霍爾電流感測器在遠端監測的應用連續的充電ingUPS電池

摘要：針對無人平台UPS電池浮充電流多次過高的現象，本文介紹了UPS系統的結構與運作原理。透過應用霍爾電流感測器和DCS配置，實現了UPS電池浮動充電流的遠端監控和異常電流故障警報，從而促進了無人平台的自動化管理。

關鍵字：霍爾電流感測器；UPS；電池；DCS

1 概述

某海上無人值守石油生產平台配備一套20KVA UPS裝置。自該平台投入運作以來，UPS電池的浮動充電流多次過高，導致電池長期處於異常高溫狀態，嚴重影響UPS的正常使用，危及石油生產平台的供電安全，甚至可能造成設備損壞或火災，存在極大的安全隱患。為避免由此問題造成潛在的設備和安全隱患，相關部門投入了大量人力物力，提高了無人平台的巡檢頻率，並定期檢測電池的浮動充電流值以判斷電池的工作狀態。透過技術手段，將電池的浮動充電流訊號遠端傳輸至中央控制室的DCS系統，方便即時監控電流值並發出異常電流故障警報。

2 UPS的結構和工作原理

2.1 UPS的結構

平台上配備的UPS裝置位於平台夾層的緊急開關室內，容量為20kV·A。它由兩個UPS機櫃、一個旁路電源櫃、一個負載分配櫃和一個包含170節鎳鎘電池的電池組組成。電池組安裝在電池室內，其主要部件包括整流器、逆變器、靜態轉換開關、電池等。

1）整流器。它是將交流電轉換為直流電的元件。整流器由其內部微處理器控制，將配電櫃輸出的交流電整流成高品質的直流電，該直流電經過濾波後提供給逆變器，用於對電池組進行浮充。

2）逆變器。與整流器的功能相反，逆變器將整流器轉換來的直流電轉換為交流電，其電源來自整流器或電池。逆變器產生的電流為負載提供所需的高品質、穩定且持久的正弦波交流電壓。

3）靜態轉換開關。其功能是防止因正常電流和旁路電流切換而引起的瞬時電源中斷、繼電器接點電弧放電、點火等現象。採用靜態開關後，轉換開關的切換時間大幅縮短至0.2ms以內。

4）電池組。當主電源或整流器發生故障時，蓄電池可作為備用電源，並透過逆變器供電給負載。

2.2 UPS系統電池充放電的工作原理

UPS系統電池的充放電過程也是能量轉換過程。當電網電壓正常運作時，電能轉換為電池的化學能。主電源為負載供電並為電池充電。 UPS系統電池的充電流程圖如圖1所示；當主電源突然斷電時，電池的化學能轉換為電能，電池放電為重要負載供電，以減少對生產的影響。 UPS系統電池的放電流程圖如圖2所示。電池充滿電後，其容量足以同時為UPS供電的所有電器設備供電30分鐘。