Применение датчика тока Холла для дистанционного мониторинга непрерывной зарядки аккумулятора ИБП.

Аннотация: Ввиду явления многократного чрезмерного плавающего заряда батареи ИБП беспилотной платформы, в данной работе представлены структура и принцип работы системы ИБП. Благодаря применению датчика тока Холла и системы DCS реализован дистанционный мониторинг плавающего заряда батареи ИБП и оповещение о неисправности, связанной с аномальным током, что способствует автоматизации процесса управления беспилотной платформой.

Ключевые слова: датчик тока Холла; ИБП; батарея; DCS

1. Обзор

На морской нефтедобывающей платформе, работающей в автономном режиме, установлен комплект источников бесперебойного питания (ИБП) мощностью 20 кВА. С момента ввода платформы в эксплуатацию ток плавающего заряда батареи ИБП неоднократно превышал допустимые значения, что приводило к длительному перегреву батареи и оказывало значительное влияние на нормальную работу ИБП, серьезно влияя на безопасность электроснабжения нефтедобывающей платформы и предотвращая повреждение оборудования или даже пожар, а также создавая серьезные потенциальные угрозы безопасности. Для предотвращения потенциальных угроз для оборудования и безопасности, вызванных этой проблемой, были вложены значительные средства на человеческие и материальные ресурсы, увеличена частота проверок беспилотных платформ, а также регулярно измеряется значение тока плавающего заряда батареи для оценки ее рабочего состояния. С помощью технических средств сигнал тока плавающего заряда батареи дистанционно передается в систему управления цепями (DCS) центральной диспетчерской, что обеспечивает удобный мониторинг значения тока в режиме реального времени и оповещение о неисправности, связанной с аномальным током.

2. Структура и принцип работы ИБП

2.1 структура УПС

Устройство бесперебойного питания (ИБП), установленное на платформе, находится в аварийном распределительном щите на антресольном этаже платформы и имеет мощность 20 кВ·А. Оно состоит из двух шкафов ИБП, одного байпасного силового шкафа, одного распределительного шкафа нагрузки и аккумуляторной батареи, состоящей из 170 никель-кадмиевых батарей. Аккумуляторная батарея установлена ​​в аккумуляторном щите, и ее основные компоненты включают выпрямитель, инвертор, статический переключатель, батарею и другие детали. 

1) Выпрямитель. Это элемент, преобразующий переменный ток в постоянный. Выпрямитель управляется собственным микропроцессором и преобразует переменный ток из распределительного щита в высококачественный постоянный ток, который фильтруется и затем подается на инвертор для поддержания заряда аккумуляторной батареи.

2) Инвертор. В отличие от выпрямителя, инвертор преобразует постоянный ток, вырабатываемый выпрямителем, в переменный, и источником его питания является выпрямитель или батарея. Ток инвертора обеспечивает нагрузку необходимым высококачественным, долговечным и стабильным синусоидальным напряжением переменного тока.

3) Статический переключатель. Его функция заключается в предотвращении мгновенных перебоев в подаче электроэнергии, искрения контактов реле, возгорания и других явлений, вызванных переключением между нормальным и обходным током. После установки статического переключателя время переключения значительно сокращается и составляет менее 0,2 мс.

4) Аккумуляторная батарея. В случае отказа основного источника питания или выпрямителя, накопительная батарея работает в качестве резервного источника питания и подает питание на нагрузку через инвертор.

2.2 Принцип работы системы ИБП: зарядка и разрядка аккумулятора

Процесс зарядки и разрядки батареи системы ИБП также является процессом преобразования энергии. Когда напряжение в сети работает нормально, электрическая энергия преобразуется в химическую энергию батареи. Основной источник питания подает питание на нагрузку и заряжает батарею. Схема зарядки батареи системы ИБП показана на рисунке 1; в случае внезапного отключения основного источника питания химическая энергия батареи преобразуется в электрическую, а разрядка батареи обеспечивает питание важных нагрузок, снижая влияние на производство. Схема разрядки батареи системы ИБП показана на рисунке 2. После полной зарядки батареи ее емкости достаточно для одновременного питания всего электрооборудования, питаемого от ИБП, в течение 30 минут.