การประยุกต์ใช้เซนเซอร์กระแสฮอลล์ในการตรวจสอบระยะไกลของต่อเนื่องชาร์จกำลังทำของแบตเตอรี่ UPS

บทคัดย่อ: เนื่องจากปรากฏการณ์ที่การชาร์จแบตเตอรี่ UPS แบบลอยตัวของแพลตฟอร์มไร้คนขับมีปริมาณสูงเกินไปหลายครั้ง จึงได้มีการนำเสนอโครงสร้างและหลักการทำงานของระบบ UPS การประยุกต์ใช้เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์และการกำหนดค่า DCS ช่วยให้สามารถตรวจสอบการชาร์จแบตเตอรี่ UPS แบบลอยตัวและแจ้งเตือนกระแสไฟฟ้าผิดปกติจากระยะไกลได้ ซึ่งส่งเสริมกระบวนการจัดการแพลตฟอร์มไร้คนขับโดยอัตโนมัติ

คำสำคัญ: เซ็นเซอร์กระแสฮอลล์; UPS; แบตเตอรี่; DCS

1 ภาพรวม

แท่นผลิตน้ำมันนอกชายฝั่งแบบไร้คนควบคุมติดตั้งอุปกรณ์ UPS ขนาด 20KVA นับตั้งแต่เริ่มใช้งาน กระแสชาร์จแบบลอยตัวของแบตเตอรี่ UPS สูงเกินไปหลายครั้ง ทำให้แบตเตอรี่อยู่ในสภาวะอุณหภูมิสูงผิดปกติเป็นเวลานาน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อการใช้งาน UPS ตามปกติ ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยของแหล่งจ่ายไฟของแท่นผลิตน้ำมันอย่างรุนแรง อาจทำให้อุปกรณ์เสียหายหรือเกิดเพลิงไหม้ได้ และยังมีความเสี่ยงด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างมาก เพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายที่อาจเกิดขึ้นกับอุปกรณ์และความปลอดภัยจากปัญหานี้ จึงมีการลงทุนด้านบุคลากรและวัสดุจำนวนมาก เพิ่มความถี่ในการตรวจสอบแท่นผลิตแบบไร้คนควบคุม และตรวจวัดค่ากระแสชาร์จแบบลอยตัวของแบตเตอรี่เป็นประจำเพื่อประเมินสถานะการทำงานของแบตเตอรี่ สัญญาณกระแสชาร์จแบบลอยตัวของแบตเตอรี่จะถูกส่งไปยัง DCS ของห้องควบคุมส่วนกลางจากระยะไกล ซึ่งสะดวกต่อการตรวจสอบค่ากระแสและการแจ้งเตือนกระแสไฟฟ้าผิดปกติแบบเรียลไทม์

2 โครงสร้างและหลักการทำงานของ UPS

2.1 โครงสร้างของ UPS

อุปกรณ์ UPS ที่ติดตั้งบนแท่นติดตั้งอยู่ในห้องสวิตช์ฉุกเฉินบนชั้นลอยของแท่น มีความจุ 20 กิโลโวลต์·เอเคอร์ ประกอบด้วยตู้ UPS สองตู้ ตู้จ่ายไฟบายพาสหนึ่งตู้ ตู้จ่ายโหลดหนึ่งตู้ และชุดแบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม 170 ก้อน ชุดแบตเตอรี่ติดตั้งอยู่ในห้องแบตเตอรี่ และส่วนประกอบหลักประกอบด้วยวงจรเรียงกระแส อินเวอร์เตอร์ สวิตช์ถ่ายโอนไฟฟ้าสถิต แบตเตอรี่ และส่วนประกอบอื่นๆ

1) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า (Rectifier) ​​คืออุปกรณ์ที่แปลงกระแสไฟฟ้าสลับเป็นกระแสไฟฟ้าตรง เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้านี้ถูกควบคุมโดยไมโครโปรเซสเซอร์ภายใน เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับจากตู้จ่ายไฟฟ้าให้เป็นกระแสไฟฟ้าตรงคุณภาพสูง ซึ่งจะถูกกรองและจ่ายไปยังอินเวอร์เตอร์เพื่อชาร์จแบตเตอรี่แบบลอยตัว

2) อินเวอร์เตอร์ อินเวอร์เตอร์ทำหน้าที่แปลงกระแสไฟฟ้าตรง (DC) ที่แปลงจากวงจรเรียงกระแสให้เป็นกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ต่างจากหน้าที่ของวงจรเรียงกระแส โดยแหล่งพลังงานจะมาจากวงจรเรียงกระแสหรือแบตเตอรี่ กระแสไฟฟ้าของอินเวอร์เตอร์จะจ่ายแรงดันคลื่นไซน์ AC ที่มีคุณภาพสูง ทนทาน และเสถียรตามที่ต้องการให้กับโหลด

3) สวิตช์ถ่ายโอนแบบคงที่ ทำหน้าที่ป้องกันการหยุดจ่ายไฟทันทีและการเกิดอาร์กที่หน้าสัมผัสรีเลย์ การจุดระเบิด และปรากฏการณ์อื่นๆ ที่เกิดจากการสลับระหว่างกระแสปกติและกระแสบายพาส หลังจากใช้สวิตช์แบบคงที่แล้ว เวลาในการเปลี่ยนผ่านของสวิตช์ถ่ายโอนจะลดลงอย่างมากภายใน 0.2 มิลลิวินาที

4) ชุดแบตเตอรี่ ในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟหลักหรือวงจรเรียงกระแสขัดข้อง แบตเตอรี่สำรองจะทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรองและจ่ายไฟให้กับโหลดผ่านอินเวอร์เตอร์

2.2 หลักการทำงานของการชาร์จและการปล่อยประจุแบตเตอรี่ของระบบ UPS

กระบวนการชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ของระบบ UPS ก็เป็นกระบวนการแปลงพลังงานเช่นกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าของกริดทำงานตามปกติ พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานเคมีของแบตเตอรี่ แหล่งจ่ายไฟหลักจะจ่ายไฟให้กับโหลดและชาร์จแบตเตอรี่ แผนภาพการชาร์จแบตเตอรี่ของระบบ UPS แสดงไว้ในรูปที่ 1 ในกรณีที่แหล่งจ่ายไฟหลักดับกะทันหัน พลังงานเคมีของแบตเตอรี่จะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า และการคายประจุแบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้กับโหลดที่สำคัญเพื่อลดผลกระทบต่อการผลิต แผนภาพการคายประจุแบตเตอรี่ของระบบ UPS แสดงไว้ในรูปที่ 2 หลังจากชาร์จแบตเตอรี่เต็มแล้ว ความจุของแบตเตอรี่จะเพียงพอที่จะจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้พลังงานจาก UPS เป็นเวลา 30 นาทีในเวลาเดียวกัน