UPS蓄電池智能監(jiān)測機(jī)柜的設(shè)計方案探究

苗雪飛 徐宏 周青睞 金海松 劉書涵

(國網(wǎng)浙江桐鄉(xiāng)市供電公司,浙江桐鄉(xiāng) 314500)

1 引言

在蓄電池智能監(jiān)測機(jī)柜的例行維護(hù)期間也多次碰到有電池發(fā)熱導(dǎo)致負(fù)載切換供電時間不足,經(jīng)設(shè)備檢測電池內(nèi)阻參數(shù)普遍超標(biāo),由此引發(fā)的斷電事故影響不容忽視;還有在運維過程中,我方對蓄電池的養(yǎng)護(hù)進(jìn)行充放電試驗時,都需要進(jìn)行電池數(shù)據(jù)的定時采集,由于現(xiàn)有監(jiān)控設(shè)備基本屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控的平臺,參數(shù)查看需要我方通過局方相關(guān)管理人員了解,現(xiàn)場不便于讀取采集,只能現(xiàn)場用儀器測量,然而現(xiàn)狀是電池柜的設(shè)計過于緊湊,不利于維護(hù),想要測量數(shù)據(jù)也是很難,還會有觸電短路的風(fēng)險,對維護(hù)人員來說是不安全的;且現(xiàn)有的蓄電池監(jiān)控設(shè)備,據(jù)了解也是疏于維護(hù)很多信息都無人管轄,造成資源的浪費。

2 UPS蓄電池智能監(jiān)測機(jī)柜的設(shè)計方案

2.1 產(chǎn)品設(shè)計原則

現(xiàn)有機(jī)房U P S為索克曼N R T-u 5000系列,電池為GNBS12V300免維護(hù)鉛酸電池,電池架為配套密閉式電池柜,由于密閉的結(jié)構(gòu)設(shè)計,暴露出一些問題,電池的散熱無法有效排出與機(jī)房空調(diào)的冷氣對換,造成柜內(nèi)溫度居高不下,在夏季高溫季節(jié),電池的溫度過高導(dǎo)致電池故障,我們在例行電源系統(tǒng)巡檢的同時也發(fā)現(xiàn)過類似情況;后期我們更換了一批電池也對電池柜也進(jìn)行了更換,這批電池柜解決了散熱問題,但是在對電池維護(hù)過程中也會有諸多不便之處,例如電池數(shù)據(jù)監(jiān)測,先前已安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)但是數(shù)據(jù)的采集讀取是在局端,而現(xiàn)階段的情況是數(shù)據(jù)基本上無人查看,且有些現(xiàn)場安裝了該設(shè)備但是根本沒有上電運行,大大浪費資源,也無法滿足現(xiàn)場數(shù)據(jù)查看;對現(xiàn)場測試來說,因為柜體層間距太小,無法認(rèn)為的檢測電池數(shù)據(jù),所以總體都不理想。U P S在電網(wǎng)正常時能夠給各類信息化設(shè)備提供高質(zhì)量的交流電源,在電網(wǎng)異常時能夠?qū)⒑髠潆姵亟M的直流能量轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的交流電源供給負(fù)載設(shè)備使用,并且在電網(wǎng)掉電過程中可以保證輸出沒有“間斷”,確保信息設(shè)備的安全運行。大量的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)和理論分析也表明,使用U P S電源除了可以解決上述的交流供電中斷的影響外,還可以消除正常交流電網(wǎng)供電中的各種高頻雜波、電壓浪涌、陷落、瞬間斷電等電力干擾對信息設(shè)備的危害,保證信息通信網(wǎng)絡(luò)時刻安全運行。電池是其中一個重要組成部分,電池的好壞直接影響負(fù)載供電的時間,所以對電池影響的柜體也是直接影響安全供電的因素之一。根據(jù)實際情況設(shè)計改造一種集約化的電源系統(tǒng)柜,滿足現(xiàn)有散熱,維護(hù)空間不足以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時監(jiān)測的目的,還可以將U P S主機(jī)一起集成到柜內(nèi),更好的解決空間問題以及整潔度,可以作為標(biāo)準(zhǔn)化推廣。

2.2 運行環(huán)境

集約化電源系統(tǒng)部署及運行對場地要求較低。適用于新建小型數(shù)據(jù)中心機(jī)房和舊機(jī)房的電源改造,其他運行環(huán)境指標(biāo)如下：(1)安裝層高：不低于2.6m。(2)地面承重：不低于250kg/平方米。(3)溫度：滿足環(huán)境溫度5-45℃下正常工作。(4)相對濕度：滿足5%-95%相對濕度下正常工作。(5)海拔高度：小于1000米(海拔超出1000米時需要考慮降額設(shè)計)。(6)維護(hù)空間：前門維護(hù)空間大于800mm;后門維護(hù)空間大于400mm;左右不做要求;承重板間距在400mm,保證電池的維護(hù)空間。

2.3 技術(shù)指標(biāo)

(1)實用性和先進(jìn)性： 在滿足實用性的前提下,為滿足當(dāng)前的需求,兼顧未來的數(shù)據(jù)集中監(jiān)控業(yè)務(wù)需求,盡可能采用最先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備和材料,以適應(yīng)周期性更替的需要,使整個系統(tǒng)在一段時期內(nèi)保持高效運行狀態(tài)。(2)可靠性： 為保證柜內(nèi)電池及UPS主機(jī)的運行穩(wěn)定,做了可靠的實時監(jiān)測系統(tǒng),保障電池及U P S主機(jī)的參數(shù)正常,從而保障后備電源的可靠性。(3)經(jīng)濟(jì)性： 單一供貨商供貨運維,能以較低的成本、較少的人員投入來維持系統(tǒng)運轉(zhuǎn),提供高效能與高效益。盡可能保留并延長已有系統(tǒng)的投資,充分利用以往在資金與技術(shù)方面的投入。(4)靈活性與可擴(kuò)展性： 必須具有良好的靈活性與可擴(kuò)展性,能夠根據(jù)今后業(yè)務(wù)不斷深入發(fā)展的需要,擴(kuò)大設(shè)備容量和提高用戶數(shù)量和質(zhì)量的功能。具備支持多種網(wǎng)絡(luò)傳輸、多種物理接口的能力,提供技術(shù)升級、設(shè)備更新的靈活性。(5)整體性： 是一個整體,考慮各系統(tǒng)的色調(diào)、布局、格調(diào)及效果的一致性和整體性。

3 UPS蓄電池智能監(jiān)測機(jī)柜的設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 穩(wěn)壓技術(shù)

智能監(jiān)控系統(tǒng)接入市電進(jìn)行供電,但是對于穩(wěn)壓部分的要求更高。如果穩(wěn)壓模塊不夠合理,那么短時間內(nèi)造成電壓值出現(xiàn)大幅波動,這種現(xiàn)象的主要危害在于,可能因為瞬時電壓故障而導(dǎo)致線路與設(shè)備不可逆的損壞,處理方法主要有提供不間斷電源、電壓整流器等。采用不間斷電源(UPS)、無功功率補償器(SVG)等設(shè)備可以有效地減輕電壓波動對于設(shè)備帶來的影響,起到平波的作用,同時也減輕了對于線路的損耗,是相對科學(xué)有效的辦法。

3.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技術(shù)

由于被監(jiān)控的信號是模擬信號,這些信號并不能直接被處理器所分析與處理,故此需要A D C來將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,最終傳輸給處理器。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集的最為關(guān)鍵的一環(huán),轉(zhuǎn)化速度的快慢與精度的高低直接影響到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的好壞。A/D轉(zhuǎn)換器具有很多類型,一般采用逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器。在A/D轉(zhuǎn)換器對某一路信號轉(zhuǎn)換的同時,其他幾路的模擬信號正處于已被采集,但未被轉(zhuǎn)換的狀態(tài),如果此時電平發(fā)生了改變,但是信號還未轉(zhuǎn)換,這些被采集的信號就會隨著電平的改變而發(fā)生改變。為了保持被采集信號的準(zhǔn)確性,需要在信號源和A/D轉(zhuǎn)換器之間加入一個采樣/保持電路來確保信號源的可靠性。采樣/保持電路的主要作用是在A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號源之前先處于采樣模式,這時采樣/保持電路是輸出跟蹤輸入的狀態(tài),然后在使其處于保持狀態(tài)直至A/D轉(zhuǎn)換器將信號源轉(zhuǎn)換后在進(jìn)入采樣模式,如此循環(huán)。為了提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,采樣/保持電路的采樣時間越短越好,其保持時間越長越好。

具體的設(shè)備有：監(jiān)控主機(jī)：機(jī)箱：IPC-810A/6114P12/7271AT;主板：FSC-1715VN(P4級主板,帶獨立64M顯存);配件：P42.8/512M/320G;管理中心;機(jī)箱：IPC-810A/6114P12/7271AT;主板：FSC-1717VN(P4級Inter875P芯片組高性能主板);配件：P43.0/51 2M/320G。采集模塊：ARK-24000系列RS-485總線的數(shù)據(jù)采集與控制模塊,其功能是對機(jī)房周圍環(huán)境、設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制;模擬采集模塊：ARK-24017;熱電偶采集模塊：ARK-24018P;數(shù)字I/O模塊：ARK-24052D、ARK-24060;RS232轉(zhuǎn)485：ARK-24520等。

3.3 通信技術(shù)

RFID叫做無線射頻識別技術(shù),可以在非接觸的環(huán)境下實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取。該技術(shù)是一類較為新型的無線通訊技術(shù),其運行原理是通過上升及下降的沖擊脈沖來加以設(shè)計,進(jìn)而實現(xiàn)G h z量級的帶寬。而這一技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用,可以說能夠在一定程度上解決以往的無線技術(shù)在某些傳播層面上的困難。因此,同其他無線技術(shù)比較,該技術(shù)具有自己特有的優(yōu)勢。比如：對于可能的信道衰落不太敏感、信號的功率譜密度較低、系統(tǒng)較為簡單、定位準(zhǔn)確度較強,還有就是,它有著非常好的抗干擾能力,可以運用更多的信道,及高速率、低損耗等等特點。因為高頻信號會伴隨傳輸距離的延伸而不斷衰減,所以超寬頻帶技術(shù)更加適合用在短距離通信之中。

4 結(jié)語

蓄電池智能監(jiān)控系統(tǒng)的使用對于現(xiàn)代科技發(fā)展運行意義重大,需要結(jié)合新技術(shù)、新思路對其進(jìn)行完善與創(chuàng)新,對于設(shè)備的常見問題做到及時的排查與解決,通過現(xiàn)代化的方法,結(jié)合實際的經(jīng)驗,保證工作的質(zhì)量,使得設(shè)備使用更加有保障。

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