偿）做的比较好，在电池放电时电压低至某下限时报警。
成组电池监测很难发现单电池的缓慢变化,包括单电池本身的老化和因单电池一致性问题而带来的积累效应,以一组48V电流组来说，如果只有1个电池在变坏，其电压变化的信号会被其他23只电池“淹没”。
电池端电压及电池组母线电压与电池容量（放电能力）无关。
整组监测无法监测电池及电池组实际容量,无法删选其中已老化的电池。
2、单电池电压监测1997年我国邮电部发布的电池监控标准目的在于规范电池监测产品和技术。
标准中明确要求监测到每一个单电池。
目前电信部门使用的产品大多都是一句该标准设计和生产的.制订标准后，电信运维部门期望监测设备能够起到重要作用,而实际情况是在浮充状态，监测设备只能发现极个别性能很差，浮充电压超常的电池.结论：实践证明，单电池电压监测的预警性较差,但是能够获取电池无放电及浮充状态下的电压变化情况。
3、电池内阻监测与在线监测群菱能源在近几年推出了交流放电法进行蓄电池内阻检测的系列产品,是电池监测技术的质变,即由被动监测电池电压到主动精确测试电池内部状态(内阻）和在线监测电池组动态变化。
群菱能源是一家专注于蓄电池检测维护、在线监测技术领域方面产品的开发﹑生产、销售的高科技公司，为全球后备电源用户提供高性能的、可靠的、稳定的蓄电池在线监测产品及优质的服务。
已为国内外的数据中心、电力变电站、电厂、通信机房、通信基站等提供数以万计的蓄电池在线监测系统。
蓄电池在线监测仪安装施工方案一、准备工作1、安装前的检查清单确认监测仪型号和规格：确保所购买的监测仪型号和规格符合项目需求，并与技术规格单一致。
检查监测仪配件完整性：检查监测仪配件是否齐全，包括传感器、电缆、固定装置等。
核对监测仪文档：阅读监测仪的用户手册、安装手册和技术规格单，了解设备的安装要求和配置参数。
2、所需材料和工具的清单电缆和线缆：根据监测仪和传感器的规格，准备足够长度和规格的电缆，确保负载能力和数据传输质量。
电气连接器：准备合适的电气连接器，确保连接的稳定性和可靠性。
固定装置：根据监测仪和传感器的安装要求，准备适当的固定装置，确保监测仪能够稳固地安装在指定位置。
工具箱：准备包含螺丝刀、扳手、电缆剪刀、电气测试工具等基本工具的工具箱，以便进行安装和调试工作。
数据存储设备：如果监测仪需要外部数据存储设备，确保准备了符合要求的硬盘、固态硬盘或其他存储设备。
3、安装团队的角色和职责分工项目经理：负责整个安装过程的协调和管理，确保安装按照计划进行。
技术工程师：负责监测仪设备的实际安装工作，包括连接传感器、配置监测仪等。
电气工程师：负责电气连接的工作，确保安全、稳定地连接监测仪和电池组。
维护人员：负责监测仪设备的后期维护和故障排除工作，需要熟悉设备的维护流程。
4、安装计划制定安装计划：根据项目需求和准备工作的复杂性，制定详细的安装计划，明确每个阶段的工作内容和时间安排。
确认现场准备：确保安装现场的环境准备充足，包括通风、照明和安全设备。
协调人员安排：确保安装团队的人员安排得当，确保每个成员了解其任务和职责。
二、安装监测仪设备1、确定安装位置在安装监测仪设备之前，首先需要仔细选择合适的位置。
考虑以下因素：接近电池组：安装位置应尽可能靠近蓄电池组，以确保准确监测电池状态。
通风良好：选择通风良好的区域，以防止设备过热，并确保其正常运行。
便于维护：考虑到日后的维护需求，选择方便维护和操作的位置。
2、安装设备固定设备：使用适当的安装支架或设备底座将监测仪设备牢固地固定在选定的位置上。
一、方案概述
通信电源是整个通信设备的重要组成部分，通常被称为通信设备的“心脏” ,在通信局（站）中，具有无可比拟的重要地位。
如果通信电源供电质量不佳或中断，武汉中试高测电气有限公司将会使通信质量下降甚至无法正常工作直至通信瘫痪，造成重大的经济损失，给人民生活带来了极大的不便，以及造成极坏的政治影响。
蓄电池组在通信系统中作为通信电源的最后一个保障，采用储能方法为系统供电。
在市电和柴油发电机失效情况下，只能通过蓄电池给设备供电，保证信息通信的安全。
一旦失效，将造成不可估量的严重后果！
在各种基站或者无人值守的机房，布放蓄电池监测仪，24小时无间断的监控蓄电池的电压、电流和内阻等数据，并提供告警输出，通过DCN或者MSTP网络将每个机房的蓄电池监测数据发送到中心机房的网管服务器上，自动绘制各种数据的图表，可以定期生成测试维护报告，方便用户定期保存测试记录。
维护人员可以通过不同级别的客户端访问服务器，实时获取各个机房的蓄电池运行情况，及时发现有问题的单体电池，进行维护或者更换。
防止蓄电池长期处于不正常状态下运行，导致需要蓄电池供电时无法供电影响通信设备的稳定运行。
蓄电池在线监测系统技术要求一、基本要求1、在线监测每节电池的电压、每节电池的极柱温度、每节电池的内阻与电池纹波；电池组组压、充放电电流、环境温度；在线电池热失控监测。
2、硬件设备应由收敛模块与电池监测模块组成，每个电池监测模块监测一节电池电压、内阻与极柱温度，电池监测模块应无需外部供电。
硬件系统应可监测总电池数为960 节，一个收敛模块可管理六组电池，每组为300节。
3、电池监测模块正常工作时，从电池上的吸收电流必须小于7mA(12V或6V电池)或13mA(2V电池)，不同电池监测模块的吸收电流差异必须小于0.5 mA。
4、硬件设备必须具备自动获取每节电池的基准内阻值并固化功能，通过自动内阻横向与纵向分析比较来判断电池的好坏。
5、硬件设备必须带LCD显示与设置按键，带RS485口、网络口及USB口，必须同时支持MODBUS/RTU、MODBUS/TCP、SNMP、TCP/IP协议。
应带有两个干接点，一个为设备故障接点，另一个为电池告警接点。
6、具备电池纹波、电池热失控、单体内阻、单体电压、电池温度、组压、充放电电流、环境温度超限时自动告警，告警阀值可设置。
告警发生时设备发出告警声音，红色告警灯亮，干接点闭合，可通过设备查询具体告警内容。
7、后台软件能显示所有的监测数据，数据超限时自动告警，并能以数据表格、柱状图、曲线的方式显示。
所有数据可以直接打印或以EXCEL的方式导出。
8、后台软件应至少能生成以下曲线：电池组的总电压电流变化曲线、所有电池的单体电压充放电曲线、电池内阻的相对变化曲线、电池温度与环境温度变化曲线。
9、所有线缆及设备外壳必须阻燃。
10、产品必须通过第三方机构的EMC等检测以及CE、ROSH认证。
11、产品至少在二十个以上大项目中应用过，每个项目大于三千节电池。
12、厂家至少有十年以上设计、生产、安装电池在线监测设备的经验。
二、主要技术参数1、工作环境工作温度：-5℃～50℃相对湿度：5％～90％大气压强：80～110kPa2、监测能力硬件系统可监测总电池数为960节，一个收敛模块管理六组电池，每组为300节。
蓄电池在线监测系统V1.0福建省力禾电子工程有限公司2011年9月目录1. 引言 (3)2. 系统简介 (3)3. 系统特点 (4)3.1. 安全性 (4)3.2. 精度高 (4)3.3. 模块化 (5)3.4. 多样数据分析 (5)3.5. 便于维护 (5)4. 系统功能 (5)4.1. 系统结构图 (6)4.2. 容量预测 (6)4.3. 电压巡检 (7)4.4. 均衡电压 (7)4.5. 单体电池内阻 (7)4.6. 充放电电流 (7)4.7. 核对性放电试验 (7)4.7.1. 试验周期 (8)4.7.2. 试验准备 (8)4.7.3. 试验过程 (8)4.7.4. 放电时定时测量 (9)4.8. 智能活化 (9)4.9. 环境温度 (9)4.10. 浮充电流 (9)4.11. 自检报警 (9)4.12. 通讯功能 (10)4.13. 参数设置 (10)4.14. LCD现场显示功能 (10)4.15. 管理平台系统 (10)4.15.1. 远程在线集中监控功能 (10)4.15.2. 三级报表生成导入功能 (10)4.15.3. 各种报表导出打印功能 (10)4.15.4. 历史数据查询功能 (11)4.15.5. 更直观的显示界面 (11)4.15.6. 远程参数修改功能 (11)4.15.7. 自动分析功能 (11)5. 技术指标 (11)6. 系统配置 (12)7. 投资效益 (13)1.引言蓄电池是通信电源系统中直流供电系统的重要组成部分，作为直流供电备用电源，主要担负着为设备提供安全、稳定、可靠的电力保障的最后一道防线，确保设备的正常安全运行。
蓄电池组发生故障后，如果人工维护，鉴于蓄电池数量多、情况各异，维护工作量大，许多因素无法判断，将直接影响故障处理的准确性和及时性；因此，平时对蓄电池组运行的自动监测、故障早期发现就显得十分必要。
如能实时提供蓄电池组的各种数据，就能提前预估蓄电池容量等各种基本参数，避免故障；当发生故障时也能及时报警，避免事故的进一步发展。
随着蓄电池维护及研究技术的发展，蓄电池内阻这一电池内在的参数在分析判定电池性能变化趋势方面的作用受到人们越来越高度的重视。
从大量的试验数据表明，蓄电池的内阻值和其性能有密切的关联度，剩余容量和电池内阻有一定的固定关系，特别是在剩余容量低于80%时，内阻开始出现拐点，之后随容量的下降内阻会迅速增大，因而根据电池的内阻值来判断电池容量有较好的一致性。
内阻值的大小在很大程度上反映了电池容量的大小及输出能力，内阻值的变化趋势也在很大程度上折射出电池性能的变化趋势，因此，蓄电池内阻监测将是了解掌控蓄电池系统性能变化的一扇很好的窗口。
2.系统简介蓄电池在线监测系统,battery online diagnosis system（以下简称B0DS），充分利用当代先进的嵌入式计算机（MCU）技术和实时以太网(IEEE1588)通信技术，实现对蓄电池单体电池电压、内阻、电池组总电压、负荷电流等重要信息的实时在线监测。
每个监控终端通过RS485总线将电压采集模块等连接到一起，将它们所有的信号收集到一起统一管理，并可以通过光纤局域网端口或光端机空余串口将采集到的所有信息传送到中心服务器，服务器软件将信息存储管理并可分发信息到每个相关管理岗位的计算机，并使其在局域网上每个计算机均可浏览到所有运行数据及报警信息。
系统监控软件提供分级的管理口令和权限，可对任意一个站端的信息及参数进行更改。
应用蓄电池在线监测系统后，无需现场操作，节省了人力、物力，提高了工作效率，对远程待测蓄电池的实现自动控制、实时采集数据，进行全面定性、定量的测试和维护，符合了目前电力系统无人值守变电站数量增多的发展趋势。
系统主要应用于电力、通讯及UPS电源蓄电池状态监测。
3.系统特点3.1. 安全性⏹采用分段式小电流放电法测试系统内阻，不对系统注入任何信号，保证安全检测，避免系统污染。
⏹所有内部开关采用固态开关而非继电器，无拉弧现象、无明火、无寿命问题。
⏹充分考虑各项EMC指标、连接线短路保护、多层隔离等可靠性设计。
⏹克服蓄电池本身电容、环境波纹、噪声源的干扰，具备很好的抗干扰能力。
3.2. 精度高⏹测试时间短，无需更改直流主回路，对系统电压影响极低，配合高精度电压检测可在线完成精确内阻测试。
⏹读数稳定、精确，运行稳定，防止误报。
⏹每个采集模块可精确巡检测试12只电池电压，电压分辨率可高达0.0001V。
⏹所有接线采用双线制接线，有效避免连接线导致测量误差。
3.3. 模块化模块化解决方案具备配置的灵活性，可以为任何系统量身定制。
3.4. 多样数据分析可实现对单体电压、单体内阻、组压、电流等监测，监控软件自动对各个采集的蓄电池参数进行分析，形成各变电站相对应的动态直流系统模拟图，实时显示交流状态、充电机运行状态、单体电池电压、内阻、历史数据曲线报表等，可以根据客户的实际需求定制功能。
3.5. 便于维护采用下放式结构安装，可在电池室就地安装，安装方便；在线式系统管理，便于维护。
管理员可实时查看多种报警信息，系统自动分析运行记录，及时给出专家级方案提示等。
4.系统功能本系统的核心硬件设备是我司自主研发的蓄电池检测模块，主处理器采用ARM公司最新微控制器平台Cortex-M3内核，并采用类PLC多插板扩展槽结构,通信速率1MBit，可配接多种类型扩展板，系统功能组合灵活，扩展容易。
1)作为本地监控终端，收集现场所有信息统一管理并通过LAN接口传输到服务器，配有键盘, 5.7” TFT液晶屏，参数设置、状态查看、报警查看、运行记录查看等操作。
2)芯片级实时以太网,10/100M自适应LAN接口，收发自动交叉，可直接连接到光纤局域网（信息网/数据专网/自动化网等）。
4.1. 系统结构图4.2. 容量预测通过蓄电池检测模块或者在充放电过程中在线实时监测电池容量，随时预测电池系统的剩余容量。
1)将一组蓄电池中各个电池的内阻进行横向比较，找出那些内阻偏高的蓄电池，这些内阻偏高的蓄电池，性能肯定下降。
2)同一只电池投运时的内阻值与当前内阻值进行比较，看看增加了多少，如果增加30%，则该只蓄电池将达不到标称容量的80%。
3)根据放电时间、放电电流换算出蓄电池组容量，额定容量百分比=(核对性容量/额定容量)×100%，根据规程要求，额定容量百分比小于80%，则认定此组蓄电池不符合使用要求，应安排更换。
4.3. 电压巡检通过电压采集模块进行电池组端电压及单体电池电压的数据采集，自动将采集到的数据汇成总电压曲线图，生成检测报告，随时打印。
巡检的间隔可设定，最短间隔为20秒。
4.4. 均衡电压巡检主机动态计算出当前单体电池平均电压，通过通信到每个检测模块。
根据采集到的单体电池电压与平均电压比对，巡检主机给每个模块发出指令：电压低于程序计算的平均值（2mV为基准）以最高的优先进行充电，电压高于程序计算的平均值（2mV为基准）以最高的电池进行平衡放电，然后依次类推进行直至电压一致为准。
自动适应运行状态（均充、浮充），均充状态时优先对高于平均值电池进行放电，浮充状态时优先对低于平均值电池进行充电。
蓄电池处在放电状态时，均衡模块自动停止均衡工作。
4.5. 单体电池内阻可设定电池内阻的自动定时检测，最低设定为10分钟一次。
同时也可以上服务器平台软件操作，对整组电池或单个电池的内阻进行检测。
4.6. 充放电电流选择两个合适的电压输出型电流传感器测量双向电流（电压输出范围0~5V，量程选择等指标）。
4.7. 核对性放电试验为避免电池单体性能下降使整个电池组性能下降，活化极板，以免长期浮充电造成极板软化，必须定期对蓄电池进行核对性放电试验。
本系统的蓄电池核对性放电试验检查严格按照《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》（DL/T724-2000）的要求进行。
4.7.1.试验周期根据核对性放电试验要求，应以实际负荷每年做一次核对性放电试验。
一组电池时，进行半核对性放电试验，只能用I10电流以恒流放出额定容量的50%；两组电池时，可先对其中一组行全核对性放电；新安装或大修后的阀控电池，必须进行全核对性放电试验；以后运行第1年、每隔2～3年进行一次核对性试验，运行了6年以后的阀控蓄电池，应每年作一次核对性放电试验。
4.7.2.试验准备为确保通信安全供电，对欲在线做核对性放电容量试验的蓄电池组，要求重新正确设置开关电源浮充电压等有关参数。
在做核对性放电试验前，密封蓄电池组遇有下列情况之一时，应进行均充，充电电流不得大于0.2C10。
1)浮充电压有两只以上低于2.18V/只；2)放电深度超过额定容量的20%；3)全浮充运行达6个月；4)搁置不用的时间超过3个月。
4.7.3.试验过程监测系统通过网络向智能放电负载下发放电试验遥控指令，智能放电负载上传遥测数据给系统软件开关电源无输出电流，计算出合适的放电电流及放电终止总电压，蓄电池组开始对负载放电；蓄电池组对负载放电电压达到规定电压时，蓄电池组停止放电，开关电源开始对蓄电池组和负载供电，有输出电流，记录放电时间及放电电流数据。
4.7.4.放电时定时测量蓄电池放电期间，应定时测量并上传单体端电压、蓄电池组放电总电流等数据。
4.8. 智能活化具有蓄电池自动活化功能，实现监测系统智能化。
通过电池内阻检测计算出的小容量电池，设置多个循环周期作循环多次充放电，以激化电池极板失效的活性物质使电池活化，提升落后电池的容量，实现资源再生利用，延长电池的使用寿命。
在每次操作执行后即可显示曲线示意图，显示充（放）电曲线，曲线左边显示充（放）电和活化参数，包括：电压（电流）提示、电池号、电池内阻、放（充）电电流、截止电压、横坐标时间刻度、纵坐标电压（流）刻度、执行放电总时间。
4.9. 环境温度通过装置温度传感器检测蓄电池组所处的环境温度。
4.10. 浮充电流当蓄电池处于浮充状态时，检测浮充电流是否正常，发现异常及时处理。
4.11. 自检报警自动检测电池功能是否正常，及时对电池有效性进行判断，若发现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大时，则通知管理系统发出示警信号。
4.12. 通讯功能具备RS485通信接口，方便实现远程监控功能。
4.13. 参数设置可以设置系统运行的各种参数，如可设定蓄电池组总电压、总电流、各单体电池电压及内阻的检测时间间隔。
4.14. LCD现场显示功能巡检主机具有LCD现场显示电压、电流、温度等信息功能，具有四个方向选择键、一个取消键及一个查询确定键，操作更为方便。
4.15. 管理平台系统蓄电池在线监测系统设计了相应的上位机管理平台系统，采用VC++软件系统开发平台开发，采用MYSQL数据库系统管理系统数据，系统实时数据采用P2P模式，不完全依赖服务器。
