UPS蓄电池智能监测机柜的设计方案探究

2018-11-29苗雪飞徐宏周青睐金海松刘书涵

中国科技纵横 2018年2期

苗雪飞徐宏周青睐金海松刘书涵

(国网浙江桐乡市供电公司,浙江桐乡 314500)

1 引言

在蓄电池智能监测机柜的例行维护期间也多次碰到有电池发热导致负载切换供电时间不足,经设备检测电池内阻参数普遍超标,由此引发的断电事故影响不容忽视;还有在运维过程中,我方对蓄电池的养护进行充放电试验时,都需要进行电池数据的定时采集,由于现有监控设备基本属于远程监控的平台,参数查看需要我方通过局方相关管理人员了解,现场不便于读取采集,只能现场用仪器测量,然而现状是电池柜的设计过于紧凑,不利于维护,想要测量数据也是很难,还会有触电短路的风险,对维护人员来说是不安全的;且现有的蓄电池监控设备,据了解也是疏于维护很多信息都无人管辖,造成资源的浪费。

2 UPS蓄电池智能监测机柜的设计方案

2.1 产品设计原则

现有机房U P S为索克曼N R T-u 5000系列,电池为GNBS12V300免维护铅酸电池,电池架为配套密闭式电池柜,由于密闭的结构设计,暴露出一些问题,电池的散热无法有效排出与机房空调的冷气对换,造成柜内温度居高不下,在夏季高温季节,电池的温度过高导致电池故障,我们在例行电源系统巡检的同时也发现过类似情况;后期我们更换了一批电池也对电池柜也进行了更换,这批电池柜解决了散热问题,但是在对电池维护过程中也会有诸多不便之处,例如电池数据监测,先前已安装在线监测系统但是数据的采集读取是在局端,而现阶段的情况是数据基本上无人查看,且有些现场安装了该设备但是根本没有上电运行,大大浪费资源,也无法满足现场数据查看;对现场测试来说,因为柜体层间距太小,无法认为的检测电池数据,所以总体都不理想。U P S在电网正常时能够给各类信息化设备提供高质量的交流电源,在电网异常时能够将后备电池组的直流能量转化为稳定的交流电源供给负载设备使用,并且在电网掉电过程中可以保证输出没有“间断”,确保信息设备的安全运行。大量的现场运行数据和理论分析也表明,使用U P S电源除了可以解决上述的交流供电中断的影响外,还可以消除正常交流电网供电中的各种高频杂波、电压浪涌、陷落、瞬间断电等电力干扰对信息设备的危害,保证信息通信网络时刻安全运行。电池是其中一个重要组成部分,电池的好坏直接影响负载供电的时间,所以对电池影响的柜体也是直接影响安全供电的因素之一。根据实际情况设计改造一种集约化的电源系统柜,满足现有散热,维护空间不足以及现场数据实时监测的目的,还可以将U P S主机一起集成到柜内,更好的解决空间问题以及整洁度,可以作为标准化推广。

2.2 运行环境

集约化电源系统部署及运行对场地要求较低。适用于新建小型数据中心机房和旧机房的电源改造,其他运行环境指标如下：(1)安装层高：不低于2.6m。(2)地面承重：不低于250kg/平方米。(3)温度：满足环境温度5-45℃下正常工作。(4)相对湿度：满足5%-95%相对湿度下正常工作。(5)海拔高度：小于1000米(海拔超出1000米时需要考虑降额设计)。(6)维护空间：前门维护空间大于800mm;后门维护空间大于400mm;左右不做要求;承重板间距在400mm,保证电池的维护空间。

2.3 技术指标

(1)实用性和先进性：在满足实用性的前提下,为满足当前的需求,兼顾未来的数据集中监控业务需求,尽可能采用最先进的技术、设备和材料,以适应周期性更替的需要,使整个系统在一段时期内保持高效运行状态。(2)可靠性：为保证柜内电池及UPS主机的运行稳定,做了可靠的实时监测系统,保障电池及U P S主机的参数正常,从而保障后备电源的可靠性。(3)经济性：单一供货商供货运维,能以较低的成本、较少的人员投入来维持系统运转,提供高效能与高效益。尽可能保留并延长已有系统的投资,充分利用以往在资金与技术方面的投入。(4)灵活性与可扩展性：必须具有良好的灵活性与可扩展性,能够根据今后业务不断深入发展的需要,扩大设备容量和提高用户数量和质量的功能。具备支持多种网络传输、多种物理接口的能力,提供技术升级、设备更新的灵活性。(5)整体性：是一个整体,考虑各系统的色调、布局、格调及效果的一致性和整体性。

3 UPS蓄电池智能监测机柜的设计关键技术分析

3.1 稳压技术

智能监控系统接入市电进行供电,但是对于稳压部分的要求更高。如果稳压模块不够合理,那么短时间内造成电压值出现大幅波动,这种现象的主要危害在于,可能因为瞬时电压故障而导致线路与设备不可逆的损坏,处理方法主要有提供不间断电源、电压整流器等。采用不间断电源(UPS)、无功功率补偿器(SVG)等设备可以有效地减轻电压波动对于设备带来的影响,起到平波的作用,同时也减轻了对于线路的损耗,是相对科学有效的办法。

3.2 数据转换技术

由于被监控的信号是模拟信号,这些信号并不能直接被处理器所分析与处理,故此需要A D C来将模拟信号转换为数字信号,最终传输给处理器。A/D转换器是数据采集的最为关键的一环,转化速度的快慢与精度的高低直接影响到数据采集系统的好坏。A/D转换器具有很多类型,一般采用逐次逼近型的A/D转换器。在A/D转换器对某一路信号转换的同时,其他几路的模拟信号正处于已被采集,但未被转换的状态,如果此时电平发生了改变,但是信号还未转换,这些被采集的信号就会随着电平的改变而发生改变。为了保持被采集信号的准确性,需要在信号源和A/D转换器之间加入一个采样/保持电路来确保信号源的可靠性。采样/保持电路的主要作用是在A/D转换器转换信号源之前先处于采样模式,这时采样/保持电路是输出跟踪输入的状态,然后在使其处于保持状态直至A/D转换器将信号源转换后在进入采样模式,如此循环。为了提高系统的准确性,采样/保持电路的采样时间越短越好,其保持时间越长越好。

具体的设备有：监控主机：机箱：IPC-810A/6114P12/7271AT;主板：FSC-1715VN(P4级主板,带独立64M显存);配件：P42.8/512M/320G;管理中心;机箱：IPC-810A/6114P12/7271AT;主板：FSC-1717VN(P4级Inter875P芯片组高性能主板);配件：P43.0/51 2M/320G。采集模块：ARK-24000系列RS-485总线的数据采集与控制模块,其功能是对机房周围环境、设备进行数据采集与控制;模拟采集模块：ARK-24017;热电偶采集模块：ARK-24018P;数字I/O模块：ARK-24052D、ARK-24060;RS232转485：ARK-24520等。

3.3 通信技术

RFID叫做无线射频识别技术,可以在非接触的环境下实现数据的读取。该技术是一类较为新型的无线通讯技术,其运行原理是通过上升及下降的冲击脉冲来加以设计,进而实现G h z量级的带宽。而这一技术的发展应用,可以说能够在一定程度上解决以往的无线技术在某些传播层面上的困难。因此,同其他无线技术比较,该技术具有自己特有的优势。比如：对于可能的信道衰落不太敏感、信号的功率谱密度较低、系统较为简单、定位准确度较强,还有就是,它有着非常好的抗干扰能力,可以运用更多的信道,及高速率、低损耗等等特点。因为高频信号会伴随传输距离的延伸而不断衰减,所以超宽频带技术更加适合用在短距离通信之中。