Akkusarja voi näyttää normaalilta, vaikka yksi kenno tai lohko alkaa heikentyä. Tämä on keskeinen ero kennotason akun valvonnan ja merkkijonotason akun valvonnan välillä: toinen näyttää kunkin akun kunnon, kun taas toinen näyttää koko merkkijonon yhteiskäytön.
Molemmat valvontatasot tarjoavat hyödyllistä tietoa, mutta ne vastaavat erilaisiin ylläpitokysymyksiin. Tämä opas selittää, mitä kukin lähestymistapa mittaa, mitä vikoja se voi paljastaa ja kuinka valita oikea valvontaarkkitehtuuri UPS-järjestelmille, sähköasemille, tietoliikennekohteille, kuljetusverkoille ja teollisuuden kriittisille tehosovelluksille.
DFUN kennotason akun valvontajärjestelmä
Mikä on merkkijonotason akun valvonta?
Akun merkkijonotason valvonta mittaa koko sarjaan kytketyn akkusarjan sähköistä käyttäytymistä. Järjestelmän suunnittelusta riippuen se voi valvoa:
Merkkijonon kokonaisjännite
Lataus- ja purkausvirta
Kelluvirta
Aaltoiluvirta ja aaltoilujännite
Ympäristön lämpötila ja kosteus
Eristys- tai vuotoolosuhteet
Purkauksen kesto ja merkkijonotason tapahtumat
Nämä tiedot auttavat käyttäjiä määrittämään, toimivatko laturi ja akkusarja odotetulla alueella. Se voi tunnistaa olosuhteet, kuten epänormaali kokonaisjännite, odottamaton purkautuminen, liiallinen virta, laturiongelmia tai merkkijono, joka ei jaa virtaa oikein rinnakkaisten merkkijonojen kanssa.
Merkkijonotason valvonta ei kuitenkaan yleensä tunnista, mikä yksittäinen akku aiheutti muutoksen. Teknikko voi tietää, että merkkijonossa on ongelma, mutta hän tarvitsee silti manuaalisia mittauksia paikantaakseen solun tai lohkon.
Mikä on solutason akun seuranta?
Kennotason akun valvonta käyttää yksittäistä anturia tai mittauskanavaa jokaiselle kennolle tai akkulohkolle. Akun kemiasta ja valitusta ratkaisusta riippuen järjestelmä voi tallentaa:
Yksittäisen kennon tai lohkon jännite
Sisäinen resistanssi tai impedanssi
Akun terminaalin lämpötila
Yhteys tai solujen välinen vastus
Elektrolyyttitaso tuetuille tulviville akuille
Vuotoolosuhteet
Historiallisia trendejä ja poikkeamaa sarjan muista akuista
Sen sijaan, että koko merkkijono näyttäisi vain yhden arvon, kennotason akun valvontajärjestelmä näyttää, kuinka jokainen akku käyttäytyy. Tämä helpottaa heikon kennon, epänormaalin lämpötilan, nousuvastuksen, jännitteen epätasapainon tai yhteysongelman tunnistamista ennen kuin se tulee näkyviin merkkijonotasolla.
DFUN kennotason akkuanturit asennettu yksittäisiin kiinteisiin akkuihin
Miksi normaali merkkijonojännite voi piilottaa heikon akun
Sarjakytketyssä akkusarjassa kokonaisjännite on kaikkien yksittäisten akkujännitteiden summa. Jos toisessa akussa on epänormaali jännite, muut akut ja laturi voivat tilapäisesti kompensoida jännitettä, jolloin ketjun kokonaisjännite jää ilmeisen hyväksyttävälle alueelle.
Laturi voi esimerkiksi ylläpitää odotettua kokonaiskelluvaa jännitettä, kun yksittäiset lohkot toimivat eri jännitteillä. Yksi akku voi olla alilatautunut, kun taas toinen on alttiina suuremmalle kelluvalle jännitteelle. Täydellinen merkkijonon luku ei yksin näytä tätä jakaumaa.
Sama rajoitus tulee erityisen tärkeäksi purkamisen aikana. Heikoin akku voi saavuttaa matalan jännitteen tilansa aikaisemmin kuin muu merkkijono, mikä rajoittaa koko akkupankin käyttökelpoista suorituskykyä, vaikka keskimääräinen akku näyttää edelleen terveeltä.
Heikko yksittäinen akku piilotettu normaalin kokonaisjännitteen takia
Solutason vs. merkkijonotason akun valvonta
Mittausresoluutio
Merkkijonotason valvonta tarjoaa yhden yhdistetyn näkymän koko merkkijonosta. Solutason valvonta tarjoaa erillisen näkymän jokaisesta valvotusta solusta tai lohkosta.
Vian havaitseminen
Merkkijonotason valvonta voi havaita kokonaisjännitteen, virran, purkauksen, latauksen ja ympäristöhäiriöt. Solutason valvonta voi lisäksi paljastaa yksittäisten akkujen väliset erot, kuten jännitteen poikkeaman, vastuksen kasvun ja paikallisen lämpötilan nousun.
Vian sijainti
Merkkijonotason hälytys osoittaa, että lisätutkimuksia tarvitaan. Solutason hälytys voi tunnistaa ongelman kohteena olevan paikan, merkkijonon ja akun sijainnin, mikä auttaa huoltotiimiä paikantamaan ongelman nopeammin.
Historiallinen analyysi
Jousitrendit osoittavat, kuinka koko akkupankki käyttäytyy ajan myötä. Solutason trendien avulla käyttäjät voivat verrata yhtä akkua sen perusviivaan ja viereisiin akkuihin samassa ketjussa.
Asennus ja tietovaatimukset
Merkkijonotason järjestelmät vaativat yleensä vähemmän mittauspisteitä, vähemmän johdotuksia ja vähemmän tallennettua dataa. Solutason järjestelmät vaativat lisäantureita, asennustöitä, osoitteita, viestintää ja tiedonhallintaa, mutta ne tarjoavat tarkempaa diagnostiikkaa.
Parhaiten sopivat sovellukset
Merkkijonotason valvonta voi sopia perusvalvontaan tai pienemmän riskin asennuksiin. Solutason valvonta sopii paremmin kriittisiin tai etäsovelluksiin, joissa yhden akun vika voi vaikuttaa palvelun jatkuvuuteen, turvallisuuteen tai hätätoimiin.
Mitä ongelmia kukin valvontataso voi havaita?
Ongelmat näkyvät merkkijonotasolla
Epänormaali merkkijonon kokonaisjännite
Odottamaton lataus- tai purkausvirta
Yhden täydellisen akkusarjan katoaminen
Epätasainen virranjako rinnakkaisten merkkijonojen välillä
Liiallinen aaltoiluvirta tai jännite
Epänormaali huonelämpötila tai kosteus
Merkkijonojen purkaustapahtumat ja kesto
Ongelmat tunnistetaan paremmin solutasolla
Yksi kenno tai lohko, jossa on epänormaali kelluvuusjännite
Sisäisen vastuksen tai impedanssin lisääminen
Akku lämmittää enemmän kuin viereiset akut
Jännite epätasapaino merkkijonon sisällä
Heikko akku saavuttaa alhaisen jännitteen aikaisin purkauksen aikana
Löysä tai huonontunut yhteys
Yhteyden katkeaminen yksittäisen akkuanturin kanssa
Yksikään mittaus ei todista akun käytettävissä olevaa kapasiteettia tai jäljellä olevaa käyttöikää. Jännite, vastus, lämpötila ja virta tulee arvioida yhdessä historiallisten trendien, tarkastusten, valmistajan suositusten ja asianmukaisten kapasiteettitestien kanssa.
Miksi kriittiset tehojärjestelmät tarvitsevat yleensä molemmat tasot
Solutason ja merkkijonotason seurantaa ei pitäisi käsitellä kilpailevana teknologiana. Täydellinen kiinteä akun valvontaarkkitehtuuri tavallisesti yhdistää ne.
Yksittäiset anturit mittaavat akun jännitettä, vastusta ja lämpötilaa. Kielilaite mittaa kokonaisjännitettä ja -virtaa. Ohjain tai yhdyskäytävä kerää tiedot, käyttää hälytyslogiikkaa, tallentaa historiallisia tietueita ja siirtää tiedot paikalliseen käyttöliittymään tai keskitettyyn hallintaalustaan.
Tämä yhdistetty arkkitehtuuri antaa käyttäjille mahdollisuuden vastata kahteen eri kysymykseen:
Mitä akkujärjestelmälle tapahtuu? Merkkijonotason jännite ja virta osoittavat yleisen toimintatapahtuman.
Mikä akku vaatii huomiota? Solutason tiedot tunnistavat epänormaalin akun ja sen trendin.
DFUN BMS -kojelauta, joka näyttää merkkijonotason ja yksittäisen akun jännitetiedot
Milloin merkkijonotason seuranta on sopivaa?
Merkkijonotason seurantaa voidaan harkita, kun:
Akun asennus on pieni ja helppo tarkistaa manuaalisesti
Suojatulla kuormalla on pienempi vika seuraus
Päävaatimus on latauksen, purkauksen ja yleisten merkkijonojen havaitseminen
Koulutettu henkilökunta voi suorittaa usein yksittäisiä akkumittauksia
Hanke on ensimmäinen seurantavaihe, jossa on määritelty suunnitelma tulevaa laajentamista varten
Jopa näissä sovelluksissa säännölliset solu- tai lohkomittaukset ovat edelleen välttämättömiä. Merkkijonon valvontaa ei pidä tulkita vahvistukseksi siitä, että merkkijonon jokainen paristo on kunnossa.
Milloin kennotason akun seurantaa suositellaan?
Solutason seuranta on erityisen arvokasta, kun:
Akku tukee datakeskusta, sähköasemaa, televerkkoa, rautatietä, lentokenttää, sairaalaa, öljy- ja kaasulaitosta tai muuta kriittistä kuormaa
Asennus sisältää pitkiä merkkijonoja tai useita rinnakkaisia merkkijonoja
Sivustot ovat miehittämättömiä, etäisiä tai kalliita käydä
Huoltoryhmien on tunnistettava tarkka hälyttimeen liittyvä akku
Kuntoperusteiseen ylläpitoon tarvitaan historiallisia tietoja
Akun lämpötilan ja sisäisen vastuksen trendejä on verrattava
Operaattori tarvitsee keskitettyä valvontaa useissa toimipisteissä
Akun suorituskyky todellisen tai suunnitellun purkauksen aikana on kirjattava
Kennotason valvonnan arvo kasvaa akun asennuksen kriittisyyden, mittakaavan, syrjäisyyden ja ylläpidon monimutkaisuuden myötä.
Sovellusesimerkkejä
Palvelinkeskukset ja UPS-järjestelmät
Merkkijonojännite ja virta vahvistavat yleisen lataus- tai purkaustapahtuman, kun taas solutason tiedot auttavat paikantamaan heikon 12 V:n lohkon ennen kuin se vaikuttaa UPS:n käyttöaikaan. Integrointi DCIM- tai verkonhallintaalustaan voi keskittää hälytykset ja raportit.
Sähkölaitokset ja sähköasemat
Ala-aseman tasavirtajärjestelmät voivat sisältää suuren määrän 2 V lyijyhappo- tai 1,2 V Ni-Cd -kennoja. Solutason valvonta tukee jännitteen ja lämpötilan vertailua pankin välillä, kun taas merkkijonotason virta ja jännite osoittavat laturin ja tasavirtajärjestelmän käyttäytymistä.
Tietoliikenne
48 V:n etäviestintäkeskukset hyötyvät solutason vikojen paikallistamisesta, koska huoltokäynnit ovat kalliita. Merkkijonomittaukset tarjoavat näkyvyyttä lataus- ja purkutapahtumiin, kun taas keskitetty ohjelmisto auttaa tiimejä priorisoimaan, mitkä sivustot vaativat huomiota.
Liikenne- ja teollisuustilat
Rautatie-, lentokenttä-, öljy- ja kaasu- sekä tuotantolaitokset voivat käyttää useita hajautettuja akkujärjestelmiä. Molempien tasojen yhdistäminen auttaa huoltotiimiä hallitsemaan järjestelmän laajuisia tapahtumia menettämättä näkyvyyttä yksittäisiin akkuihin.
Kiinteä akkuhuone, joka on varustettu DFUN-kennotason valvontajärjestelmällä
Valvonta ei korvaa kapasiteetin testausta
Solutason valvonta parantaa näkyvyyttä, mutta se ei suoraan mittaa koko akkupankin käytettävissä olevaa ampeerituntikapasiteettia. Sisäinen resistanssi ja jännitetrendit voivat auttaa tunnistamaan akkuja, jotka vaativat tutkimusta, kun taas oikein suoritettu purkaustesti varmistaa akun kyvyn kestää tiettyä kuormitusta määritellyissä olosuhteissa.
Kriittisten sovellusten huoltostrategiassa tulisi yhdistää jatkuva valvonta, silmämääräinen tarkastus, kytkentätarkistukset, valmistajan ohjeet ja ajoitettu kapasiteetin tarkastus.
Kuinka valita oikea valvontaarkkitehtuuri
Ennen kuin valitset järjestelmän, kerää seuraavat projektitiedot:
Tunnista akun vian sovellus ja seuraukset.
Tarkista akun kemia, nimellisjännite, kapasiteetti ja valmistaja.
Kirjaa kunkin merkkijonon solujen tai lohkojen lukumäärä.
Merkitse muistiin merkkijonojen lukumäärä ja toimivatko ne rinnakkain.
Määritä tarvittavat solutason ja merkkijonotason parametrit.
Määritä hälytyksen vastaanottajat ja vaadittu vastausaika.
Vahvista integrointivaatimukset, kuten Modbus, SNMP, MQTT tai IEC 61850.
Selvitä, onko järjestelmän tuettava tulevaa laajennusta vai useita sivustoja.
Monissa kriittisissä tehoasennuksissa hyödyllisin suunnittelu ei ole solutason tai merkkijonotason valvonta. Se on integroitu järjestelmä, joka käyttää molempia.
Usein kysytyt kysymykset
Onko kennotason akun valvonta parempi kuin merkkijonotason valvonta?
Solutason valvonta mahdollistaa yksityiskohtaisemman vian havaitsemisen ja lokalisoinnin, mutta merkkijonotason jännite ja virta ovat välttämättömiä akun yleisen toiminnan ymmärtämiseksi. Kriittiset järjestelmät hyötyvät yleensä molempien tasojen yhdistämisestä.
Voiko merkkijonojännite tunnistaa heikon akun?
Ei luotettavasti. Merkkijonon kokonaisjännite voi pysyä odotetulla alueella, kun yksi akku on epänormaali. Yksittäiset jännite-, resistanssi-, lämpötila- ja purkaustrendit tarjoavat hyödyllisempää tietoa heikon akun paikantamisesta.
Mitä kennotason akun valvonta mittaa?
Akkutyypistä ja järjestelmästä riippuen se voi mitata yksittäistä jännitettä, sisäistä vastusta tai impedanssia, lämpötilaa, liitäntävastusta, elektrolyyttitasoa ja vuotoolosuhteita.
Tarvitseeko jokainen akku oman anturin?
Monet solutason järjestelmät käyttävät yhtä anturia jokaista solua tai lohkoa kohden. Muut arkkitehtuurit voivat käyttää monikanavaisia mittausmoduuleja. Oikea suunnittelu riippuu akun jännitteestä, kemiasta, akkujen lukumäärästä ja vaadituista parametreista.
Mikään valvottu parametri ei voi taata tarkkaa käyttöaikaa. Seuranta tunnistaa käyttöolosuhteet ja huononemissuuntaukset, kun taas käytettävissä oleva kapasiteetti tai käyttöaika tulee varmistaa asianmukaisella purkaustestillä.
Voiko solutason dataa integroida SCADA:n tai DCIM:n kanssa?
Kyllä. Ohjain tai yhdyskäytävä voi yhdistää yksittäisiä akku- ja merkkijonotietoja ja siirtää valitut mittaukset ja hälytykset tuettujen protokollien kautta. Yhteensopivuus ja vaadittu tietopisteluettelo tulee varmistaa järjestelmän suunnittelun aikana.
Rakenna täydellinen akunvalvontaratkaisu DFUN:n avulla
DFUN tarjoaa solu- ja merkkijonotason akunvalvontaratkaisuja datakeskuksiin, sähkölaitoksiin, tietoliikenteeseen, kuljetuksiin ja teollisuuden kriittisiin virtajärjestelmiin. Saatavilla olevat kokoonpanot tukevat yksittäisiä akkuantureita, merkkijonojen mittausta, historiallisia trendejä, konfiguroitavia hälytyksiä, keskitettyä hallintaa ja integrointia yleisiin teollisiin protokolliin.
Lähetä DFUN:lle akun kemia, kenno- tai lohkojännite, paristojen lukumäärä, merkkijonojen määrä ja tarvittava viestintäprotokolla. Suunnittelutiimimme voi auttaa kehittämään sovellukseesi sopivan valvontaarkkitehtuurin.
