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摘要：針對無人平台UPS蓄電池多次出現浮充電流過高的現象，介紹了UPS系統的結構和工作原理，通過應用霍爾電流傳感器，DCS組态，實作UPS蓄電池浮充電流遠端監控，異常電流故障報警，推動了無人平台的自動化管理程序。
關鍵詞：霍爾電流傳感器；UPS；蓄電池；DCS
1 概述
某海洋石油無人駐守采油平台配備了1套 20kV·A的UPS裝置，自平台投産以來UPS蓄電池多次出現浮充電流過高現象，造成蓄電池長期處于異常高溫狀态，對UPS的正常使用造成較大影響，嚴重影響了采油平台供電安全，同時可能引發裝置損壞甚至火災等情況的發生，存在非常大的安全隐患。為避免該問題引發的裝置和安全隐患，為此投入了較大的人力和物力成本，增加了對無人平台的巡檢頻次，定期檢測蓄電池浮充電流值，判斷蓄電池工作狀态。通過技術手段将蓄電池浮充電流信号遠端傳輸至中心控制室DCS，便于電流值實時監控、異常電流故障報警。
2 UPS的結構和工作原理
2.1 UPS的結構
該平台配備的UPS裝置位于平台夾層甲闆的 應急開關間内，其容量為20kV·A，由2台UPS櫃、1台旁路電源櫃、1台負載配置設定櫃及1組由170塊鎳镉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、靜态轉換開關、蓄電池等幾個部分。
１）整流器。是将交流電轉換成為直流電的元件，整流器由其内部的微處理器控制，将從配電櫃來的交流電整流成高品質的直流電，經過濾後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，逆變器是将整流器變換的直流電再轉換成交流電，其電源來自整流器或電池，逆變的電流為負載提供所需要的高品質、持久穩定的交流正弦波電壓。
３）靜态轉換開關。作用是防止正常電流與旁路電流切換時造成瞬間供電中斷并産生繼電器觸點拉弧、
打火等現象，轉換開關采用靜态開關後，其過渡時間大幅減小，在0.2mS以内。
４）蓄電池組。主電源或整流器故障的情況下，蓄電池組作為後備電源工作并通過逆變器向負載供電。
2.2 UPS系統蓄電池充放電工作原理
UPS系統蓄電池充放電的過程也是能量轉化的過程，在電網電壓工作正常時，由電能轉化為蓄電池的化學能，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；當主電源突發停電時，由蓄電池的化學能轉化為電能，蓄電池放電為重要負載提供電源，以降低對生産的影響，UPS系統蓄電池放電示意如圖2所示。蓄電池完全充電後，其容量足夠向所有由UPS供電的用電裝置同時供電30min。
3 霍爾電流傳感器在UPS蓄電池浮充電流遠端監測設計中的應用
3.1 霍爾電流傳感器的工作原理
霍爾電流傳感器主要适用于交流、直流、脈沖等複雜信号的隔離轉換，通過霍爾效應原理使變換後的信号能夠直接被DCS、AD、DSP、PLC、二次儀表等各種采集裝置直接采集，具有響應時間快，電流測量範圍寬精度高，過載能力強，線性好，抗幹擾能力強等優點。
3.2 霍爾電流傳感器技術參數
3.3 霍爾電流傳感器接入DCS
霍爾電流傳感器可以直接将被測主回路電流轉換成按線性比例輸出的4～20mA直流電流信号。在應急配電間UPS配電櫃蓄電池斷路器下口安裝一個霍爾電流傳感器，它的作用可以将蓄電池浮充電流轉化為可以被DCS模拟量卡件接受的4～20mA直流電流信号。
在中心控制室上位機中定義新接入的4～20mA模拟量輸入通道進行參數量程、報警值以及曆史趨勢組态，并将其配置設定到相應控制器中。使用畫面組态軟體進行參數畫面圖形組态，下裝程式，實作UPS蓄電池浮充電流的中心控制室遠端監測功能。最後通過現場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，确認DCS采集數值準确。
3.4 應用效果
通過增設霍爾電流傳感器實作了對無人平台UPS蓄電池浮充電流的采集，通過鋪設電纜、中心控制室組态等實作了DCS對蓄電池浮充電流的遠端線上監控，加強了對無人平台重要裝置的管理。