監控UPS電源應急供電15kVA重要介紹：

    　UPS電源是為安防監控系統提供動力的核心部分，是為安防監控系統提供持續、穩定、不間斷電力供應的重要外部設備。目前，市場上供應的UPS電源設備種類繁多，輸出功率也有所不同。UPS電源按工作模式可分為后備式、在線式兩大類。按其輸出波形又分為方波輸出和正弦波輸出兩種。以重要介紹了UPS電源的工作原理，以及如何配置安防監控系統的UPS電源。

　　備用電源是安防監控系統基本要素之一。缺少備用電源的系統則暗藏缺陷，不能投入實際應用當中，因為可以的可能在關鍵時刻貽誤戰機，拋錨停擺，整系統癱瘓，造成無可挽回的損失。

　　安防監控系統正常情況使用220伏市電，而在斷電和市電被壞了的特殊情況，還應正常工作一段時間，這就需要啟用備用電源來維持這段時間監控系統的正常工作。備用電源有雙路或多路供電、蓄電池組供電、發電機供電、UPS供電等等。但通常采用UPS不間斷電源作為安防監控系統備用電源。

一、UPS(不間斷電源)的工作原理：

　　UPS電源由蓄電池、逆變器、充電器、穩壓穩頻器、轉換開關組成。當市電正常輸入時，UPS就將市電穩壓后供給負載使用，同時對內置電池組充電，把能量儲存在電池中;當市電中斷(事故停電)或輸入故障時，UPS立即將內置電池的能量轉換，瞬間以220伏交流電繼續供負載使用，使負載維持正常工作并保護負載軟硬件不受損壞。UPS電源分為后備式、在線式、在線互動式三大類：

　　1、后備式UPS電源

　　在市電正常供電時，市電通過交流旁路通道經轉換開關直接向負載提供電源，UPS電源內的逆變器處于停止工作狀態，這時的UPS電源實質上相當于一臺性能單一的市電穩壓器。它除了對市電電壓的幅度波動有所改善外，對電壓的頻率不穩、波形畸變以及從電網侵入的*等不良影響基本上沒有任何改善。只有當市電供電中斷或低于170伏時，蓄電池才立刻對逆變器供電，向負載提供穩壓、穩頻的方波交流電源。

　　2、在線式UPS電源

　　在市電正常供電時，它首先將市電交流電源經整流變成直流電源，然后進行脈寬調制、濾波、并將直流電源經逆變器重新轉換成正弦波交流電源向負載供電，一旦市電中斷，立即改由蓄電池提供的直流經逆變器、電脈寬調制、濾波，向負載提供正弦波交流電源。石家莊ups

　　因此，對在線式UPS而言，在正常情況，無論有無市電，它都是由UPS電源的逆變器對負載供電，這樣就避免了所有由市電電網電壓波動及*而帶來的影響。

　　顯而易見，在線式UPS電源的供電質量明顯優于后備式UPS電源，因為它可以實現對負載的穩頻、穩壓供電。而且在由市電轉換到蓄電池供電時，其轉換時間基本為零，給用戶提供高質量穩壓、穩頻的純凈正弦波電源，從而提供符合安防監控系統需要的電源保護。

　　在線互動式UPS電源結合了后備式UPS和在線式UPS的許多優點，也是一種很不錯的變換形式，但是由于它使用的是工頻變壓器，有笨重、體積大的問題存在。

監控UPS電源應急供電15kVA概述：

    一體化儀控房在天然氣井口采集、處理、調壓、液化等工藝場站得到較多的應用，具有功能齊備、緊湊、環境及區域適用廣等特點，為現場安裝施工、調試、運行等提供較多便利。單相220V/230V/240V三相380V/400V/415V一體化儀控房監控系統是把儀控房中的門禁監控、智能空調監控、溫濕度監控、UPS監控、供電監控、漏水監控、煙感監控、紅外監控及視頻監控組合定制而設計的一體化集中式監控管理系統。實現對一體化儀控房設備的集中監測、控制、記錄和數據遠傳管理等功能。

監控UPS電源應急供電15kV重要包含內容：

    智慧動環監控管理系統

    智慧水務監控管理系統

    智慧管廊監控管理系統

    智慧建筑監控管理系統

二、如何配置安防監控系統中UPS電源

　　UPS是伴隨計算機的誕生而出現后備電源。在安防監控系統中越來越多應用計算機技術，因此對電力供電質量提出越來越高的要求。UPS不但可改善供電質量，對整個系統乃至網絡數據保護，還可保證市電斷電和被人為壞了的特殊情況，繼續正常工作運轉。由于安防監控系統對供電要求較高，所以一般會選擇在線式(正弦波，市電要求)UPS電源。

　　給安防監控系統配備UPS電源時，首先應估算整個系統設備的用電功率，安全系數一般取1.2-1.5為宜，為供電系統留有充分的冗余量。其次根據系統要求供電時間，計算配置電池組。后，還應意使用環境，防潮通風，重降溫，延長平均無故障工作時間，提高系統的可靠性。UPS電源應設置在監控室，實行統一管理。當市電不正常時能及時為系統設備提供不間斷電力供應，確保系統工作正常。

　　5 鈦酸鋰電池的安全性

　　鈦酸鋰電池是鋰離子電池家族中安全的一種電池,其優點重要表現在以幾個方面:

　　①長壽命。鈦酸鋰單體電芯的循環壽命長達2.5萬次以上,圖9和圖10分別給出了鈦酸鋰電池高溫循環壽命測試曲線和室溫循環壽命測試曲線;

　　②使用安全。鈦酸鋰電池在短路、過充、過放、擠壓、針刺、跌落、高溫沖擊、加熱的條件是非常安全的,圖11是鈦酸鋰電池在針刺、高溫沖擊、過充、過放、短路、擠壓試驗時的場景;

　　③可大電流快速充放電;

　　④耐高溫性能優越,鈦酸鋰電池在-40～+60℃溫度仍然能夠正常工作,圖12給出了鈦酸鋰電池的低溫充放電曲線;

　　⑤無記憶應;

　　⑥綠色環保。

　　鈦酸鋰電池充電時,可分為恒流充電和恒壓充電兩個過程。首先是恒流充電,電流一般采用0.2C10,必要時可以采用6C10充電,當電池組電壓達到充電限制電壓時,改為恒壓充電。所以,鈦酸鋰電池和開關電源配合使用,其充電過程將變得較為簡單,只需將電池組浮充電壓和均充電壓調整一樣即可。

　　鈦酸鋰電池放電時,電池放電電壓非常平穩,一般在2.3V左右,放電后期(重要指剩余5%容量左右)的電壓變化較快,放電的截止電壓可以為1.5V。

　　6 鈦酸鋰電池組的管理系統

　　電池管理系統(BatteryManaementSystem,BMS)由監測、保護電路、電氣、通訊接口、熱管理和電池組反接保護裝置等組成,是電池保護和管理的核心組成部分,不僅要保證電池安全可靠的使用,而且要充分發揮電池的性能和延長使用壽命,作為通信用的后備能源,BMS在開關電源和電池之間起到一個重要橋梁作用。對BMS的要求必須符合通信電源供電系統的要求,所以BMS的安全管理模式對電池的安全性至關重要。BMS重要包括數據采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執行單元和通訊單元等。圖13為BMS示意圖。

　　(1)BMS的基本作用

　　①監測單體電池的工作狀況,例如檢測每個單體電池的電壓、充放電電流、電池組的環境溫度等。

　　②保護電池,避免在可以的端的條件發生電池壽命縮短和電池損壞。

　　(2)BMS的重要功能

　　①過壓保護

　　當單體電池充電電壓超過允許值時,立即停止充電,斷開充電單元設備與電池組的連接;

　　②過放(欠壓)報警

　　當單體電池放電電壓低于警告值時,發出報警提示;

　　③過放保護

　　當單體電池放電電壓低于保護值時,立即停止放電,斷開用電設備與電池組的連接,并伴有報警提示;

　　④過流報警

　　當電池組輸入或者輸出的電流超過警告值時,發出報警提示;

　　⑤短路保護

　　當電池組發生短路時,立即停止放電,斷開用電設備與電池組的連接,并伴有報警提示;

　　⑥過溫報警

　　當電池溫度或環境溫度超過警告值時,發出報警提示;

　　⑦過溫保護

　　當檢測到環境溫度或電池組內部溫度超過保護值時,立即斷開充電或者用電設備與電池組的連接,并伴有報警提示。當環境溫度或電池組內部溫度恢復到允許值后,可通過手動恢復或自動恢復對電池管理的功能,但不影響電池放電功能;

　　⑧估測電池組SOC

　　SOC(StateOfChare,電池的荷電狀態)即電池剩余電量。維持SOC在合理的范圍內,防止由于過充或者過放對電池的損傷,隨時預報電池的剩余容量;

　　⑨對電池組中的單體電池進行主動均衡

　　由于鈦酸鋰電池制造工藝復雜及鋰離子的相對活躍性,所以電池組中單體電池電壓隨著充放電次數的變化存在不一致的現象。對電池組中的單體電池進行均衡充電,使電池組中單體電池都達到均衡一致的狀態,可以有地延長電池組的使用壽命,大大地提高電池組的工作率。

    ⑩并口通訊

　　提供與電源監控系統進行通訊的接口,傳輸和顯示電池組狀態、報警、SOC、SOH(StateOfHealth,電池的健康狀況)等信息,實現遠程監控和管理干預。

工業級UPS電源的監控方式介紹:

     監控模式的選擇決定了監控系統的維護方式和成本，因此在監控模式的選擇上應以方便性和有性為原則。從監控模式來看，目前市場上常見的UPS監控系統重要有兩種:

(1)UPS網上集中監控系統：

　　這個系統重要是基于它Internet/Ethernet網絡平臺，通過內建完整的網絡平臺TCP/IP一種UPS監控管理解決方案，可以通過網絡通信協議開發，通過Web瀏覽器或專門的作用監控軟件遠程集中管理UPS。該系統具有方便的WebServer管理功能模塊，使用戶可以通過Web瀏覽器方便地在任何操作系統平臺上查詢UPS的實時狀態。.基本信息管理.遠程控制操作.設置各種參數.監控管理功能，如用戶管理。適用于遠程UPS網絡集中監控管理。

(2)UPS短信監控系統：

　　這個系統是基于現代的*通信技術，在UPS網絡監控系統的基礎上增加SMMODEM短信傳輸模塊，實現對UPS運行狀態的短信監控和管理。該系統適用于特定環境條件，需要通過通過短信監控和管理遠程UPS的運行和故障。

(3)兼容性：

　　UPS監控系統的兼容性是指系統對多.多UPS的兼容性，即系統能否實現多?.多型號UPS共享監控管理平臺的問題。在UPS供電系統發展初期，用戶不太關監控系統的多兼容性，因為UPS廠商不多，相對簡單。然而，隨著UPS市場的日益成熟，各行業的機房發生了翻天覆地的變化。同一個機房不僅有多個的UPS共存，而且由于采購時間的不同，同一個的不同版本(即型號)也不同UPS共存并不少見。在這種情況，兼容性已經成為UPS用戶在購買UPS監控系統時必須考慮的重要問題之一。兼容性的弱也成為判斷UPS監控系統率的重要標準。

(4)擴展性：

   　UPS監控系統的可擴展性是指系統可以增加監控對象的數量。模塊化是UPS，也是UPS監控系統發展的一大趨勢。UPS模塊化的一個重要特點是能否實現各種監控對象的自由擴展，這是UPS監控系統模塊化的重要標志。從目前機房硬件設備的配置來看，在監控山特工業級UPS電源的基礎上，實現環境溫度和濕度.漏水.門禁.根據需要對電池組等對象進行擴展監控，是UPS用戶迫切的需求。

由于系統的擴展性是在原有的監控平臺上進行的(無需更換平臺),用戶可以在不同的階段,按需擴展系統的監控功能。這樣便可增用戶的投入彈性,大大地降低了系統升級所帶來的風險,同時從長遠來看也為UPS用戶節約了投入成本。當然由于擴展性的弱一般是和成本直接掛勾的,這種成本在投入初期會比較明顯,所以在選購山特工業級UPS電源監統系統時不要一味地追求擴展功能的大化,而應按“滿足現在,留足未來”的原則進行。

7 鈦酸鋰電池組的安裝和容量實驗

　　鈦酸鋰電池在出廠時有60%左右的荷電量,所以,安裝初始時應該對電池組進行補充電。并且,由于單體電池自放電大小的差異,可能會使各電池的端電壓出現不均衡,所以鈦酸鋰電池組安裝前必須測量開路電壓,開路電壓差一般要求小于50mV,并做可以電池測試紀錄。

　　用假負載可以對電池組按1C10、2.5C10和5.5C10率進行的容量試驗,此試驗需要接入BMS,放電過程中必須嚴格檢測電池單體電壓,利用BMS對電池的總電壓、放電電流、電池單體電壓進行測量和紀錄,電池在放電后期利用BMS密切關單體電壓低的電池,若有一只電池端電壓到1.5V,自動停止放電,在25±2℃的情況,計算出實際電池放出的容量與電池額定容量是否基本一致,若基本一致證明電池放電容量合格。若放電到終止電壓時,電池組放出的容量與額定容量的差別大于5%,說明電池組的出廠容量可能存在問題,應及時聯系相關廠家處理或更換。

　　例如,某通信基站使用48V/300Ah鈦酸鋰電池(實物圖見圖14),每組電池由22只300Ah的電池模塊串聯組成,其中300Ah的電池是由10個單電芯容量為30Ah的電芯并聯組成,22節300Ah的電池模塊分別有2個6串和2個5串模組串聯組成一個48V/300AH的電池組,整組電池由BMS系統控制,由一個BCMS(BatteryClusterManaementSystem,主控電池管理系統)負責管理一個電池組中的全部BMU(BatteryManaementUnit,電池組管理單元),同時具備電池組的電流采集,總電壓采集,漏電檢測功能,并在電池組狀態發生異常時驅動斷開高壓功率接觸器,使電池組退出運行,保障電池使用安全。兩個BMU,每個BMU負責管理12串單體電池模塊。具有電池電壓采集,多點溫度采集,各種保護和電池組均衡控制等功能。鈦酸鋰電池配組示意圖和BMS接線如圖15所示。

　　BMS收集的數據,通過互聯網技術上傳至后臺服務器、數據庫,實時監控電池信息收集數據,便于遠程維護管理。如圖16所示。

　　BMS控制方式和控制流程分別見圖17和圖18。

BMS控制過程為:

　　①電池模擬量高精度監測及上報功能。包括電池組串聯時電壓檢測,電池組充放電電流檢測,單體電池端電壓檢測,電池組多點溫度檢測,電池組漏電監測。

　　②電池系統運行報警、報警本地顯示及上報功能。包括電池系統過壓告警、電池系統欠壓告警、電池系統過流告警、電池系統高溫告警、電池系統低溫告警、電池系統漏電告警、BMS通信異常告警、BMS內部異常告警等。

　　③電池系統保護功能。在電池系統出現電壓、電流、溫度等模擬量超過安全保護門限時,進行故障隔離,將問題電池組退出運行,并在本地進行顯示,同時上報監控中心告警信息。

　　④BMS具備自診斷功能。在BMS內部通信或與外部通信出現中斷故障時,能夠上報中斷告警。另外,針對模擬量采集異常等其他異常也具備故障自診斷、本地顯示和上報監測中心系統的功能。

　　⑤均衡功能。具備大電流主動式均衡能力,通過的均衡策略能夠很可以的維護電池各個模組電壓的一致性。

　　⑥運行參數設定功能。BMS具有本地和遠程兩種方式對BMS的各項運行參數進行修改的功能。本地參數修改在BMS本地觸摸屏上完成,遠程參數修改通過光纖以太網通信完成。參數設定項目包括單體電池組充電上限電壓、單體電池組放電限電壓、電池組運行高溫度、電池組運行低溫度、電池組過流門限、電池組短路保護門限、電池組短時溫升過快門限、本地運行狀態顯示功能等。

　　⑦數據記錄。BMS能夠在本地對電池模組的各項事件及歷史數據進行存儲,記錄超過10000條事件及少30天的歷史數據。

　　⑧BMS能夠對進行電池組的全充全放管理,完成電池系統容量標定以及SOC標定的功能。

　　鈦酸鋰電池組BMS均衡功能可對單元輸出狀態對應的電池組實施均衡,鈦酸鋰電池組管理模塊的均衡采用無損充電方式,其充電電流可根據均衡規則的要求進行調節。電池組監測模塊采用點對點均衡,電池組均衡管理系統具備大電流主動式均衡性能,通過的均衡策略很可以地自主維護電池組的一致性,使用電池組均衡管理模塊系統后,充放電過程中各單體電池的一致性大大提高,使鈦酸鋰電池組得到了有地維護和管理,延長電池組的使用壽命。

　　均衡實現示意圖如圖19所示。有無均衡系統的充電曲線如圖20所示。圖21為22個串聯單體電壓一致性變化曲線。

　　從圖20可以看出300Ah電池組220只單體電芯在開啟BMU均衡的時候,單體電壓從分散的狀態逐漸趨于集中,表明單體均衡功能有。

　　從圖21可以看出300Ah電池組22模組在開啟BMU均衡的時候,電壓一致性從分散的狀態逐漸趨于集中,表明單體均衡功能有。

8 鈦酸鋰電池組與開關電源配套使用

　　針對鈦酸鋰電池的特性,在基站直流開關電源設置時,只須把浮充電壓和均充電壓調整到該電池組所需要的充電電壓53.9V即可。這里需要特別說明的是,相對于密封閥控鉛酸電池而言,鈦酸鋰電池的充電過程并不是浮充加均充的工作模式,只需滿足電池充電時所需要的充電電壓(必須在通信設備供電電壓范圍內)。因為電池即便是長期處于均充電狀態,由于自身的BMS保護功能,電池性能是不會發生改變的。

　　在安裝電池組時,將該組電池進行離線測試,測試充電前的開路電壓正常后,并接入直流屏配電電池保險上。

　　測試后,調整開關電源直流供電電壓與之對應,分別將該組電池接入系統進行補充電。此時開關電源充電壓設置為53.9V,充電電流限制為每組30A。同時為了防止電源監控模塊損壞,模塊自主工作時充電電壓過高,將所有運行的開關電源模塊進行調整,調整后對該組電池組進行補充電,隨著電池電壓升高,充電電流會相應減小,當每個-48V電池模塊電壓和開關電源的充電電壓非常接近時,充電電流逐漸減小,隨后電池組的BMS系統進行了保護,充電系統通過每個模塊的BMS控制與電池斷開,電池模塊充電完成。

　　電池靜止后進行了放電試驗,采用0.1C10放電電流放電,即對電池單獨放電電流為30A。放電時間為10h,實驗后該電池放出容量為300Ah,電池組放出了額定容量的,所以電池組放出的容量滿足額定容量的要求。

9 維護中對鈦酸鋰電池組容量試驗和核對放電實驗

　　根據動力維護規程,蓄電池組使用三年必須進行容量試驗,使用六年后每年進行一次容量試驗,準確地監測電池組的實際容量,確保在市電和電源設備出現故障時,蓄電池組能夠保障通信設備正常運行的時間。

　　目前,通信基站配置兩組電池,開關電源與鈦酸鋰電池組為并聯間歇充電方式,所以,電池組無法脫離供電系統,無法單獨對電池做容量試驗。具體試驗方法如:

　　(1)方法一:帶實際負荷的條件進行(或實際負荷加上假負載)

　　為確保在這種情況直流供電系統安全可靠的供電,對柴油發電機組進行檢查,保障柴油發電機組運行正常,同時針對直流供電系統的負荷情況,確定電池組的放電倍率,符合3h率、5h率或10h率放電,可以環境溫度為25℃左右,按10h率進行容量試驗。實施電池容量試驗時,把開關電源的浮充電壓設定為46V,用BMS監控電池組單體的電壓和保護,同時用直流鉗型表檢測電池放電電流是否正確,以確保用電設備供電安全。利用自身的電池BMS系統對電池組進行實時檢測數據并打印存檔。

　　(2)方法二:利用全在線充、放電智能設備進行

　　全在線充、放電智能設備能實現對一個直流供電系統并聯的兩組中的某一組電池進行在線放電和充電,以恒定電流對實際負荷進行在線放電至設定的截止電壓后,自動恢復充電,所以整個放電和充電過程中,被測電池組始終在線,同時鈦酸鋰電池組的BMS系統也起到了對電池組的二次保護功能。與離線放電有所不同的是,一旦市電中斷,該組電池還可以立即投入使用,而且整個系統上還有另一組電池時刻處于在線浮充備用狀態,使用此種放電與傳統的離線放電相比,可以使系統有盡可能多的備份電池容量,大限度地降低了放電過程中系統供電癱瘓風險。全在線設備在連接電池組時,只在正可以的進行操作,而不用拆卸電池組負可以的到直流供電系統的電池組保險,防止了操作不當而引起短路的風險;電池組放電結束后,能自動轉入充電恢復程序,不僅避免了離線容量試驗時電池組間因電壓差而造成的火花現象,而且還避免因另一組在線備用電池對該組電池的大電流反灌充電而壞了電池性能的發生。在線設備串聯單組電池的放電節能方式,是將電池組中的電能直接釋放到實際負載中,不像離線放電是將電能以熱量形式消耗,所以串聯在線設備對電池組放電方法達到了節能目的。

10 鈦酸鋰電池組的維護

　　(1)鈦酸鋰電池的運行環境要求

　　根據電池對環境的要求,室溫不宜超過60℃;避免陽光對電池直射,朝陽窗戶應作遮陽處理;確保電池組之間預留足夠的維護空間。

　　(2)鈦酸鋰電池使用意事項

　　通過動環集中監控系統與BMS實時對電池組的總電壓、電流、單體電壓、SOC、SOH、溫度進行監測。同時,通過電池監測裝置了解電池充放電曲線及性能,定期進行測量,發現故障及時處理。

　　(3)鈦酸鋰組經常檢查的項目

　　應經常檢查電池模塊的可以的柱連接線(條)是否松動;是否有損傷、變形或腐蝕等現象;連接處有無松動,電池模塊殼體有無損傷、滲漏和變形,電池及連接處溫升是否異常;BMS數據線接觸情況;電池組保護裝置的動作是否可靠;對電池組的輸出保險溫升檢查和信號保險進行告警實驗。根據廠家提供的技術參數和現場環境條件,通過BMS系統檢查電池組及單體電壓是否滿足要求,檢測開關電源對電池組間歇充電時的充電電流是否在要求的范圍內。檢測開關電源供電系統對電池組的充電電壓和限流值的設置是否正確。

　　(4)鈦酸鋰電池組正常運行的電壓要求

　　鈦酸鋰間歇式充電壓一般設置為單體電池:2.45～2.55V,也是鈦酸鋰電池組運行在可以的工作狀態。開關電源設置穩定工作電壓為53.9～56.1V。廠家技術說明書有特殊要求的,以廠家電池說明書為準,但必須滿足通信直流電源-48V寬電壓供電電壓的維護標準要求。

監控UPS電源應急供電15kVA電池的性能測試、容量試驗和現場安裝,日前在某地順利完成。驗證了本文所述內容的正確性。圖22為鈦酸鋰電池組的安裝現場。

監控UPS電源應急供電15kVA模式的選擇決定了監控系統的單相220V/230V/240V三相380V/400V/415V維護方式和成本，因此在監控UPS電源應急供電15kVA模式的選擇上應以方便性和有性為原則。從監控模式來看，目前市場上常見的UPS監控系統重要有兩種: