安科瑞 陳(chén)聰

摘要：針對無(wú)人平台UPS蓄電池多(duō)次(cì)出現浮充電(diàn)流過高的現(xiàn)象，介(jiè)紹(shào)了UPS係統的(dí)結(jié)構和工作(zuò)原理，通過應用(yòng)霍爾(ěr)電(diàn)流(liú)傳(chuán)感器，DCS組(zǔ)態，實(shí)現UPS蓄電池浮充(chōng)電(diàn)流遠(yuǎn)程(chéng)監控，異常電(diàn)流故障(zhàng)報警，推(tuī)動了無(wú)人平台的(dí)自(zì)動(dòng)化(huà)管(guǎn)理進(jìn)程(chéng)。

關鍵詞(cí)：霍(huò)爾(ěr)電流(liú)傳感(gǎn)器(qì)
；UPS
；蓄(xù)電池(chí)
；DCS

1 概(gài)述(shù)

某(mǒu)海洋(yáng)石(shí)油無(wú)人駐(zhù)守采油(yóu)平台配(pèi)備了1套 20kV·A的(dí)UPS裝置(zhì)，自(zì)平(píng)台(tái)投產以來UPS蓄電(diàn)池多次出(chū)現(xiàn)浮充電流(liú)過(guò)高現象，造成蓄(xù)電(diàn)池(chí)長期(qī)處(chǔ)於(yú)異(yì)常(cháng)高溫(wēn)狀態，對UPS的(dí)正常使(shǐ)用造(zào)成較(jiào)大影(yǐng)響，嚴重影響了(liǎo)采(cǎi)油平(píng)台供電(diàn)安(ān)全(quán)，同時可能引發設備損壞(huài)甚(shèn)至(zhì)火(huǒ)災等情況的發生(shēng)，存(cún)在非(fēi)常(cháng)大的安全(quán)隱患。為(wéi)避(bì)免該(gāi)問(wèn)題引發的設備和(hé)安全(quán)隱患(huàn)，為此投入了(liǎo)較(jiào)大(dà)的(dí)人力(lì)和(hé)物力成本，增加(jiā)了(liǎo)對無(wú)人平台的巡檢頻(pín)次，定期檢(jiǎn)測蓄(xù)電池浮(fú)充電流值，判斷蓄(xù)電(diàn)池工作(zuò)狀態(tài)。通過技術(shù)手段將蓄(xù)電池(chí)浮充(chōng)電流信號(hào)遠(yuǎn)程傳輸至中心控製室DCS，便(biàn)於電流值實(shí)時監(jiān)控，異常電流故(gù)障報(bào)警(jǐng)。

2 UPS的結(jié)構(gòu)和工作原(yuán)理(lǐ)

2.1 UPS的結(jié)構

該平台配備的(dí)UPS裝(zhuāng)置位於平台夾(jiā)層甲(jiǎ)板的 應(yīng)急開(kāi)關間(jiān)內，其(qí)容(róng)量(liáng)為(wéi)20kV·A，由2台UPS櫃(guì)，1台旁路(lù)電源櫃(guì)，1台負載(zǎi)分配櫃及(jí)1組(zǔ)由(yóu)170塊鎳(niè)鎘蓄(xù)電池組(zǔ)成(chéng)的(dí)電(diàn)池(chí)組(zǔ)，蓄電池組安裝在(zài)電(diàn)池(chí)間(jiān)，其主(zhǔ)要器件包(bāo)括(kuò)整(zhěng)流器，逆變器(qì)，靜態(tài)轉換(huàn)開關，蓄電(diàn)池(chí)等幾個部分(fēn)。

１）整(zhěng)流(liú)器(qì)。是將(jiāng)交(jiāo)流(liú)電轉換成為直(zhí)流(liú)電(diàn)的(dí)元件，整(zhěng)流器(qì)由(yóu)其內部的微處理器(qì)控(kòng)製，將(jiāng)從(cóng)配電櫃來的交(jiāo)流電整(zhěng)流成高質(zhì)量(liáng)的(dí)直流電(diàn)，經過(guò)濾後再供給(gěi)逆變器並(bìng)給電池(chí)組浮充(chōng)充電。

２）逆(nì)變器。與整(zhěng)流(liú)器的作用(yòng)相(xiāng)反(fǎn)，逆(nì)變器是將(jiāng)整流器(qì)變換的(dí)直(zhí)流(liú)電再轉換(huàn)成交流電，其電源來(lái)自(zì)整流(liú)器或(huò)電池，逆(nì)變(biàn)的電(diàn)流(liú)為(wéi)負載(zǎi)提供(gōng)所需(xū)要(yào)的(dí)高質量，穩定(dìng)的交(jiāo)流正弦波電壓。

３）靜(jìng)態轉換(huàn)開(kāi)關。作(zuò)用是防(fáng)止正(zhèng)常電(diàn)流(liú)與旁(páng)路電流切(qiē)換(huàn)時(shí)造(zào)成(chéng)瞬間(jiān)供電中斷並產(chǎn)生繼(jì)電器(qì)觸點拉(lā)弧(hú)，

打火(huǒ)等現(xiàn)象，轉換開(kāi)關采(cǎi)用靜(jìng)態(tài)開(kāi)關後(hòu)，其(qí)過(guò)渡時間大幅(fú)減小(xiǎo)，在0.2mS以(yǐ)內(nèi)。

４）蓄(xù)電池(chí)組。主(zhǔ)電源或整流(liú)器(qì)故障的情(qíng)況下，蓄(xù)電池組作為後備(bèi)電(diàn)源工(gōng)作並(bìng)通過逆變(biàn)器(qì)向(xiàng)負(fù)載供電(diàn)。

2.2 UPS係統蓄電(diàn)池充(chōng)放電工作(zuò)原(yuán)理

UPS係(xì)統蓄電(diàn)池(chí)充(chōng)放電(diàn)的(dí)過(guò)程也是能(néng)量(liáng)轉(zhuǎn)化的(dí)過(guò)程，在(zài)電網電壓(yā)工作正常時，由(yóu)電能轉化為蓄(xù)電(diàn)池(chí)的化學(xué)能，主電(diàn)源給負載(zǎi)供電(diàn)以及(jí)給(gěi)蓄電池(chí)充(chōng)電，UPS係(xì)統(tǒng)蓄電池(chí)充電示(shì)意(yì)如圖(tú)1所示(shì)
；當主電源突發停電時，

由(yóu)蓄電(diàn)池的化學能(néng)轉化為電能，蓄電池放電為(wéi)重要負載(zǎi)提(tí)供電源，以(yǐ)降低對生產的(dí)影響(xiǎng)，UPS係統蓄(xù)電(diàn)池(chí)放電示意(yì)如圖(tú)2所示。蓄電(diàn)池*充(chōng)電後，其容(róng)量足(zú)夠向(xiàng)所(suǒ)有由(yóu)UPS供電(diàn)的用電(diàn)設備(bèi)同時供電(diàn)30min。

圖(tú)1 UPS係統蓄(xù)電池充電示(shì)意圖(tú)

圖2 UPS係統(tǒng)蓄電(diàn)池(chí)放(fàng)電示意(yì)圖

3 霍爾電流傳感器(qì)在UPS蓄電(diàn)池浮充電流遠(yuǎn)程(chéng)監(jiān)測設計(jì)中的應(yīng)用

3.1 霍爾電流傳感(gǎn)器(qì)的(dí)工(gōng)作原(yuán)理(lǐ)   

霍爾電(diàn)流傳感器主(zhǔ)要(yào)適(shì)用於交(jiāo)流，直流，脈(mài)衝等(děng)復(fù)雜信號的隔(gé)離(lí)轉(zhuǎn)換(huàn)，通(tōng)過霍(huò)爾效應原理(lǐ)使(shǐ)變換(huàn)後(hòu)的(dí)信號能夠(gòu)直接被DCS，AD，DSP，PLC，二(èr)次儀表(biǎo)等各種(zhǒng)采(cǎi)集裝置(zhì)直(zhí)接采(cǎi)集(jí)，具(jù)有(yǒu)響(xiǎng)應時間(jiān)快，電(diàn)流測(cè)量(liáng)範圍寬(kuān)精度高，過載(zǎi)能(néng)力(lì)強，綫性好(hǎo)，抗(kàng)幹擾的(dí)能力強(qiáng)等優點。

3.2 霍(huò)爾電(diàn)流(liú)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)技術參數

3.3 霍(huò)爾電流傳感(gǎn)器(qì)接入(rù)DCS

霍(huò)爾電流(liú)傳感器可以(yǐ)直接(jiē)將被測主回路(lù)電(diàn)流轉換(huàn)成按綫性(xìng)比例(lì)輸(shū)出的(dí)4～20mA直流電(diàn)流信(xìn)號(hào)。在應(yīng)急配電(diàn)間UPS配電櫃蓄電池斷路器下口安(ān)裝(zhuāng)一個(gè)霍(huò)爾(ěr)電(diàn)流(liú)傳感器(qì)，它的(dí)作用(yòng)可(kě)以(yǐ)將蓄電池(chí)浮充電流轉化(huà)為可(kě)以被(bèi)DCS模擬(nǐ)量(liáng)卡件接受的(dí)4～20mA直流電流(liú)信號。

在(zài)中(zhōng)心(xīn)控(kòng)製室上(shàng)位機(jī)中定義新(xīn)接入(rù)的4～20mA模(mó)擬量(liáng)輸入(rù)通(tōng)道進行參數量程，報(bào)警值以及歷(lì)史(shǐ)趨勢(shì)組(zǔ)態(tài)，並將其分(fēn)配(pèi)到相應(yīng)控製(zhì)器中(zhōng)。使(shǐ)用畫麵組態(tài)軟件(jiàn)進(jìn)行參(cān)數畫(huà)麵圖(tú)形組態(tài)，下裝(zhuāng)程序(xù)，實現(xiàn)UPS蓄電池(chí)浮(fú)充(chōng)電(diàn)流(liú)的(dí)中(zhōng)心控製(zhì)室(shì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能。最(zuì)後(hòu)通(tōng)過現(xiàn)場(cháng)測量蓄(xù)電池(chí)浮充(chōng)電(diàn)流值(zhí)與DCS人機(jī)界(jiè)麵(miàn)顯示浮充電流值相對比，確(què)認DCS采集(jí)數值(zhí)準確。

3.4 應用效(xiào)果

通(tōng)過增(zēng)設(shè)霍爾(ěr)電(diàn)流傳感(gǎn)器(qì)實現了對無人平台(tái)UPS蓄電池浮充電流(liú)的采集(jí)，通(tōng)過鋪(pū)設電纜(lǎn)，中(zhōng)心控製室(shì)組態等實(shí)現(xiàn)了(liǎo)DCS對蓄電(diàn)池(chí)浮(fú)充(chōng)電流的遠程(chéng)在(zài)綫監(jiān)控(kòng)，加(jiā)強(qiáng)了(liǎo)對無人平台重要設備的管理。

蓄電(diàn)池浮充電流(liú)運行數(shù)據遠程傳輸至DCS，方便了中心控製室值(zhí)班人員第一時(shí)間監控蓄電池(chí)浮充(chōng)電流值，同時通過設置(zhì)參數報(bào)警(jǐng)值，當蓄(xù)電池浮(fú)充(chōng)電流(liú)出(chū)現(xiàn)異常(cháng)時(shí)，發(fā)出報警，便(biàn)於第(dì)一時(shí)間(jiān)得到(dào)信息，為(wéi)應急處理問題留下足夠(gòu)的(dí)時間(jiān)。該項(xiàng)目(mù)合理降低了(liǎo)無人平台的巡檢頻次，減少(shǎo)了對無人駐守(shǒu)平(píng)台管理(lǐ)的人力(lì)及物力(lì)成(chéng)本，避免了(liǎo)浮充電流異常(cháng)導(dǎo)致的(dí)蓄電(diàn)池損(sǔn)傷甚至(zhì)引(yǐn)發(fā)平台火災(zāi)等情(qíng)況的(dí)發生，推進了(liǎo)無人平台(tái)的自動(dòng)化(huà)管(guǎn)理(lǐ)進程(chéng)。

4 結束語(yǔ)

利用霍爾電(diàn)流(liú)傳感器將(jiāng)蓄電池浮充(chōng)電(diàn)流轉(zhuǎn)化為可(kě)以(yǐ)被(bèi)DCS模擬量卡件所接受(shòu)的(dí)4～20mA電流信號，從而將UPS蓄電池浮充(chōng)電(diàn)流遠(yuǎn)傳(chuán)至(zhì)DCS，操作員可以在DCS的(dí)操作(zuò)畫麵(miàn)上快速(sù)，直觀地(dì)觀察(chá)浮(fú)充(chōng)電流值。該項目(mù)有(yǒu)較(jiào)強的(dí)理論依據以(yǐ)及(jí)硬(yìng)件條(tiáo)件基礎，不(bù)僅(jǐn)具(jù)有非常(cháng)高(gāo)的應(yīng)用價值，而(ér)且推廣(guǎng)意義廣闊，為今後(hòu)現場設(shè)備的在(zài)綫監測提供了(liǎo)實踐參考經(jīng)驗。

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