Hệ thống giám sát Ắc quy

HỆ THỐNG GIÁM SÁT ẮC QUY

1. Giới thiệu chung

Trong các hệ thống điện, hệ thống ắcquy được xem là kho dự trữ năng lượng cho hệ thống. Theo thống kế, rủi ro khi nguồn điện dự phòng găp sự cố phần nhiều gặp phải do ắcquy bị lỗi mà không được phát hiện kịp thời.

Tại các nhà máy điện/trạm biến áp, hệ thống ắcquy được dùng như một nguồn dự phòng chính để cấp cho các tủ bảng điều khiển nhị thứ cũng như các động cơ điện. Hệ thống nguồn này có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo trì bảo dưỡng hệ thống cũng như những sự cố mất điện đột ngột, giúp cho các thiết bị bảo vệ, thiết bị đo đếm luôn làm việc an toàn, ổn định và tin cậy.

Sự phát triển công nghệ ngày càng nhanh, mạnh đã cho phép tạo ra những sản phẩm công nghệ giám sát thông minh, nhỏ gọn và đo được nhiều đại lượng quan trọng nhằm phục vụ công tác vận hành, bảo trì bảo dưỡng hệ thống nguồn ắcquy nói riêng và hệ thống nguồn nói chung.

2. Hệ thống giám sát ắc quy là gì?

Hệ thống giám sát ắcquy là hệ thống sử dụng các thiết bị công nghệ hiện đại được kết nối trực tiếp đến từng ắcquy nhằm giám sát các đại lượng, thông số tiêu chuẩn của ắcquy như:

Điện áp (U)
Dòng điện tức thời (I)
Nội trở ắcquy (Ohm)
Nhiệt độ ắcquy (^oC)
Nhiệt độ phòng (^oC)

Các đại lượng này được giám sát và lưu lại vào cơ sở dữ liệu để giúp cho kỹ sư, người vận hành có cơ sở đánh giá đưa ra các quyết định.

Hệ thống cho phép kết nối đến các hệ thống giám sát từ xa như SCADA/DCS cũng nhằm xử lý, thu thập số liệu.

3. Vì sao phải giám sát ắcquy

Ắcquy là phần tử quan trọng trong hệ thống nguồn, đặc biệt là nguồn dự phòng. Các Ắcquy có vai trò cung cấp điện năng mà nó tích được cho hệ thống nguồn để đảm bảo duy trì toàn bộ tải đều được cấp điện đầy đủ mà không bị gián đoạn.

Ắcquy là một thiết bị đặc biệt, nó được tạo nên từ các công nghệ hoá học, công nghệ vật liệu, công nghệ điện động… và được đóng kín. Cho nên, muốn sử dụng ắcquy lâu dài cần đo đạc, giám sát được các đại lượng biểu trưng. Việc giám sát ắcquy thường xuyên sẽ biết được tuổi thọ và sức khoẻ của ắcquy.

Ắcquy là thiết bị thường được tổ hợp lại với nhau để tạo thành một hệ thống nguồn lớn hơn. Tuy nhiên, việc yếu kém hay hỏng hóc một phần tử sẽ gây ảnh hưởng đến toàn bộ các phần tử còn lại do gánh nặng điện. Việc sớm phát hiện ra phần tử yếu kém hay hỏng cũng là vô cung quan trọng.

Ắcquy là một sản phẩm độc hại và tiềm ẩn khả năng cháy nổ nguy hiểm, việc giám sát nhiệt độ, hay các đại lượng dòng/ áp của ắcquy cũng để giảm rủi ro này.

4. Những lợi ích đem lại khi ắcquy được giám sát

Giảm chi phí bảo trì
- Các ắcquy được thay thế theo lịch trình dự kiến giúp khách hàng có thể chủ động lập kế hoạch mua sắm và có thể giảm được các chi phí phát sinh do phải thay thế khẩn cấp.
- Có khả năng truy cập từ xa giúp quản lý hiệu quả và không phải đi đến hiện trường.
- Giảm nhân công vận hành khi cần kiểm tra phóng/xả ắcquy.
Tăng tuổi thọ ắcquy
- Quản lý được các nguy cơ do đó làm giảm đáng kế các sự cố có thể xảy ra trong hệ thống.
- Giám sát từ xa kết hợp với kiểm tra thường xuyên giúp đánh giá hiệu quả và toàn diện tình trạng ắcquy để thay thế một cách hợp lý.
- Thay thế ắc quy bị lỗi, tránh được ảnh hưởng tới các ắc quy khác trong chuỗi.
Tăng độ ổn định cho hệ thống
- Đảm bảo nguồn điện dự phòng từ ắcquy luôn sẵn sàng.
- Giảm sự hiện diện, giảm các lỗi do sai sót của con người trong phòng ắc quy.
- Các nguy cơ và rủi ro sẽ giảm đáng kể do được quản lý một cách hiệu quả, hệ thống luôn được giám sát 24/7, các lỗi và nguy cơ tiềm ẩn được gửi đến người vận hành ngay lập tức thông qua các công cụ cảnh báo.
An toàn cho người sử dụng và thiết bị xung quanh
- Giảm các sự cố cháy nổ của ắcquy.
- Giảm sự độc hại của ắcquy tới sức khoẻ người vận hành do phải thường xuyên đi kiểm tra đo đạc.

5. Kiến trúc hệ thống giám sát ắc quy - Battery Monitoring System

Hệ thống Battery Monitoring System bao gồm các thành phần sau:

Phần cứng

Module quản lý trung tâm - Collection module
Sensor đo lường ắc quy - Cell Sensor
Module giám sát dòng điện và nhiệt độ môi trường – Temp & Current module
Các module đo lường khác (biến dòng, cảm biến nhiệt độ môi trường...)

Module quản lý trung tâm (Collection Module):

Module CM có thể kết nối tới các module đo lường ắc quy (CellCheck), module giám sát dòng điện chuỗi ắc quy, nhiệt độ môi trường (TC module) và giám sát được toàn bộ các thông số trong hệ thống ắc quy bao gồm:

Điện áp của từng ắc quy
Nội trở của từng ắc quy
Nhiệt độ của từng ắc quy
Dòng điện của chuỗi ắc quy
Nhiệt độ môi trường

Mỗi module CM có thể quản lý lên tới 4 chuỗi ắc quy, mỗi chuỗi lên tới 200 ắc quy. Các chức năng chính của CM module bao gồm:

Đọc các dữ liệu từ các CellCheck, TC module
Hiển thị các thông số theo thời gian thực thông qua màn hình LCD, nhật ký cảnh báo
Thiết lập các ngưỡng cảnh báo cho các thông số giám sát
Chức năng tự động cảnh báo: Trong trường hợp có sự cố, đèn LED sẽ nhấp nháy kèm theo âm thanh từ còi, tiếp điểm cảnh báo cũng được kích hoạt.
Có thể kết nối với máy tính quản lý thông qua cổng RS232, RS485 hoặc cổng mạng RJ45.
Có thể kết nối với các hệ thống quản lý giám sát thông qua giao thức Modbus RTU/ RS485.

Module đo lường Ắcquy (Cell Sensor):

CellCheck là module giám sát thông minh cho phép đo lường điện áp, nội trở và nhiệt độ của các khối đơn vị ắc quy.

Thông số kỹ thuật chi tiết:

Trên mỗi module CellCheck có 01 cổng J1 để kết nối tới ắc quy và cổng UART communication port (COM1, COM2) để có thể nối mạng các module CellCheck với nhau.

Module CellCheck được thiết kế nhỏ gọn, hợp lý để có thể gắn trực tiếp lên ắc quy.

Module giám sát nhiệt độ môi trường và dòng điện Ắcquy:

TC Module có khả năng giám sát dòng điện xạc, xả (charge & discharge) của chuỗi ắc quy và nhiệt độ môi trường.

Mỗi TC module có thể kết nối tới 01 biến dòng đo lường, 01 cảm biến nhiệt độ, đồng thời có thể kết nối với chuỗi các module CellCheck thông qua cổng UART communication port.

Phần mềm

Phần mềm BMDM được sử dụng để quản lý hệ thống ắc quy, cho phép giám sát thông số của thiết bị, thiết lập thông số cấu hình, phân tích, in và xuất dữ liệu:

Giám sát thông số của ắc quy theo thời gian thực