針對無(wú)人平臺UPS蓄電池多次出現浮充電流過(guò)高的現象，介紹了UPS系統的結構和工作原理，通過(guò)應用霍爾電流傳感器，DCS組態(tài)，實(shí)現UPS蓄電池浮充電流遠程監控，異常電流故障報警，推動(dòng)了無(wú)人平臺的自動(dòng)化管理進(jìn)程。

 

 

       某海洋石油無(wú)人駐守采油平臺配備了1套 20kV·A的UPS裝置，自平臺投產(chǎn)以來(lái)UPS蓄電池多次出現浮充電流過(guò)高現象，造成蓄電池長(cháng)期處于異常高溫狀態(tài)，對UPS的正常使用造成較大影響，嚴重影響了采油平臺供電安全，同時(shí)可能引發(fā)設備損壞甚至火災等情況的發(fā)生，存在非常大的安全隱患。為避免該問(wèn)題引發(fā)的設備和安全隱患，為此投入了較大的人力和物力成本，增加了對無(wú)人平臺的巡檢頻次，定期檢測蓄電池浮充電流值，判斷蓄電池工作狀態(tài)。通過(guò)技術(shù)手段將蓄電池浮充電流信號遠程傳輸至中心控制室DCS，便于電流值實(shí)時(shí)監控、異常電流故障報警。

 

 

 

        該平臺配備的UPS裝置位于平臺夾層甲板的 應急開(kāi)關(guān)間內，其容量為20kV·A，由2臺UPS柜、1臺旁路電源柜、1臺負載分配柜及1組由170塊鎳鎘蓄電池組成的電池組，蓄電池組安裝在電池間，其主要器件包括整流器、逆變器、靜態(tài)轉換開(kāi)關(guān)、蓄電池等幾個(gè)部分。

        １）整流器。是將交流電轉換成為直流電的元件，整流器由其內部的微處理器控制，將從配電柜來(lái)的交流電整流成高質(zhì)量的直流電，經(jīng)過(guò)濾后再供給逆變器并給電池組浮充充電。 

       ２）逆變器。與整流器的作用相反，逆變器是將整流器變換的直流電再轉換成交流電，其電源來(lái)自整流器或電池，逆變的電流為負載提供所需要的高質(zhì)量、持久穩定的交流正弦波電壓。 

      ３）靜態(tài)轉換開(kāi)關(guān)。作用是防止正常電流與旁路電流切換時(shí)造成瞬間供電中斷并產(chǎn)生繼電器觸點(diǎn)拉弧、

打火等現象，轉換開(kāi)關(guān)采用靜態(tài)開(kāi)關(guān)后，其過(guò)渡時(shí)間大幅減小，在0.2mS以?xún)取?nbsp;

      ４）蓄電池組。主電源或整流器故障的情況下，蓄電池組作為后備電源工作并通過(guò)逆變器向負載供電。

 

 

        UPS系統蓄電池充放電的過(guò)程也是能量轉化的過(guò)程，在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，由電能轉化為蓄電池的化學(xué)能，主電源給負載供電以及給蓄電池充電，UPS系統蓄電池充電示意如圖1所示；當主電源突發(fā)停電時(shí)，由蓄電池的化學(xué)能轉化為電能，蓄電池放電為重要負載提供電源，以降低對生產(chǎn)的影響，UPS系統蓄電池放電示意如圖2所示。蓄電池*充電后，其容量足夠向所有由UPS供電的用電設備同時(shí)供電30min。

    

 

 

3.1 霍爾電流傳感器的工作原理   

 

        霍爾電流傳感器主要適用于交流、直流、脈沖等復雜信號的隔離轉換，通過(guò)霍爾效應原理使變換后的信號能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，具有響應時(shí)間快，電流測量范圍寬精度高，過(guò)載能力強，線(xiàn)好等優(yōu)點(diǎn)。

 

 

 

 

        霍爾電流傳感器可以直接將被測主回路電流轉換成按線(xiàn)性比例輸出的4～20mA直流電流信號。在應急配電間UPS配電柜蓄電池斷路器下口安裝一個(gè)霍爾電流傳感器，它的作用可以將蓄電池浮充電流轉化為可以被DCS模擬量卡件接受的4～20mA直流電流信號。

        在中心控制室上位機中定義新接入的4～20mA模擬量輸入通道進(jìn)行參數量程、報警值以及歷史趨勢組態(tài)，并將其分配到相應控制器中。使用畫(huà)面組態(tài)軟件進(jìn)行參數畫(huà)面圖形組態(tài)，下裝程序，實(shí)現UPS蓄電池浮充電流的中心控制室遠程監測功能。最后通過(guò)現場(chǎng)測量蓄電池浮充電流值與DCS人機界面顯示浮充電流值相對比，確認DCS采集數值準確。

 

        通過(guò)增設霍爾電流傳感器實(shí)現了對無(wú)人平臺UPS蓄電池浮充電流的采集，通過(guò)鋪設電纜、中心控制室組態(tài)等實(shí)現了DCS對蓄電池浮充電流的遠程在線(xiàn)監控，加強了對無(wú)人平臺重要設備的管理。

        蓄電池浮充電流運行數據遠程傳輸至DCS，方便了中心控制室值班人員第一時(shí)間監控蓄電池浮充電流值，同時(shí)通過(guò)設置參數報警值，當蓄電池浮充電流出現異常時(shí)，發(fā)出報警，便于第一時(shí)間得到信息，為應急處理問(wèn)題留下足夠的時(shí)間。該項目有效降低了無(wú)人平臺的巡檢頻次，減少了對無(wú)人駐守平臺管理的人力及物力成本，避免了浮充電流異常導致的蓄電池損傷甚至引發(fā)平臺火災等情況的發(fā)生，推進(jìn)了無(wú)人平臺的自動(dòng)化管理進(jìn)程。

 

 

         利用霍爾電流傳感器將蓄電池浮充電流轉化為可以被DCS模擬量卡件所接受的4～20mA電流信號，從而將UPS蓄電池浮充電流遠傳至DCS，操作員可以在DCS的操作畫(huà)面上快速、直觀(guān)地觀(guān)察浮充電流值。該項目有較強的理論依據以及硬件條件基礎，不僅具有非常高的應用價(jià)值，而且推廣意義廣闊，為今后現場(chǎng)設備的在線(xiàn)監測提供了實(shí)踐參考經(jīng)驗。

 

 

[1] 企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.6

[2] 于耀宗.海洋石油平臺UPS蓄電池浮充電流遠程監測方案[J].石油化工自動(dòng)化，2020(5):82-83. 

[3] 嚴棋.電力調度自動(dòng)化中UPS電源的應用探討[J].電子制作,2019,0(20):27-28.