Baterijski niz je lahko videti normalen, tudi če se ena celica ali blok začne kvariti. This is the central difference between cell-level battery monitoring and string-level battery monitoring: one shows the condition of each battery, while the other shows the combined behavior of the complete string.
Obe ravni spremljanja zagotavljata koristne informacije, vendar odgovarjata na različna vprašanja o vzdrževanju. Ta vodnik pojasnjuje, kaj vsak pristop meri, katere napake lahko razkrije in kako izbrati pravo arhitekturo nadzora za sisteme UPS, transformatorske postaje, telekomunikacijska mesta, transportna omrežja in industrijske kritične napajalne aplikacije.
DFUN sistem za nadzor baterije na ravni celic
Kaj je nadzor baterije na nizu?
Nadzor baterije na ravni niza meri električno obnašanje celotnega zaporedno povezanega niza baterij. Odvisno od zasnove sistema lahko spremlja:
Skupna napetost niza
Tok polnjenja in praznjenja
Plavajoči tok
Valovanje toka in valovanje napetosti
Temperatura in vlažnost okolja
Pogoji izolacije ali puščanja
Trajanje praznjenja in dogodki na ravni niza
Te informacije operaterjem pomagajo ugotoviti, ali polnilnik in baterijski niz delujeta v pričakovanem območju. Prepozna lahko pogoje, kot so nenormalna skupna napetost, nepričakovana izpraznitev, čezmerni tok, težave s polnilnikom ali niz, ki ne deli pravilno toka z vzporednimi nizi.
Vendar pa nadzor na ravni niza običajno ne ugotovi, katera posamezna baterija je povzročila spremembo. Tehnik morda ve, da ima niz težavo, vendar potrebuje ročne meritve, da poišče prizadeto celico ali blok.
Kaj je nadzor baterije na ravni celic?
Nadzor baterije na ravni celice uporablja posamezen senzor ali merilni kanal za vsako celico ali baterijski blok. Odvisno od kemije baterije in izbrane rešitve lahko sistem beleži:
Napetost posamezne celice ali bloka
Notranji upor ali impedanca
Temperatura terminala baterije
Vezni ali medcelični upor
Raven elektrolita za podprte napolnjene baterije
Pogoji puščanja
Zgodovinski trendi in odstopanja od drugih baterij v nizu
Instead of displaying only one value for the complete string, a cell-level battery monitoring system shows how every battery is behaving. To olajša prepoznavanje šibke celice, nenormalne temperature, naraščajočega upora, napetostnega neravnovesja ali težave s povezavo, preden postane vidno na ravni niza.
Baterijski senzorji na ravni celic DFUN, nameščeni na posamezne stacionarne baterije
Zakaj lahko običajna napetost niza skrije šibko baterijo
V zaporedno vezanem akumulatorskem nizu je skupna napetost vsota vseh posameznih napetosti akumulatorja. Če ima ena baterija neobičajno napetost, jo lahko druge baterije in polnilnik začasno nadomestijo, tako da skupna napetost niza ostane v navidezno sprejemljivem območju.
Na primer, polnilnik lahko vzdržuje pričakovano skupno plavajočo napetost, medtem ko posamezni bloki delujejo pri različnih napetostih. Ena baterija je lahko premalo napolnjena, medtem ko je druga izpostavljena višji plavajoči napetosti. Samo branje celotnega niza ne pokaže te porazdelitve.
Ista omejitev postane še posebej pomembna med odvajanjem. Najšibkejša baterija lahko doseže stanje nizke napetosti prej kot preostali del niza, kar omejuje uporabno zmogljivost celotne baterije, čeprav je povprečna baterija še vedno videti zdrava.
Šibka posamezna baterija, skrita z običajno skupno napetostjo niza
Nadziranje baterije na ravni celic v primerjavi z nadzorom na ravni nizov
Merilna ločljivost
Spremljanje na ravni niza zagotavlja en kombiniran pogled na celoten niz. Spremljanje na ravni celice zagotavlja ločen pogled na vsako nadzorovano celico ali blok.
Odkrivanje napak
Spremljanje na ravni niza lahko zazna nenormalnosti celotne napetosti, toka, praznjenja, polnjenja in okolja. Nadzor na ravni celice lahko dodatno razkrije razlike med posameznimi baterijami, vključno z odstopanjem napetosti, povečanjem upora in lokalnim dvigom temperature.
Lokacija napake
Alarm na ravni niza kaže, da je potrebna nadaljnja preiskava. Alarm na ravni celice lahko identificira prizadeto mesto, vrvico in položaj baterije, kar vzdrževalnim ekipam pomaga hitreje odkriti težavo.
Zgodovinska analiza
Trendi nizov kažejo, kako se sčasoma obnaša celotna banka baterij. Trendi na ravni celic omogočajo operaterjem, da primerjajo eno baterijo z njeno osnovno linijo in s sosednjimi baterijami v istem nizu.
Zahteve za namestitev in podatke
Sistemi na ravni nizov običajno zahtevajo manj merilnih točk, manj ožičenja in manj shranjenih podatkov. Sistemi na ravni celice zahtevajo dodatne senzorje, namestitev, naslavljanje, komunikacijo in upravljanje podatkov, vendar zagotavljajo podrobnejše diagnostične informacije.
Najbolj primerne aplikacije
Spremljanje na ravni niza je lahko primerno za osnovni nadzor ali namestitve z manjšim tveganjem. Nadzor na ravni celice je bolj primeren za kritične ali oddaljene aplikacije, kjer lahko okvara ene baterije vpliva na neprekinjenost storitve, varnost ali odziv v sili.
Katere težave lahko zazna posamezna raven spremljanja?
Težave vidne na ravni niza
Nenormalna skupna napetost niza
Nepričakovan polnilni ali praznilni tok
Izguba enega celotnega akumulatorskega niza
Neenakomerna delitev toka med vzporednimi nizi
Prekomerno nihanje toka ali napetosti
Nenormalna sobna temperatura ali vlažnost
Dogodki praznjenja niza in trajanje
Težave bolje prepoznane na ravni celice
Ena celica ali blok z nenormalno plavajočo napetostjo
Povečanje notranjega upora ali impedance
Baterija se segreje bolj kot sosednje baterije
Napetostno neravnovesje znotraj niza
Šibka baterija doseže nizko napetost zgodaj med praznjenjem
Zrahljana ali slabša povezava
Izguba komunikacije s posameznim senzorjem baterije
Nobena posamezna meritev ne dokazuje razpoložljive kapacitete ali preostale življenjske dobe baterije. Napetost, upor, temperaturo in tok je treba ovrednotiti skupaj s preteklimi trendi, pregledi, priporočili proizvajalca in ustreznim testiranjem zmogljivosti.
Zakaj kritični napajalni sistemi običajno potrebujejo obe ravni
Spremljanje na ravni celice in na ravni niza se ne sme obravnavati kot konkurenčni tehnologiji. Celotna stacionarna arhitektura nadzora baterije jih običajno združuje.
Posamezni senzorji merijo napetost, upor in temperaturo na ravni baterije. Naprava z nizom meri skupno napetost in tok. Krmilnik ali prehod zbira podatke, uporablja alarmno logiko, shranjuje zgodovinske zapise in prenaša informacije na lokalni vmesnik ali centralizirano platformo za upravljanje.
Ta kombinirana arhitektura omogoča operaterjem, da odgovorijo na dve različni vprašanji:
Kaj se dogaja z baterijskim sistemom? Napetost in tok na ravni niza prikazujeta celoten obratovalni dogodek.
Katera baterija zahteva pozornost? Podatki na ravni celice identificirajo nenormalno baterijo in njen trend.
nadzorna plošča DFUN BMS, ki prikazuje podatke o nizu in napetosti posamezne baterije
Kdaj je nadzor na ravni niza primeren?
Spremljanje na ravni niza se lahko upošteva, kadar:
Namestitev baterije je majhna in jo je enostavno ročno pregledati
Zaščitena obremenitev ima manjše posledice okvare
Glavna zahteva je zaznavanje napolnjenosti, praznjenja in splošnih pogojev niza
Usposobljeno osebje lahko izvaja pogoste posamezne meritve baterije
Projekt je začetna faza spremljanja z opredeljenim načrtom za prihodnjo širitev
Tudi v teh aplikacijah so občasne meritve celic ali blokov še vedno potrebne. Spremljanje niza se ne sme razlagati kot potrditev, da je vsaka baterija v nizu zdrava.
Kdaj je priporočljivo spremljanje baterije na ravni celic?
Spremljanje na ravni celic je še posebej dragoceno, kadar:
Baterija podpira podatkovni center, postajo, telekomunikacijsko omrežje, železnico, letališče, bolnišnico, naftni in plinski objekt ali drugo kritično obremenitev
Namestitev vsebuje dolge nize ali več vzporednih nizov
Spletna mesta so brez posadke, oddaljena ali draga za obisk
Vzdrževalne ekipe morajo identificirati točno baterijo, povezano z alarmom
Za vzdrževanje na podlagi stanja so potrebni pretekli podatki
Primerjati je treba trende temperature baterije in notranjega upora
Operater potrebuje centraliziran nadzor na več mestih
Delovanje baterije med dejanskim ali načrtovanim praznjenjem je treba zabeležiti
Vrednost spremljanja na ravni celice se povečuje s kritičnostjo, obsegom, oddaljenostjo in zahtevnostjo vzdrževanja namestitve baterije.
Primeri uporabe
Podatkovni centri in sistemi UPS
Napetost niza in tok potrdita celoten dogodek polnjenja ali praznjenja, medtem ko podatki na ravni celice pomagajo locirati šibek blok 12 V, preden vpliva na čas delovanja UPS. Integracija z DCIM ali platformo za upravljanje omrežja lahko centralizira alarme in poročila.
Napajalna podjetja in transformatorske postaje
Sistemi enosmernih postaj lahko vsebujejo veliko število 2 V svinčeno-kislinskih ali 1,2 V Ni-Cd celic. Nadzor na ravni celice podpira primerjavo napetosti in temperature v banki, medtem ko tok in napetost na ravni niza prikazujeta obnašanje polnilnika in sistema DC.
Telekomunikacije
Oddaljena 48-voltna telekomunikacijska mesta imajo koristi od lokalizacije napak na ravni celice, ker so vzdrževalni obiski dragi. Meritve nizov zagotavljajo vpogled v dogodke polnjenja in praznjenja, medtem ko centralizirana programska oprema pomaga ekipam določiti prednostna mesta, ki zahtevajo pozornost.
Promet in industrijski objekti
Železniški, letališki, naftni in plinski ter proizvodni obrati lahko upravljajo več porazdeljenih baterijskih sistemov. Kombinacija obeh ravni pomaga vzdrževalnim ekipam upravljati dogodke v celotnem sistemu, ne da bi pri tem izgubili pregled nad posameznimi baterijami.
Stacionarna baterijska soba, opremljena s sistemom za nadzor celic DFUN
Spremljanje ne nadomesti testiranja zmogljivosti
Spremljanje na ravni celice izboljša vidljivost, vendar ne meri neposredno uporabne kapacitete amperskih ur celotne baterije. Trendi notranjega upora in napetosti lahko pomagajo prepoznati baterije, ki jih je treba raziskati, medtem ko pravilno izveden preskus praznjenja preveri sposobnost baterije, da prenese določeno obremenitev pod določenimi pogoji.
Za kritične aplikacije mora strategija vzdrževanja združevati stalno spremljanje, vizualni pregled, preverjanje povezav, navodila proizvajalca in načrtovano preverjanje zmogljivosti.
Kako izbrati pravo arhitekturo spremljanja
Preden izberete sistem, zberite naslednje informacije o projektu:
Ugotovite uporabo in posledice okvare baterije.
Preverite kemijo baterije, nazivno napetost, kapaciteto in proizvajalca.
Zabeležite število celic ali blokov v vsakem nizu.
Zapišite število nizov in ali delujejo vzporedno.
Določite zahtevane parametre na ravni celice in niza.
Določite prejemnike alarma in potreben odzivni čas.
Potrdite zahteve za integracijo, kot so Modbus, SNMP, MQTT ali IEC 61850.
Ugotovite, ali mora sistem podpirati prihodnjo širitev ali več mest.
Za številne kritične napajalne instalacije najbolj uporabna zasnova ni nadzor na ravni celice ali niza. Gre za integriran sistem, ki uporablja oboje.
Pogosto zastavljena vprašanja
Ali je nadzor baterije na ravni celic boljši od nadzora na ravni niza?
Nadzor na ravni celice omogoča podrobnejše odkrivanje in lokalizacijo napak, vendar napetost in tok na ravni niza ostajata bistvena za razumevanje celotnega delovanja baterije. Kritični sistemi imajo običajno koristi od kombinacije obeh ravni.
Ali lahko napetost niza prepozna šibko baterijo?
Ni zanesljivo. Skupna napetost niza lahko ostane v pričakovanem območju, medtem ko ena baterija ni normalna. Posamezni trendi napetosti, upora, temperature in praznjenja zagotavljajo bolj uporabne informacije za iskanje šibke baterije.
Kaj meri nadzor baterije na ravni celic?
Odvisno od vrste baterije in sistema lahko meri posamezno napetost, notranji upor ali impedanco, temperaturo, upor povezave, raven elektrolita in pogoje puščanja.
Ali vsaka baterija potrebuje svoj senzor?
Mnogi sistemi na ravni celic uporabljajo en senzor za vsako celico ali blok. Druge arhitekture lahko uporabljajo večkanalne merilne module. Pravilna zasnova je odvisna od napetosti baterije, kemije, števila baterij in zahtevanih parametrov.
Ali lahko spremljanje na ravni celice predvidi natančen čas delovanja baterije?
Noben posamezen nadzorovan parameter ne more zagotoviti točnega časa delovanja. Spremljanje ugotavlja pogoje delovanja in trende degradacije, medtem ko je treba razpoložljivo zmogljivost ali čas delovanja preveriti z ustreznim preskusom praznjenja.
Ali je mogoče podatke na ravni celice integrirati s SCADA ali DCIM?
ja Krmilnik ali prehod lahko združi podatke o posameznih baterijah in nizih ter prenese izbrane meritve in alarme prek podprtih protokolov. Združljivost in zahtevani seznam podatkovnih točk je treba potrditi med načrtovanjem sistema.
Izdelajte popolno rešitev za nadzor baterije z DFUN
DFUN ponuja rešitve za spremljanje baterij na ravni celic in nizov za podatkovne centre, elektroenergetske službe, telekomunikacije, transport in industrijske kritične energetske sisteme. Razpoložljive konfiguracije podpirajo posamezne baterijske senzorje, meritve nizov, zgodovinske trende, nastavljive alarme, centralizirano upravljanje in integracijo s skupnimi industrijskimi protokoli.
Pošljite DFUN kemijo baterije, napetost celice ali bloka, število baterij, število nizov in zahtevani komunikacijski protokol. Naša inženirska ekipa vam lahko pomaga razviti arhitekturo spremljanja, ki ustreza vaši aplikaciji.
