霍爾電流傳感器在UPS蓄電池浮充電流遠程監測方案的應用

hth下载地址 陳聰

摘要：針對無人平台UPS蓄電池多次出現浮充電流過高的現象，介紹了UPS係統的結構和工作原理，通過應用霍爾電流傳(chuan) 感器，DCS組態，實現UPS蓄電池浮充電流遠程監控，異常電流故障報警，推動了無人平台的自動化管理進程。

關(guan) 鍵詞：霍爾電流傳(chuan) 感器；UPS；蓄電池；DCS

1 概述

某海洋石油無人駐守采油平台配備了1套 20kV·A的UPS裝置，自平台投產(chan) 以來UPS蓄電池多次出現浮充電流過高現象，造成蓄電池長期處於(yu) 異常高溫狀態，對UPS的正常使用造成較大影響，嚴(yan) 重影響了采油平台供電安全，同時可能引發設備損壞甚至火災等情況的發生，存在非常大的安全隱患。為(wei) 避免該問題引發的設備和安全隱患，為(wei) 此投入了較大的人力和物力成本，增加了對無人平台的巡檢頻次，定期檢測蓄電池浮充電流值，判斷蓄電池工作狀態。通過技術手段將蓄電池浮充電流信號遠程傳(chuan) 輸至中心控製室DCS，便於(yu) 電流值實時監控、異常電流故障報警。

2 UPS的結構和工作原理

2.1 UPS的結構

該平台配備的UPS裝置位於(yu) 平台夾層甲板的 應急開關(guan) 間內(nei) ，其容量為(wei) 20kV·A，由2台UPS櫃、1台旁路電源櫃、1台負載分配櫃及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、靜態轉換開關(guan) 、蓄電池等幾個(ge) 部分。

１）整流器。是將交流電轉換成為(wei) 直流電的元件，整流器由其內(nei) 部的微處理器控製，將從(cong) 配電櫃來的交流電整流成高質量的直流電，經過濾後再供給逆變器並給電池組浮充充電。

２）逆變器。與(yu) 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(wei) 負載提供所需要的高質量、穩定的交流正弦波電壓。

３）靜態轉換開關(guan) 。作用是防止正常電流與(yu) 旁路電流切換時造成瞬間供電中斷並產(chan) 生繼電器觸點拉弧、

打火等現象，轉換開關(guan) 采用靜態開關(guan) 後，其過渡時間大幅減小，在0.2mS以內(nei) 。

４）蓄電池組。主電源或整流器故障的情況下，蓄電池組作為(wei) 後備電源工作並通過逆變器向負載供電。

2.2 UPS係統蓄電池充放電工作原理

UPS係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(wei) 蓄電池的化學能，主電源給負載供電以及給蓄電池充電，UPS係統蓄電池充電示意如圖1所示；當主電源突發停電時，

由蓄電池的化學能轉化為(wei) 電能，蓄電池放電為(wei) 重要負載提供電源，以降低對生產(chan) 的影響，UPS係統蓄電池放電示意如圖2所示。蓄電池*充電後，其容量足夠向所有由UPS供電的用電設備同時供電30min。

圖1 UPS係統蓄電池充電示意圖

圖2 UPS係統蓄電池放電示意圖

3 霍爾電流傳(chuan) 感器在UPS蓄電池浮充電流遠程監測設計中的應用

3.1 霍爾電流傳(chuan) 感器的工作原理   

霍爾電流傳(chuan) 感器主要適用於(yu) 交流、直流、脈衝(chong) 等複雜信號的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換後的信號能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀(yi) 表等各種采集裝置直接采集，具有響應時間快，電流測量範圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗幹擾的能力強等優(you) 點。

3.2 霍爾電流傳(chuan) 感器技術參數

3.3 霍爾電流傳(chuan) 感器接入DCS

霍爾電流傳(chuan) 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配電櫃蓄電池斷路器下口安裝一個(ge) 霍爾電流傳(chuan) 感器，它的作用可以將蓄電池浮充電流轉化為(wei) 可以被DCS模擬量卡件接受的4～20mA直流電流信號。

在中心控製室上位機中定義(yi) 新接入的4～20mA模擬量輸入通道進行參數量程、報警值以及曆史趨勢組態，並將其分配到相應控製器中。使用畫麵組態軟件進行參數畫麵圖形組態，下裝程序，實現UPS蓄電池浮充電流的中心控製室遠程監測功能。最後通過現場測量蓄電池浮充電流值與(yu) DCS人機界麵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(chuan) 感器實現了對無人平台UPS蓄電池浮充電流的采集，通過鋪設電纜、中心控製室組態等實現了DCS對蓄電池浮充電流的遠程在線監控，加強了對無人平台重要設備的管理。

蓄電池浮充電流運行數據遠程傳(chuan) 輸至DCS，方便了中心控製室值班人員第一時間監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，發出報警，便於(yu) 第一時間得到信息，為(wei) 應急處理問題留下足夠的時間。該項目合理降低了無人平台的巡檢頻次，減少了對無人駐守平台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(shang) 甚至引發平台火災等情況的發生，推進了無人平台的自動化管理進程。

4 結束語

利用霍爾電流傳(chuan) 感器將蓄電池浮充電流轉化為(wei) 可以被DCS模擬量卡件所接受的4～20mA電流信號，從(cong) 而將UPS蓄電池浮充電流遠傳(chuan) 至DCS，操作員可以在DCS的操作畫麵上快速、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(jin) 具有非常高的應用價(jia) 值，而且推廣意義(yi) 廣闊，為(wei) 今後現場設備的在線監測提供了實踐參考經驗。

參考文獻

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