一種UPS蓄電池組維護系統的設計與實現

浙江建設職業技術學院 王振華 徐星亮 王瑾烽

UPS電源系統在外部電源斷電時通過蓄電池組為負載供電，通常大容量的UPS系統為了保障續電時間都帶有多組蓄電池組，蓄電池組中的蓄電池在工作過程中長期處于浮充充電狀態，而UPS主機通常沒有對蓄電池組進行自動放電與維護的功能，故而導致蓄電池實際使用壽命大大縮短且故障率升高。本文中設計了一種UPS電源蓄電池組的維護系統，特別適用于帶有多套蓄電池組的UPS系統及野外無人值守的UPS系統，能有效提高蓄電池組維護水平，延長蓄電池使用壽命，提高蓄電池組的維護效率。

1 系統總體設計

本文中設計的UPS蓄電池組維護系統，整個系統包括：云平臺、現場控制器、遠程終端、UPS主機、蓄電池組、現場控制切換電路、蓄電池數據采集模塊、環境數據采集模塊。系統可通過云平臺與現場控制器的通訊，遠程采集工作現場UPS電源與蓄電池組的實時數據，監控與調整現場電池組的運行狀態。用戶通過云平臺與現場控制器的協作控制，不僅可以實現對蓄電池組的手動放電、手動切除、手動投入運行，而且可以遠程調整蓄電池組的維護策略，可以實現蓄電池組的按指定策略自動放電，可以實現多蓄電池組的輪流交替運行，避免所有蓄電池組都長期處于浮充狀態。

圖1 蓄電池組維護系統總體框圖

2 控制系統硬件構成

本文中現場控制器采用三菱FX3U-32MR型PLC控制器來實現，并配有有人物聯公司USR-PLCNET510型云網關來與云平臺通訊，該型網關可直接與設備廠家提供的有人云平臺方便地實現數據采集與監控。現場控制器配有串口通信模塊，通過串口分別直接與UPS主機、蓄電池數據采集模塊、環境數據采集模塊通訊，采集UPS主機與現場實時數據。另外，現場控制器的輸出模塊直接控制圖2中各個動作開關的工作，根據云平臺的指令與現場實時情況，分別通斷圖2中的各個工作開關。

圖2 現場控制電路框圖

3 軟件系統的控制流程

軟件系統的控制流程主要分為手動工作狀態與自動工作狀態：

3.1 手動工作狀態

現場控制器執行遠程終端通過云平臺發出的控制指令，完成現場指定開關的通斷工作。

3.2 自動工作狀態

（1）自動放電過程：云平臺根據系統設定的維護策略，結合分析現場實時數據，通過選擇斷開UPS主機輸入開關，讓UPS進入蓄電池工作模式來實現蓄電池組對負載的放電。

（2）蓄電池組輪替工作：云平臺根據系統設定的維護策略，結合分析現場實時數據，通過選擇斷開相應的蓄電池組工作開關，讓相應的蓄電池組先行脫離UPS直流回路，從而避免該蓄電池組長期處于浮充充電狀態，通過輪流通斷各個蓄電池組的工作開關，系統可實現多蓄電池組的輪替工作。

小結：本文中設計的蓄電池維護系統相比于現有系統具備了以下的改進：能實現對蓄電池組的開展遠程監控與維護操作；具備蓄電池組遠程手動維護與遠程自動維護兩種功能；能實現蓄電池組的按照指定策略輪替工作，延長蓄電池使用壽命；蓄電池組的維護策略可通過云平臺實現遠程動態調整。