Ứng dụng cảm biến dòng điện Hall trong giám sát từ xaliên tụcsạcđangcủa pin UPS

Tóm tắt: Trước hiện tượng sạc nổi ắc quy UPS của nền tảng không người lái quá nhiều lần, cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống UPS được giới thiệu. Thông qua ứng dụng cảm biến dòng điện Hall và cấu hình DCS, việc giám sát từ xa tình trạng sạc nổi ắc quy UPS và cảnh báo lỗi dòng điện bất thường được thực hiện, giúp thúc đẩy quá trình quản lý tự động nền tảng không người lái.

Từ khóa: Cảm biến dòng điện Hall; UPS; Pin; DCS

1 Tổng quan

Một giàn khai thác dầu khí ngoài khơi không người trực được trang bị một bộ thiết bị UPS 20KVA. Kể từ khi giàn khai thác đi vào hoạt động, dòng điện sạc nổi của ắc quy UPS đã nhiều lần ở mức quá cao, khiến ắc quy luôn ở trạng thái nhiệt độ cao bất thường trong một thời gian dài, ảnh hưởng lớn đến việc sử dụng UPS bình thường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn cung cấp điện của giàn khai thác dầu khí, có thể gây hư hỏng thiết bị hoặc thậm chí là hỏa hoạn, tiềm ẩn những nguy cơ an toàn rất lớn. Để tránh những nguy cơ tiềm ẩn về thiết bị và an toàn do vấn đề này gây ra, chúng tôi đã đầu tư rất nhiều chi phí về nhân lực và vật lực, tăng tần suất kiểm tra các giàn khai thác không người trực, thường xuyên phát hiện giá trị dòng điện sạc nổi của ắc quy để đánh giá tình trạng hoạt động của ắc quy. Thông qua các biện pháp kỹ thuật, tín hiệu dòng điện sạc nổi của ắc quy được truyền từ xa đến DCS của phòng điều khiển trung tâm, thuận tiện cho việc theo dõi giá trị dòng điện và cảnh báo lỗi dòng điện bất thường theo thời gian thực.

2 Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của UPS

2.1 Cấu trúc của UPS

Thiết bị UPS được trang bị trên giàn khoan được đặt tại phòng chuyển mạch khẩn cấp trên tầng lửng của giàn khoan, có công suất 20kV·A. Thiết bị bao gồm hai tủ UPS, một tủ nguồn bypass, một tủ phân phối tải và một bộ ắc quy gồm 170 pin niken cadmium. Bộ ắc quy được lắp đặt trong phòng ắc quy, các thành phần chính bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ biến tần, bộ chuyển mạch tĩnh, ắc quy và các bộ phận khác.

1) Bộ chỉnh lưu. Đây là bộ phận chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Bộ chỉnh lưu được điều khiển bởi bộ vi xử lý bên trong để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều từ tủ phân phối thành dòng điện một chiều chất lượng cao, sau đó được lọc và cung cấp cho bộ biến tần để sạc pin.

2) Bộ biến tần. Trái ngược với chức năng của bộ chỉnh lưu, bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều (DC) được bộ chỉnh lưu chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều (AC), và nguồn điện của nó đến từ bộ chỉnh lưu hoặc ắc quy. Dòng điện của bộ biến tần cung cấp cho tải điện áp xoay chiều dạng sóng sin chất lượng cao, bền bỉ và ổn định theo yêu cầu.

3) Công tắc chuyển mạch tĩnh. Chức năng của nó là ngăn ngừa hiện tượng mất điện tức thời, hồ quang điện tiếp xúc rơle, đánh lửa và các hiện tượng khác do chuyển đổi giữa dòng điện bình thường và dòng điện bypass. Sau khi sử dụng công tắc tĩnh, thời gian chuyển mạch của công tắc chuyển mạch được giảm đáng kể, chỉ còn 0,2ms.

4) Bộ pin. Trong trường hợp nguồn điện chính hoặc bộ chỉnh lưu bị hỏng, pin lưu trữ sẽ hoạt động như nguồn điện dự phòng và cung cấp điện cho tải thông qua bộ biến tần.

2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống sạc và xả ắc quy UPS

Quá trình sạc và xả của ắc quy hệ thống UPS cũng là quá trình chuyển đổi năng lượng. Khi điện áp lưới hoạt động bình thường, năng lượng điện được chuyển đổi thành năng lượng hóa học của ắc quy. Nguồn điện chính cung cấp điện cho tải và sạc ắc quy. Sơ đồ sạc ắc quy hệ thống UPS được thể hiện ở Hình 1; Trong trường hợp mất điện đột ngột của nguồn điện chính, năng lượng hóa học của ắc quy được chuyển đổi thành năng lượng điện và quá trình xả ắc quy cung cấp điện cho các tải quan trọng để giảm thiểu tác động đến sản xuất. Sơ đồ xả ắc quy của hệ thống UPS được thể hiện ở Hình 2. Sau khi ắc quy được sạc đầy, dung lượng của ắc quy đủ để cung cấp điện cho tất cả các thiết bị điện được UPS cấp điện trong 30 phút cùng một lúc.