蓄电池监控系统产品规格和方案设计总体说明 V2.0_绿色数据中心产品库

蓄电池监控系统产品规格和方案设计总体说明 V2.0功能特点

蓄电池在线监控系统解决方案，主要针对UPS电源、通信用-48VDC、24VDC以及电力系统的110VDC、220VDC等设备配套的蓄电池，实现现场及远程在线实时监控和管理，实时准确的测量每节蓄电池的电压、内阻和负极温度，以及电池组的总电压和充放电电流，从而及时发现失效电池，避免电池损坏甚至爆炸的风险，确保整体后备电源的安全和稳定，并防止意外断电造成的经济损失。

综述报价参数产品点评

功能特点

　　一、监控系统简介

　　1.1 监控系统架构

　　系统架构分为三层，包括主站层、通讯层和采集层。

　　1.1.1主站层

　　主站层是蓄电池在线监控系统的管理中心，是整个系统的核心，帮助用户及时的发现失效电池，并通过直观的数据图表分析故障原因。我们在主站层为用户提供全面的解决方案，如大型蓄电池综合分析系统(适用于>1000节电池)、中型蓄电池监控(适用于小于1000节电池)、网关内置web(适用于小于250节电池)、云服务(适用于电池布局分散的场景)、甚至开放上行接口兼容第三方监控平台，以适应各种应用场景。

　　1.1.2通讯层

　　通讯层是信息枢纽，由智能控制网关和总线转换器组成，实现主站层和采集层的信息交换，除了将各种监测数据统一采集到本地数据库进行分类分析、处理、记录和存储，同时还将主站层的控制或设置指令转发到采集层。

　　。

　　1.1.3采集层

　　采集层是由蓄电池单元听诊器、蓄电池组听诊器、温湿度传感器构成，采用主流的分布式布线架构为每节蓄电池精确把脉诊断。

　　二、案例说明

　　2.1用户需求说明

　　(1)400KVA UPS 45台，每台UPS有2组电池，每组电池40节(12V /节)

　　(2)200KVA UPS 8台，每台UPS有1组电池，每组电池40节(12V /节)

　　(3)100KVA UPS 6台，每台UPS有1组电池，每组电池40节(12V /节)

　　(4)定时(可以设定)巡检每只电池的内阻、电压、温度和电流，记录充电、放电过程，预测电池性能和放电时间，对故障电池(包括性能比较差的)进行报警。中心检测设备机架式安装，以太网对外接口。内阻测量精度不大于2%，电压测试精度不大于0.2%，电流测试精度不大于1%，温度测试精度不大于1度。

　　2.2 方案配置图

　　(1)400KVA UPS 45台，每台UPS有2组电池，每组电池40节(12V /节)

　　设备配置清单：

UPS编号#	智能控制网关 PBAT-Gate	总线转换器 PBAT-BUS	蓄电池组听诊器 PBAT800	双通道单元听诊器（12V） PBAT812-2
1	1	1	2	40
2	1	1	2	40
3	1	1	2	40
4	1	1	2	40
5	1	1	2	40
6	1	1	2	40
7	1	1	2	40
8	1	1	2	40
9	1	1	2	40
10	1	1	2	40
11	1	1	2	40
12	1	1	2	40
13	1	1	2	40
14	1	1	2	40
15	1	1	2	40
16	1	1	2	40
17	1	1	2	40
18	1	1	2	40
19	1	1	2	40
20	1	1	2	40
21	1	1	2	40
22	1	1	2	40
23	1	1	2	40
24	1	1	2	40
25	1	1	2	40
26	1	1	2	40
27	1	1	2	40
28	1	1	2	40
29	1	1	2	40
30	1	1	2	40
31	1	1	2	40
32	1	1	2	40
33	1	1	2	40
34	1	1	2	40
35	1	1	2	40
36	1	1	2	40
37	1	1	2	40
38	1	1	2	40
39	1	1	2	40
40	1	1	2	40
41	1	1	2	40
42	1	1	2	40
43	1	1	2	40
44	1	1	2	40
45	1	1	2	40
合计	23	23	90	1800

　　每2台UPS蓄电池监测可共用一个智能控制网关(最后一台UPS除外)，蓄电池监测的方案配置图如下所示：

　　最后一台UPS蓄电池监测的方案配置图如下所示：

　　(2)200KVA UPS 8台，每台UPS有1组电池，每组电池40节(12V /节)

　　设备配置清单：

UPS编号#	智能控制网关 PBAT-Gate	总线转换器 PBAT-BUS	蓄电池组听诊器 PBAT800	双通道单元听诊器（12V） PBAT812-2
1	1	1	1	20
2			1	20
3			1	20
4			1	20
5	1	1	1	20
6			1	20
7			1	20
8			1	20
合计	2	2	8	160

　　每4台UPS蓄电池监测可共用一个智能控制网关，方案配置图如下所示：

　　(3)100KVA UPS 6台，每台UPS有1组电池，每组电池40节(12V /节)

　　设备配置清单：

UPS编号#	智能控制网关 PBAT-Gate	总线转换器 PBAT-BUS	蓄电池组听诊器 PBAT800	双通道单元听诊器（12V） PBAT812-2
1	1	1	1	20
2			1	20
3			1	20
4			1	20
5	1	1	1	20
6	1	1	1	20
合计	2	2	6	120

　　前4台UPS蓄电池监测可共用一个智能控制网关，方案配置图如下所示：

　　后2台UPS蓄电池监测可共用一个智能控制网关，方案配置图如下所示：

　　三、功能模块

　　3.1 监控系统

　　系统采用client/server结构，使用方便灵活，学习容易，广泛应用于多个重点工程项目中。系统软件支持Windows 2000/XP/2003等操作系统，提供OPC Server/Client通讯接口，Web Server等功能。对整个数据中心蓄电池监控系统的运行状态通过图形界面进行实时监控，包括进行遥测、遥信、遥控和事件记录等。软件全中文提示，用鼠标操作，可漫游各显示画面，画面之间的切换快捷流畅。

　　软件功能描述如下：

　　l 系统画面显示

　　实现对蓄电池单体的电压、内阻和负极温度、以及电池组电压、充放电电流，和UPS机房温湿度的监测，并可通过曲线、图形等多种方式展现。

　　l 历史数据存储

　　系统主站设有历史数据库，记录周期可设定，如15分钟，30分钟，60分钟保存一次，保留全部监测量：一日24小时、一月内每日和一年内每月的统计数据;以及重要事故、操作记录保存的时间，各历史数据及在线查询、显示，保存时间可在线修改。全站的数据至少能保存三年。

　　l 报表功能

　　提供所有监测变量的年、月、日报表功能，可设置为自动分打印或手动打印。

　　l 报警处理

　　用户可对所有监测数据设置报警阈值，当测量值越限时，产生告警事件并弹出窗口画面，通知用户故障或失效电池。告警事件包括越限发生和恢复时间，报警内容、报警参数，报警限值可随数据中心项目的运行情况进行修改。

　　l 用户权限管理

　　支持多种权限分区和密级设置，为系统管理员、工程师、一般值班操作人员，提供三级密码，并对所有操作自动进行带时标事件记录，可建立良好的反事故措施。

　　l 数据转发

　　支持多种标准开放协议，可将本地数据向上级监控中心转发，如动环监控系统。

　　3.2 智能控制网关

　　智能通讯网关处于通讯层，是蓄电池监测的调度中心，控制各节电池单元诊断，协调有序通过交流放电法测量蓄电池的内阻;也是通讯中枢，既负责汇总各节蓄电池的运行参数和性能参数，并打包上传给监控主机，还负责接收监控主机下发的控制命令。

　　l 技术规格

核心功能	规格
控制放电	控制蓄电池单元诊断器协调有序的通过交流放电法测试电池单体的内阻
蓄电池监测	多达240节蓄电池单元诊断器的数据采集
传感器监测	温度、湿度测量
开关量监测	可同时监测多达4组蓄电池的投运状态
声光告警	通过继电器输出控制声光告警
硬件
CPU	ARM9
操作系统	嵌入式linux
Ram	512MB
Flash	1GB非易失性存储器
通讯	4个下行RS485串口，2个上行网口（10/100M），1个4频段2G GPRS
显示	高分辨率液晶，按键
供电电源	DC18V – 36V
数字和模拟I/O
DI	4路开关量输入
AI	2路模拟量输入（4 – 20mA）
DO	2路独立无源常开输出，输出容量30VDC/5A，250VAC/5A
软件
测量数据	单节蓄电池的电压、负极温度和内阻，蓄电池组的组电压、充放电电流，室内温湿度
I/O	蓄电池组投运状态、断路器状态、声光告警
告警	蓄电池各参数（组电压、串电流、单体电压、单体温度、单体内阻）越限判断，产生告警事件，点亮对应的智能采集终端的告警灯
通讯协议	上行：Modbus TCP；下行：Modbus RTU
数据存储频率	浮充态：组电压、串电流、单体电压、单体温度10分钟，单体内阻默认1天（可设置）放电态：组电压、串电流、单体电压、单体温度10秒
其他
环境	工作温度：-20℃ - 55℃；存储温度：-40℃ - 70℃；相对湿度：10% - 95%
重量	650g
功耗	< 5W
尺寸	144mm * 104mm * 71mm
认证	CE

　　3.3 总线转换器

　　承接上层网关，下联800II;RJ11转RS485,12VDC

　　3.4 蓄电池组听诊器

　　l 技术特点

　　a. 实时在线监测整组蓄电池的组电压、充放电电流;

　　b. 实时判断蓄电池的当前充放电状态;

　　c. 采用电源隔离的RS485进行通讯，安全稳定;

　　d. 外接开口霍尔传感器，可测量不同范围的充放电电流;

　　e. 通过呼吸灯颜色，正常则绿色，遇有异常或报警则变为红色，快速定位故障电池组。

　　l 技术规格

技术规格	PBAT800II
额定电压	DC18V – 36V，外部电源取电
测量范围
电池组电压	DC0V –600V
充放电电流	DC-1000A – 1000A，可选传感器
测量精度
电池组电压	0.5%
充放电电流	1.0%（不带霍尔传感器）
工作环境
工作温度	-10℃ - 45℃
相对湿度	5% - 95%
大气压强	80 – 100kPa
安规
绝缘性能	绝缘电压DC1000V，绝缘电阻> 10MΩ
介质强度	AC 2KV/min，漏电流< 5mA
冲击耐压	5kV（峰值），1.2/50us
电磁兼容
快速脉冲群抗扰度	IEC61000-4-4, 3级
浪涌抗扰度	IEC61000-4-5, 3级
静电抗扰度	IEC61000-4-2, 4级
其他
重量	100g
功耗	1W
尺寸	104.5mm * 85mm * 38.mm
认证	CE，开普

　　3.5 双通道单元听诊器

　　l 型号选择

　　PBAT802-2—监测2节2V电池

　　PBAT812-2—监测2节12V电池

　　l 技术特点

　　a. 双通道测量，实时在线监测每节电池的电压、负极温度和内阻，精度高，抗强干扰;

　　b. 内置防反接电路，电源反接不会损坏模块和外接电池;

　　c. 内置自恢复保险丝，实现短路保护;

　　d. 采用电源隔离的电流环技术进行通讯，安全稳定。通过手拉手方式轻松实现级联，大幅降低布线难度和维护成本;

　　e. 通过呼吸灯颜色，正常则绿色，遇有异常或报警则变为红色，快速定位故障电池。

　　l 技术规格

技术规格	PBAT802-2	PBAT812-2
额定电压	DC2V*2，电池取电	DC12V*2，电池取电
测量范围
电池电压	1.7V – 2.6V	4.8V –15.6V
负极温度	-20℃ - 85℃	-20℃ - 85℃
内阻	0.1mΩ– 100mΩ	0.1mΩ– 100mΩ
测量精度
电池电压	0.2%	0.2%
负极温度	+1℃	+1℃
内阻一致性	1.5%+25uΩ	1.5%+25uΩ
内阻重复性	1.0%+25uΩ	1.0%+25uΩ
工作环境
工作温度	-10℃ - 45℃
相对湿度	5% - 95%
大气压强	80 – 100kPa
安规
绝缘性能	绝缘电压DC1000V，绝缘电阻> 10MΩ
介质强度	AC 2KV/min，漏电流< 5mA
冲击耐压	5kV（峰值），1.2/50us
电磁兼容
快速脉冲群抗扰度	IEC61000-4-4, 3级
浪涌抗扰度	IEC61000-4-5, 3级
静电抗扰度	IEC61000-4-2, 4级
其他
重量	80g
功耗	2V：运行态110mW，休眠态7mW 12V：运行态160mW，休眠态10mW
尺寸	63mm x 63mm x26.6mm
认证	CE，开普

　　四、方案优势

　　l 布线方式：分布式设计，接线简单，维护更换方便，不同数量的电池组模块配置灵活

　　(传统的集中式布线，接线繁冗容易出错，维护成本高，无法监测每节电池温度)

　　l 内阻检测技术：小电流放电法，对电池无影响。

　　(传统大电流放电法，电流大，发热大，对电池均衡性有影响)

　　l 先进的测量技术：精度高，抗干扰强，电压精度0.2%、内阻一致性精度1.5%+25uΩ;

　　(同行业一般电压精度0.5%，内阻一致性精度2.0%甚至更高，在高频UPS强干扰下几乎无法测量内阻)

　　l 电池单元温度：负极温度测量。

　　(国际标准”IEEE1491-2005 蓄电池监测设备选型指导”，”ANSI-TIA-942-2005 数据中心设计要求”都规定了必须监测电池的负极温度，即电池内部的电解液温度，但同行业较多厂家选择简单的测量电池表面的温度而已)

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