Низът от батерии може да изглежда нормален, дори когато една клетка или блок започне да се влошава. Това е основната разлика между мониторинга на батерията на ниво клетка и мониторинга на батерията на ниво низ: единият показва състоянието на всяка батерия, докато другият показва комбинираното поведение на целия низ.
И двете нива на мониторинг предоставят полезна информация, но отговарят на различни въпроси относно поддръжката. Това ръководство обяснява какво измерва всеки подход, кои грешки може да разкрие и как да изберете правилната архитектура за наблюдение за UPS системи, подстанции, телекомуникационни обекти, транспортни мрежи и промишлени критични енергийни приложения.
DFUN система за наблюдение на батерията на ниво клетка
Какво представлява мониторингът на батерията на ниво низ?
Мониторингът на батерията на ниво низ измерва електрическото поведение на цялата последователно свързана батерия. В зависимост от дизайна на системата, тя може да наблюдава:
Общо напрежение на низа
Ток на зареждане и разреждане
Плаващ ток
Пулсационен ток и пулсационно напрежение
Околна температура и влажност
Условия на изолация или теч
Продължителност на разреждането и събития на ниво низ
Тази информация помага на операторите да определят дали зарядното устройство и батерията работят в очаквания диапазон. Той може да идентифицира условия като необичайно общо напрежение, неочаквано разреждане, прекомерен ток, проблеми със зарядното устройство или низ, който не споделя правилно тока с паралелни низове.
Мониторингът на ниво низ обаче обикновено не идентифицира коя отделна батерия е причинила промяната. Техникът може да знае, че низът има проблем, но все още се нуждае от ръчни измервания, за да локализира засегнатата клетка или блок.
Какво представлява мониторингът на батерията на ниво клетка?
Мониторингът на батерията на ниво клетка използва отделен сензор или измервателен канал за всяка клетка или батериен блок. В зависимост от химията на батерията и избраното решение, системата може да записва:
Напрежение на отделна клетка или блок
Вътрешно съпротивление или импеданс
Температура на клемата на батерията
Връзка или междуклетъчно съпротивление
Ниво на електролит за поддържани наводнени батерии
Условия на изтичане
Исторически тенденции и отклонение от други батерии в низа
Вместо да показва само една стойност за целия низ, системата за наблюдение на батерията на ниво клетка показва как се държи всяка батерия. Това улеснява идентифицирането на слаба клетка, необичайна температура, нарастващо съпротивление, дисбаланс на напрежението или проблем с връзката, преди да стане видим на ниво низ.
Сензори за батерии на ниво клетка DFUN, инсталирани на отделни стационарни батерии
Защо нормалното напрежение на низа може да скрие слаба батерия
В последователно свързана батерия, общото напрежение е сумата от всички отделни напрежения на батерията. Ако една батерия има необичайно напрежение, други батерии и зарядното устройство може временно да компенсират, оставяйки общото напрежение на низа в рамките на очевидно приемлив диапазон.
Например, зарядното устройство може да поддържа очакваното общо плаващо напрежение, докато отделните блокове работят при различни напрежения. Една батерия може да е недостатъчно заредена, докато друга е изложена на по-високо плаващо напрежение. Само пълното четене на низ не показва това разпределение.
Същото ограничение става особено важно по време на изписването. Най-слабата батерия може да достигне състоянието си на ниско напрежение по-рано от останалата част от низа, ограничавайки използваемата производителност на цялата батерия, въпреки че средната батерия все още изглежда здрава.
Слаба отделна батерия, скрита от нормално общо напрежение на низа
Наблюдение на батерията на ниво клетка срещу ниво низ
Резолюция на измерване
Мониторингът на ниво низ предоставя един комбиниран изглед на целия низ. Мониторингът на ниво клетка осигурява отделен изглед на всяка наблюдавана клетка или блок.
Откриване на грешки
Мониторингът на ниво низ може да открие цялостно напрежение, ток, разреждане, зареждане и аномалии в околната среда. Мониторингът на ниво клетка може допълнително да разкрие разлики между отделните батерии, включително отклонение на напрежението, увеличаване на съпротивлението и локално повишаване на температурата.
Местоположение на повредата
Аларма на ниво низ показва, че е необходимо допълнително разследване. Аларма на ниво клетка може да идентифицира засегнатото място, низа и позицията на батерията, като помага на екипите по поддръжката да локализират проблема по-бързо.
Исторически анализ
Тенденциите на низовете показват как се държи цялата батерия във времето. Тенденциите на ниво клетка позволяват на операторите да сравняват една батерия с нейната базова линия и със съседни батерии в същия низ.
Изисквания за инсталиране и данни
Системите на ниво низ обикновено изискват по-малко точки на измерване, по-малко окабеляване и по-малко съхранени данни. Системите на ниво клетка изискват допълнителни сензори, инсталационна работа, адресиране, комуникация и управление на данни, но те предоставят по-подробна диагностична информация.
Най-подходящи приложения
Мониторингът на ниво низ може да е подходящ за основен надзор или инсталации с по-нисък риск. Мониторингът на ниво клетка е по-подходящ за критични или отдалечени приложения, където повредата на една батерия може да повлияе на непрекъснатостта на услугата, безопасността или реакцията при спешни случаи.
Кои проблеми може да открие всяко ниво на мониторинг?
Проблеми, видими на ниво низ
Ненормално общо напрежение на низа
Неочакван ток на зареждане или разреждане
Загуба на цяла батерия
Неравномерно споделяне на тока между паралелни низове
Прекомерни пулсации на тока или напрежението
Необичайна стайна температура или влажност
Събития и продължителност на разреждане на низа
По-добре идентифицирани проблеми на клетъчно ниво
Една клетка или блок с необичайно плаващо напрежение
Увеличаване на вътрешното съпротивление или импеданс
Батерията се нагрява повече от съседните батерии
Дисбаланс на напрежението в струната
Слаба батерия, достигаща ниско напрежение рано по време на разреждане
Разхлабена или влошена връзка
Загуба на комуникация с отделен сензор на батерията
Нито едно измерване не доказва наличния капацитет или оставащия живот на батерията. Напрежението, съпротивлението, температурата и токът трябва да бъдат оценени заедно с исторически тенденции, проверки, препоръки на производителя и подходящо тестване на капацитета.
Защо критичните енергийни системи обикновено се нуждаят от двете нива
Наблюдението на ниво клетка и ниво низ не трябва да се третира като конкурентни технологии. Пълната стационарна архитектура за наблюдение на батерията обикновено ги комбинира.
Индивидуалните сензори измерват напрежението, съпротивлението и температурата на нивото на батерията. Струнно устройство измерва общо напрежение и ток. Контролер или шлюз събира данните, прилага алармена логика, съхранява исторически записи и прехвърля информация към локален интерфейс или централизирана платформа за управление.
Тази комбинирана архитектура позволява на операторите да отговорят на два различни въпроса:
Какво се случва с акумулаторната система? Напрежението и токът на ниво низ показват общото работно събитие.
Коя батерия изисква внимание? Данните на ниво клетка идентифицират анормалната батерия и нейната тенденция.
DFUN BMS табло за управление, показващо данни на ниво низ и индивидуални данни за напрежението на батерията
Кога е подходящ мониторинг на ниво низ?
Мониторинг на ниво низ може да се има предвид, когато:
Инсталацията на батерията е малка и лесна за ръчна проверка
Защитеният товар има по-ниски последствия от повреда
Основното изискване е откриване на заряд, разряд и цялостни условия на низа
Обучен персонал може да извършва чести индивидуални измервания на батерията
Проектът е начална фаза на мониторинг с дефиниран план за бъдещо разширяване
Дори в тези приложения остават необходими периодични измервания на клетки или блокове. Мониторингът на низа не трябва да се тълкува като потвърждение, че всяка батерия в низа е изправна.
Кога се препоръчва мониторинг на батерията на ниво клетка?
Мониторингът на клетъчно ниво е особено ценен, когато:
Батерията поддържа център за данни, подстанция, телеком мрежа, железопътна линия, летище, болница, нефтено и газово съоръжение или друг критичен товар
Инсталацията съдържа дълги низове или множество паралелни низове
Сайтовете са без персонал, отдалечени или скъпи за посещение
Екипите за поддръжка трябва да идентифицират точната батерия, свързана с алармата
Необходими са исторически данни за поддръжка въз основа на състоянието
Трябва да се сравнят тенденциите в температурата на батерията и вътрешното съпротивление
Операторът се нуждае от централизирано наблюдение в множество сайтове
Ефективността на батерията по време на действително или планирано разреждане трябва да бъде записана
Стойността на мониторинга на ниво клетка нараства с критичността, мащаба, отдалечеността и сложността на поддръжката на инсталацията на батерията.
Примери за приложение
Центрове за данни и UPS системи
Стринговото напрежение и ток потвърждават цялостното събитие за зареждане или разреждане, докато данните на ниво клетка помагат да се открие слаб 12V блок, преди това да повлияе на времето за работа на UPS. Интегрирането с DCIM или платформа за управление на мрежата може да централизира алармите и отчетите.
Електрически услуги и подстанции
DC системите на подстанциите може да съдържат голям брой 2V оловно-киселинни или 1,2V Ni-Cd клетки. Мониторингът на ниво клетка поддържа сравнение на напрежението и температурата в цялата банка, докато токът и напрежението на ниво низ показват поведението на зарядното устройство и DC системата.
Телекомуникации
Отдалечените 48V телекомуникационни сайтове се възползват от локализирането на грешки на ниво клетка, тъй като посещенията за поддръжка са скъпи. Измерванията на низовете осигуряват видимост на събитията за зареждане и разреждане, докато централизираният софтуер помага на екипите да приоритизират кои сайтове изискват внимание.
Транспортни и промишлени съоръжения
Железопътните, летищните, нефтените и газовите предприятия и производствените съоръжения могат да работят с множество разпределени батерийни системи. Комбинирането на двете нива помага на екипите за поддръжка да управляват събития в цялата система, без да губят видимост на отделните батерии.
Стационарно помещение за батерии, оборудвано със система за мониторинг на ниво клетка DFUN
Мониторингът не замества тестването на капацитета
Мониторингът на ниво клетка подобрява видимостта, но не измерва директно използваемия амперчасов капацитет на цялата батерия. Тенденциите на вътрешното съпротивление и напрежение могат да помогнат при идентифицирането на батерии, които изискват изследване, докато правилно проведен тест за разреждане потвърждава способността на батерията да поддържа определено натоварване при определени условия.
За критични приложения стратегията за поддръжка трябва да комбинира непрекъснато наблюдение, визуална проверка, проверки на връзката, насоки на производителя и планирана проверка на капацитета.
Как да изберем правилната архитектура за наблюдение
Преди да изберете система, съберете следната информация за проекта:
Определете приложението и последствията от повреда на батерията.
Потвърдете химията на батерията, номиналното напрежение, капацитета и производителя.
Запишете броя на клетките или блоковете във всеки низ.
Запишете броя на низовете и дали работят паралелно.
Дефинирайте необходимите параметри на ниво клетка и низ.
Определете получателите на алармата и необходимото време за реакция.
Потвърдете изискванията за интеграция като Modbus, SNMP, MQTT или IEC 61850.
Определете дали системата трябва да поддържа бъдещо разширяване или множество сайтове.
За много критични захранващи инсталации най-полезният дизайн не е мониторинг на ниво клетка или низ. Това е интегрирана система, която използва и двете.
Често задавани въпроси
Мониторингът на батерията на ниво клетка по-добър ли е от мониторинга на ниво низ?
Мониторингът на ниво клетка осигурява по-подробно откриване и локализиране на грешки, но напрежението и токът на ниво низ остават от съществено значение за разбирането на цялостната работа на батерията. Критичните системи обикновено се възползват от комбинирането на двете нива.
Може ли напрежението на низа да идентифицира слаба батерия?
Не е надеждно. Общото напрежение на веригата може да остане в рамките на очаквания диапазон, докато една батерия е ненормална. Индивидуалните тенденции на напрежението, съпротивлението, температурата и разряда предоставят по-полезна информация за локализиране на слаба батерия.
Какво измерва мониторингът на батерията на ниво клетка?
В зависимост от типа на батерията и системата, той може да измерва индивидуално напрежение, вътрешно съпротивление или импеданс, температура, съпротивление на връзката, ниво на електролита и условия на утечка.
Всяка батерия има ли нужда от собствен сензор?
Много системи на ниво клетка използват един сензор за всяка клетка или блок. Други архитектури могат да използват многоканални модули за измерване. Правилният дизайн зависи от напрежението на батерията, химията, броя на батериите и необходимите параметри.
Може ли мониторингът на ниво клетка да предвиди точното време на работа на батерията?
Нито един наблюдаван параметър не може да гарантира точно време на работа. Мониторингът идентифицира работните условия и тенденциите на влошаване, докато наличният капацитет или времето за работа трябва да бъдат проверени чрез подходящ тест за разреждане.
Могат ли данните на ниво клетка да бъдат интегрирани със SCADA или DCIM?
да Контролер или шлюз може да агрегира данни за отделни батерии и низове и да прехвърля избрани измервания и аларми чрез поддържани протоколи. Съвместимостта и необходимият списък с точки от данни трябва да бъдат потвърдени по време на проектирането на системата.
Изградете цялостно решение за мониторинг на батерията с DFUN
DFUN предоставя решения за мониторинг на батерии на ниво клетка и низ за центрове за данни, енергийни предприятия, телекомуникации, транспорт и индустриални критични енергийни системи. Наличните конфигурации поддържат индивидуални сензори за батерии, измерване на низове, исторически тенденции, конфигурируеми аларми, централизирано управление и интеграция с общи индустриални протоколи.
Изпратете DFUN химията на вашата батерия, напрежението на клетката или блока, броя на батериите, броя на низовете и необходимия комуникационен протокол. Нашият инженерен екип може да ви помогне да разработите архитектура за наблюдение, подходяща за вашето приложение.
