一、概述
1.1 国内蓄电池使用现状
近十余年来，阀控式铅酸蓄电池（VRLAB）在许多不同领域被迅速推广应用。VRLAB电池 “免维护”的承诺，使其在新领域的推广和取代传统的防酸隔爆式电池起到举足轻重的作用。阀控铅酸蓄电池投入使用以来，由于其免维护性能，轻便，易于安装，使用年限比传统防酸隔爆式电池长等优点，很快在各行业及其他UPS应用场所中得到广泛应用。
但运行事实表明，无论是国内还是国外，VRLAB的实际使用情况并不令人乐观，阀控铅酸蓄电池在使用过程中都出现了一系列令用户失望和不放心的问题：VRLAB在使用3~4年后，大部份电池组很难通过容量检测，只有少数能超过6年。由于号称免维护，许多VRLAB蓄电池应用部门减少了蓄电池维护的人员和精力，而且对于此类蓄电池维护，经常缺乏训练有素的人员。很多情况下是在市电停电后才发现蓄电池放电容量达不到设计要求，甚至有的电池组的容量达不到额定容量的50%还在继续“工作”。
因此，VRLAB电池出现的故障类型和次数反而明显高于传统的蓄电池。传统蓄电池最基本的故障是正极板腐蚀引起正极活性物质丧失。而VRLAB电池产生故障的原因却很多，如板栅腐蚀及增长问题，甚至极柱从蓄电池盖突出造成酸雾泄漏；由于电池失水过多，甚至干涸而引发的一系列性能变坏的问题，如内阻增加，热失控等；电池性能不均匀，个别电池的提前失效问题或由于长期缺乏有效的性能监控及检测手段，导致直流系统事故时常发生，给企业安全运行造成极大的隐患甚至巨大损失。
2013年中国国家质监总局发布报告中国国内动力用蓄电池合格率只有79%，电池的现状一方面说明蓄电池的性能指标还有待提高，从设计和生产控制方面还需不断完善；另一方面，正确使用电池，加强状态监测管理非常必要，变事故后的处理为事故前的主动预防性状态监测检修管理，是全面提高电池安全应用水平的必选之路。
1.2 增设蓄电池故障预警仪的目的
蓄电池预警仪能实时把握电池在运行过程中的真实运行状态，确保蓄电池在任何时候均能提供足够的后备动力。具体体现在：
1）提升直流系统安全: 24小时实时监控，防止电池爆炸及燃烧,提前发现蓄电池组中的“害群之马”，确保安全生产，彻底远离安全隐患的烦恼！
2）降低生产运行成本:
a.采购阶段，及时发现新电池的质量缺陷
b.运行阶段，大幅减少人工现场维护的时间与成本
c.更换阶段，提取少数提前坏电池，延长整组电池寿命，降低更换成本
3）避免人员健康受到损害
减少不合格的蓄电池爆炸对人员造成的意外伤害
并实现：
1）由被动式的事故后处理转变为主动式的提前预警
2）由人工手动检查操作转变为自动化标准监测
3）将电池的运行维护简单化，变成“傻瓜式”可操作
1.3 系统概貌
本次改造为XX有限公司动力能源部所负责维护的10座高配站，分别是二热轧车间的35kV站、粗轧35kV站、精轧35kV站、卷曲35kV站，冷轧车间的酸扎高配室、热镀锌高配室、热镀铝锌高配室、电镀锡高配室、连退高配室、酸洗高配室，每组共由18节蓄电池组成，单节蓄电池电压为12V，容量为100AH。
本次技术改造主要为这十组蓄电池组加装蓄电池预警仪系统。
二、产品主要特点
2.1 产品设计思想
1) 准确测量
电池的运行参数主要受充电电源的控制，尤其是电池的浮充电压，直接影响电池的浮充使用寿命。世界最好的电池也不能长期工作在偏高（或偏低）的浮充电压下。浮充电压的测量要求系统具有高准确度，电池组串联后的高电压要求系统具有高抗共模性能。
在线测量每个单电池的内阻是系统的核心技术之一，测量准确度直接关系到分析的准确度。在线测量需要解决充电机和用电负载干扰的问题。对于大容量电池，电池内阻是微欧级小信号，常规的测量方式已经不能得到有意义的数值，系统采用了DSP（数字信号处理）技术实现了高精度测量。
2) 综合分析
以电池正确运行条件为核心依据，对系统电池的电压、内阻、电流和温度数据及其变化进行综合分析。
综合分析以上参数，可以发现电池组运行中发生的超越电池参数极限的事件，这些事件包括：充电电流过大、放电电流过大、电池组浮充电压高、电池组浮充电压低、电池组过放电、单电池浮充电压高、单电池浮充电压低、单电池过放电。
电池监测除发现电池的运行条件异常外，最重要的是要及时预报电池失效。根据国际标准，对内阻等参数的变化发生超限，必须尽快进行电池检查或维护。
3) 高可靠性
本系统应用于对可靠性要求很高的场合，要求保证系统长期稳定工作。
本系统应对用户设备不产生任何附加干扰，保证用户设备同监测系统共同长期稳定工作。
系统还应具有较好的容差和容错能力，避免误报警。
4) 可扩展和网络化
系统要满足蓄电池应用的大部分应用场合，包括电信、电力、UPS等不同电池配置的应用。可以根据电池的不同数量、不同规格和不同的摆放形式来灵活配置。
系统可扩展放电测试设备，自动完成放电测试。
网络化和信息化是电子设备的发展趋势，系统设计要有通讯接口和多种网络方案。
2.2 产品硬件介绍
系统由检测模块、转换模块、人机终端及相关软件，一个转换模块可接入最多240个检测模块，完成对不同只数和不同电压规格的蓄电池组的监测管理。
系统结构图
其中：
传感器模块用于检测电池内阻、电池电压、电池温度。每节电池配置一个电池检测模块。
转换器模块通过串行总线收集最多250只传感器模块数据，包括单电池内阻、单电池电压、单电池温度，和电池组充放电电流。并将这些数据传输到本地控制模块或远程电脑
控制模块可以用于就地人机界面操作，触摸屏显示，MOBBUS 接口。
三、蓄电池预警仪系统主要功能
1. 单体电压实时监测
2. 单体内阻在线测量
3. 电池组电压实时监测
4. 电池组充电/放电电流实时监测
5. 电池组工作环境温度实时监测
6. 电池组浮充电压高/低报警
7. 电池组放电电流过大报警
8. 电池组充电电流过大报警
9. 电池组深度放电报警
10.电池组浅度放电统计
11.电池组过放电报警
12.电池组中某单电池浮充电压失常报警
13.电池组中某单电池内阻异常报警
14.电池组中某单电池过放报警
15.电池组中某单电池开路报警
16.电池组中某单电池短路报警
四、蓄电池预警仪系统主要性能指标
1.电压测量
电池电压测量范围 0～3.0V、0～20V（单体、可选）
0～100V、0～500V（电池组、可选）
电压测量准确度 ±（0.2%RD＋0.1%FS）
2．电流测量
电流测量范围 0～100A、0～500A（也可选其它规格）
电流测量准确度 ±2%（与传感器有关）
3．内阻测量
内阻测量范围 0～50mΩ
内阻测量准确度 5%RD＋0.5%FS
4.工作环境
温度 5～45℃
湿度 ＜90RH%
5.监控软件
蓄电池预警仪系统软件配合MCXZJ蓄电池预警仪使用，能够实现包括：电池组的管理、参数设置、趋势分析、通讯设定、时间校正等功能。
用户可以利用该软件增加电池组，修改电池组属性、修改报警参数、校正系统时间，提取当前监测数据、提取历史监测数据，还可以对所有监测参量进行时间段趋势变化分析，生成曲线和图表，通过曲线可以直观分析出监测参量在某时间段的变化过程，通过直方图可以看出单体电池的不一致性等；生成的曲线和图表可以随时打印。
