ホール電流センサの遠隔監視への応用連続チャージingUPSバッテリー

概要：無人プラットフォームのUPSバッテリーの浮遊充電が頻繁に発生する現象に鑑み、UPSシステムの構造と動作原理を紹介する。ホール電流センサーとDCS構成の適用により、UPSバッテリーの浮遊充電の遠隔監視と異常電流障害警報を実現し、無人プラットフォームの自動管理プロセスを促進する。

キーワード: ホール電流センサ、UPS、バッテリー、DCS

1 概要

海上石油無人生産プラットフォームには、20KVAのUPS装置一式が設置されています。プラットフォームの稼働開始以来、UPSバッテリーの浮遊充電電流が何度も高すぎる状態になり、バッテリーが長時間異常高温状態になり、UPSの正常な使用に大きな影響を与え、石油生産プラットフォームの電源安全性に重大な影響を与え、設備の損傷や火災を引き起こす可能性があり、非常に大きな潜在的な安全上の危険があります。この問題によって引き起こされる潜在的な設備と安全上の危険を回避するために、多大な人的および物的コストが投入され、無人プラットフォームの検査頻度が増加し、バッテリーの浮遊電流値が定期的に検出され、バッテリーの動作状態が判断されています。技術的な手段により、バッテリーの浮遊充電電流信号は遠隔で中央制御室のDCSに送信され、電流値のリアルタイム監視や異常電流障害警報に便利です。

2 UPSの構造と動作原理

2.1 UPSの構造

プラットフォームに搭載されているUPS装置は、プラットフォーム中二階デッキの非常用配電室に設置されており、容量は20kV・Aです。UPSキャビネット2台、バイパス電源キャビネット1台、負荷分配キャビネット1台、および170個のニッケルカドミウム電池からなるバッテリーパックで構成されています。バッテリーパックはバッテリー室に設置されており、主な構成部品には整流器、インバータ、静止型切替スイッチ、バッテリーなどが含まれています。

1) 整流器。交流電流を直流電流に変換する素子です。整流器は内部のマイクロプロセッサによって制御され、配電盤からの交流電流を高品質の直流電流に変換します。この直流電流はフィルタリングされた後、インバータに供給され、バッテリーパックをフロート充電します。

2) インバータ。整流器の機能とは対照的に、インバータは整流器によって変換された直流を交流に変換します。その電源は整流器またはバッテリーから供給されます。インバータの電流は、負荷に必要な高品質で耐久性があり安定した交流正弦波電圧を供給します。

3）スタティックスイッチ。この機能は、通常電流とバイパス電流の切り替えによって発生する瞬時的な電源遮断、リレー接点のアーク放電、発火などの現象を防止するものです。スタティックスイッチの導入により、切り替えスイッチの遷移時間は0.2ms以内に大幅に短縮されます。

4) バッテリーパック。主電源または整流器に障害が発生した場合、蓄電池がバックアップ電源として機能し、インバータを介して負荷に電力を供給します。

2.2 UPSシステムのバッテリー充電と放電の動作原理

UPSシステムバッテリーの充放電プロセスは、エネルギー変換のプロセスでもあります。系統電圧が正常に機能している場合、電気エネルギーはバッテリーの化学エネルギーに変換されます。主電源は負荷に電力を供給し、バッテリーを充電します。UPSシステムバッテリーの充電図を図1に示します。主電源が突然停電した場合、バッテリーの化学エネルギーは電気エネルギーに変換され、バッテリーの放電により重要な負荷に電力が供給され、生産への影響が軽減されます。UPSシステムのバッテリー放電図を図2に示します。バッテリーが完全に充電されると、その容量はUPSによって給電されるすべての電気機器に30分間同時に電力を供給するのに十分です。