Источник резервного питания постоянного тока ИРПТ-ЗЭС — Завод «ЭНЕРГОСИСТЕМЫ»

По результатам анализа рынка используемых систем постоянного тока, работающих в комплексе с аккумуляторными батареями, выявлено, что достаточно часто аккумуляторные батареи выходят из строя ранее заявленного срока эксплуатации. Предположительная причина — несоответствие зарядно-выпрямительных устройств заявленным характеристикам для данного типа используемых аккумуляторных батарей. Решением проблемы может стать применение новой разработки специалистов нашего предприятия — это ИРПТ ЗЭС (далее ИРПТ).

Дополнительное включение ИРПТ в существующие системы не нарушает их штатной работы и не оказывает влияние на встроенные зарядно-выпрямительные устройства и уже используемые аккумуляторные батареи.

Рекомендуем использовать ИРПТ ЗЭС в комплекте с аккумуляторными батареями для более корректной эксплуатации оборудования, при заменах отслуживших или вышедших из строя аккумуляторных батарей в существующих системах ИБП, СОПТ и др. системах постоянного тока.

Применение ИРПТ также увеличит время автономной работы существующих ИБП, штатных систем оперативного постоянного тока СОПТ, шкафов оперативного тока ШОТ, ШУОТ, АУОТ и др. устройств, где применяются аккумуляторные батареи (АБ) в качестве резервного источника энергии. ИРПТ подключается к существующим системам бесперебойного энергоснабжения без вмешательства в их работу, достаточно только подключиться к шинам постоянного тока резервируемых устройств. Постоянное напряжение, время автономной работы, тип аккумуляторных батарей, конструктивные параметры определяются заказом. В базовом варианте ИРПТ выпускаются в шкафах с размерами, Д,Ш,В, мм – 800х600х2000 или 600х600х1400. Для увеличения мощности ИРПТ допускают параллельное соединение шкафов, объединение в группы в любом количестве.

ИРПТ имеет встроенное зарядно-выпрямительное устройство для содержания аккумуляторных батарей и собственную систему контроля внутреннего состояния батареи. Зарядно-выпрямительное устройство обеспечивает стандартные зарядные характеристики в соответствии с заданными графиками для применяемого типа батарей.

Основные функции ИРПТ:

• заряд и подзаряд АБ;
• ускоренный и выравнивающий заряды АБ;
• температурная компенсация напряжения заряда АБ;
• контроль напряжения и выходного тока АБ;
• контроль тока заряда и разряда АБ;
• контроль асимметрии АБ;
• автоматизированный и ручной ТЕСТ АБ, СТРЕСС-ТЕСТ АБ;
• контроль и выравнивание (система балансировки) параметров аккумуляторной батареи КНМ-ЗЭС, заряд номинальным током конкретного моноблока в цепи батареи, защита отстающего аккумулятора от глубокого разряда в автономном режиме, контроль внутреннего сопротивления моноблоков, стресс-тест для контроля емкости и физической пригодности аккумуляторов (автоматизированный тест нагрузочной вилкой).

Система КНМ-ЗЭС предназначена для контроля и автоматического выравнивания параметров моноблоков аккумуляторных батарей различных типов. Данная программа обслуживания батареи похожа на Технологию управления зарядом батарей Advanced Battery Management (ABM) от фирмы EATON, но была реализована раньше и отличается от ABM логикой, набором функций и предназначена для систем постоянного тока.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ ИРПТ

Для управления режимами работы, задания параметров, ввода данных и отображения информации в ИРПТ применяется сенсорная операторская панель компании Weintek MT8071iE 7” — 800×480 — 16 млн. цветов.

Рис. 1. Пример отображения информации на сенсорной панели управления.

Тест АБ с отображением графиков работы

Рис. 2. Пример отображения графика режима ТЕСТ батареи на реальную нагрузку.

Температурная компенсация напряжения заряда — «ТК ЗЭС». Графики зависимости напряжения заряда от температуры различных типов батарей, могут значительно отличаться. Линейная зависимость, заложенная в промышленных DC-контроллерах не всегда устраивает производителей аккумуляторов и для того, чтобы обеспечить нелинейную зависимость они рекомендуют регулировать напряжение вручную. На удаленных подстанциях метод ручной регулировки проблематичен, поэтому в панель управления зарядно-выпрямительных устройств «ЗЭС» включена универсальная программа температурной компенсации напряжения заряда.

Пользователь может выбрать аккумуляторную батарею из списка, изменить существующие параметры, либо создать новую батарею в соответствии с «Руководством по эксплуатации аккумуляторов». При создании новой батареи устанавливается несколько точек соответствия выходного напряжения и температуры, при этом формируется график, по которому выпрямительное устройство будет отрабатывать задание. Новые данные записываются в энергонезависимую память и после перезагрузки панели управления график восстанавливается. Данная система позволяет отказаться от регулировки напряжения в диапазоне допустимой температуры. При стандартной (линейной) температурной компенсации и низкой температуре, напряжение заряда может превысить предельно допустимое напряжение нагрузки, пользователь может ограничить это напряжение на уровне допустимого.

Рис. 3. Пример отображения графика функции температурной компенсации напряжения заряда АБ.

Система предназначена для контроля и автоматического выравнивания параметров моноблоков аккумуляторных батарей различных типов.

Содержит набор инструментов для удаленного контроля и управления зарядом аккумуляторов в цепи батареи. В состав системы входят разработанные нашими специалистами специализированные электронные модули и собственное программное обеспечение.

Рис. 4. Пример отображения графиков функции выравнивания параметров  (система балансировки) моноблоков АБ.

Система КНМ ЗЭС имеет следующие функции:

• Контроль степени заряженности моноблоков в процентах;
• График изменения напряжения каждого моноблока аккумуляторной батареи;
• Автоматическое выравнивание напряжения моноблоков батареи в режиме постоянного подзаряда;
• Заряд номинальным током конкретного моноблока в цепи батареи кнопкой на сенсорной панели или удаленного терминала;
• Защита отстающего аккумулятора от глубокого разряда в автономном режиме;
• Контроль внутреннего сопротивления моноблоков;
• Стресс-тест для контроля емкости и физической пригодности аккумуляторов (автоматизированный тест нагрузочной вилкой);
• Сигнализация о необходимом вмешательстве обслуживающего персонала при отключенном автоматическом режиме.

Система КНМ ЗЭС обеспечивает выбор настраиваемых параметров на сенсорной панели для различных типов и технологий применяемых аккумуляторных батарей в соответствии с характеристиками и нормами по эксплуатации поставляемых АБ.

Контроль степени заряженности моноблоков в процентах

При последовательном соединении аккумуляторов, надежность батареи зависит от каждого элемента. Контроль напряжения асимметрии групп аккумуляторов, напряжения батареи в целом и даже напряжения каждого аккумулятора в режиме подзаряда не даёт полной гарантии исправности батареи.

Никакой многолетний опыт не поможет оперативно оценить состояние элементов батареи, собрать данные, прокрутить в голове двухэтажные физические формулы и сделать вывод с учетом нелинейных зависимостей параметров разных типов аккумуляторов, текущих показаний внутреннего сопротивления моноблоков и температуры помещения. Для контроллера с мощным процессором эта задача вполне выполнима.

График изменения напряжения каждого моноблока аккумуляторной батареи

Регистрация данных с точностью до 0,01В в течение 24 часов с дискретностью 2 секунды, позволяет визуально контролировать процессы заряда, разряда, а также просадку и восстановление напряжения каждой банки при толчковых нагрузках.

Автоматическое выравнивание напряжения моноблоков батареи в режиме постоянного подзаряда, с точностью до ±0,02В

При эксплуатации аккумуляторной батареи, неизбежно возникает дисбаланс напряжений из-за разности внутреннего сопротивления отдельных моноблоков. В начальном периоде эксплуатации батареи этот дисбаланс незаметен, но уже через несколько месяцев внутреннее сопротивление каждого элемента меняет свое первоначальное значение. В результате возникает дисбаланс напряжений заряда, некоторые моноблоки оказываются незаряженными, другие перезаряженными. Оба варианта губительно влияют на общее состояние батареи и, со временем, могут привести к необратимым последствиям, например, к тепловому разгону аккумуляторов или сульфатации отдельных моноблоков. Функция выравнивания напряжения моноблоков в режиме подзаряда батареи позволяет поддерживать напряжение каждого моноблока в заданном пользователем «коридоре» в соответствии с рекомендациями производителей аккумуляторов. Для стабилизации плавающего напряжения достаточно тока заряда или разряда до 1А.

 Рис. 6. Процесс выравнивания напряжения.

Необходимо для быстрого заряда отстающего моноблока в экстренных ситуациях или при замене моноблока.

Защита отстающего аккумулятора от глубокого разряда в автономном режиме

Защита от глубокого разряда методом контроля напряжения всей батареи не обеспечивает защиту отстающего моноблока от разряда до нуля. Чтобы избежать неминуемой аварии включается режим заряда разряженного аккумулятора энергией соседних аккумуляторов.

Рис. 7. Процесс спасения разряженного аккумулятора при питании от батареи.

Ручной режим предназначен для сравнения текущих показаний с заявленным производителем (эталоном) и определения степени износа моноблоков.

Измерение в автоматическом режиме необходимо для определения полученной или затраченной энергии (Дж) для точного определения степени заряженности.

Стресс-тест для контроля физической пригодности аккумуляторов

По сути это автоматизированный тест нагрузочной вилкой. Оператор подключает обесточенные провода к моноблокам в любом порядке, «ассистент» ловит момент, с небольшой выдержкой подключается встроенная нагрузка, отсчитываются установленные секунды, отключается нагрузка записываются данные и выводится результат — ток разряда, степень заряженности, падение напряжения при разряде.

 Рис. 8. Стресс-тест для контроля физической пригодности аккумуляторов

На лицевой панели блока может быть установлена светодиодная индикация состояния моноблоков. Контроль и управление устройством осуществляется с сенсорной панели расположенной на двери шкафа ИРПТ. Связь с АСУТП осуществляется по протоколу Modbus RTU и Modbus TCP, имеются сухие контакты критического состояния батареи и отсутствия цепи батареи. Возможен удаленный контроль с мобильных устройств с IOS, Android или Windows.

Калибровка измерителей

В процессе эксплуатации, в отдельных случаях, может потребоваться калибровка измерителей. При возникновении разницы показаний напряжения батареи и суммы напряжений моноблоков, система включит «Критический режим» и предложит выполнить следующие действия:

1. Отключить разъем кабеля измерителей;
2. Подключить калибровочный модуль;
3. Нажать кнопку на сенсорной панели.

Процесс калибровки происходит автоматически и занимает некоторое время. При завершении процесса на экране сенсорной панели появляется сообщение, после которого можно отключить калибровочный модуль и подключить кабель измерителей.

Примечание: На практике калибровка пока не требовалась.