1 浙江**蓄电池概述
“节能减排”目前已成为衡量企业未来可持续发展的重要指标。随着电信、银行以及大型企业业务的扩展，庞大的数据中心所带来的管理维护费用和不断攀升的电费已成为企业主管的一大难题。电气隐患是如何产生的？电能是如何消耗的？本文介绍数据信息中心基于导轨式安装电力监控仪表的电源监控管理方案。该方案主要由触摸屏、单相或三相交流信号采集单元、互感器构成，能对数据中心电源进行实时采集与显示电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、谐波和电能。2 电源管理系统宜选导轨式安装电力监控仪表安科瑞导轨式安装电力监控仪表采用DIN35mm导轨式安装结构、LCD显示，测量电能及其它电参量，可进行时钟、费率时段等参数设置，并具有电能脉冲输出功能；可用RS485通讯接口与上位机实现数据交换。该类型表具有体积小巧、精度高、可靠性好、安装方便等优点，性能指标符合国标GB/T 17215、GB/T 17883和电力行业标准DL/T614对电能表的各项技术要求，适用于政府**和大型公建中对电能的分项计量，也可用于企事业单位作电能管理考核。3 通讯机房浙江**蓄电池（数据信息中心）电源管理系统表计的选型方案 应用场合 型号 主要功能 电源进线 
DTSD1352-H （ADL-3000EH） 测量相电压、线电压、电流、有功功率（分相与合相）、无功功率（分相与合相）、视在功率（分相与合相）、功率因数（分相与合相）等；四象限电能计量；总谐波含量测量 大电流三相分支回路 DTSD1352 （ADL-3000E） 一次输入0-80A，测量相电压、线电压、电流、有功功率（分相与合相）、无功功率（分相与合相）、视在功率（分相与合相）、功率因数（分相与合相）等；四象限电能计量 小电流三相分支回路或单相分支回路 
ADL-300E 二次输入0-50mA,测量相电压、线电压、电流、有功功率（分相与合相）、无功功率（分相与合相）、视在功率（分相与合相）、功率因数（分相与合相）、有功电能及无功电能 
AMC16-3E3 9路单相（3路三相）I、U、P、Q、F测量；有功电能计量；18DI+1DO、RS485通讯接口、Modbus协议 AMC16-1E9 开关量采集 
ARTU-K32 32路开关量采集、SOE事件记录、RS485通讯接口、Modbus协议 4 通讯机房（数据信息中心）电源管理系统4.1 电源监控配电方案典型一次图见图1，由DTSD1352-H、DTSD1352、ADL-300E监控仪表及TPC7062KS触摸屏组成电力监控系统。 
图1 电源监控一次配电图4.2 组网结构图 系统采用三层网络分布式结构，子站直接由人机界面TPC7062KS屏进行监控、采集现场仪表，见图2。
图2电源监控组网结构图4.3 电源进线监控电源进线监控由显示触摸屏与DTSD1352-H组成。4.3.1 触摸屏触摸屏采用昆仑通态7英寸屏，型号为TPC7062KS，工作电源DC24V/30W，主要性能特点有，具有两个可同时使用的串行口，用于多台仪表通讯，可读取所有仪表采集得到的数据，并能在线设置仪表的变比。触摸屏采集得到的数据可通过RS232接口，以Modbus-RTU协议转发给其它设备（如计算机），若需采用RS485传输，需另行加配RS485-RS232转换器。触摸屏主要实现的功能是及时将各个仪表采集到的数据动态显示到人机交互界面，在需要报警的时候进行报警或报警数据存储上传，以及实时、历史报警显示等。所能存储的报警记录大于20000条。主要检测数据对象有母线电流、电压、功率、电能、母线谐波数据，各个支路电压、电流、功率、电能，及各个支路的分合状态。显示以数字显示、折线图、条形图为主，见图3。
图3 监控系统界面触摸屏安装为嵌入式，触摸屏面框尺寸226.5×163mm，开孔尺寸215×152mm。触摸屏也可选配其它厂家具有相同性能的产品。4.3.2 母线电参数检测仪表——DTSD1352-H仪表不需要工作电源，功耗≤3W；电压信号输入，220V/380V 50Hz；电流信号输入，不大于63A时直接输入，63A以上二次输入0~5A。主要功能有测量常规的三相交流电量，如相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等，其中功率与功率因数可同时检测分相与三相总的参量；电能有四象限电能，包括吸收有功电能，释放有功电能，感性无功电能，容性无功电能；以及测量电压、电流总谐波含量，用户可以方便的对供电电网质量进行分析。二次原理见图4，DTSD1352-H在电流不大于63A时可直接接入，不需要经过电流互感器，大于63A时采用二次输入0-5A。安装结构为DIN35mm导轨，见图5。
图4DTSD1352-H二次原理图
图5 DTSD1352-H仪表外形及尺寸4.4 支路监控支路监控有2种监控方案。4.4.1 大电流分支回路监控仪表DTSD1352该仪表主要监测电流大于63A的回路。仪表不需要工作电源，功耗≤2W；电压信号输入，0~300V/50Hz；电流信号输入，一次电流80A以下直接输入，80A以上二次输入0~5A。主要功能有测量常规的三相交流电量，如相电压、线电压、电流、有功功率（分相与合相）、无功功率（分相与合相）、视在功率（分相与合相）、功率因数（分相与合相）等；电能有四象限电能，包括吸收有功电能，释放有功电能，感性无功电能，容性无功电能；该仪表可用于1个三相回路中也可用于3个独立的单相回路。二次原理同DTSD1352-H，见图4。安装结构为DIN35mm导轨，见图6。
图6 DTSD1352仪表外形及尺寸4.4.2 小电流分支回路监控仪表 ADL-300E该仪表主要监测电流小于63A的回路。仪表工作电源，AC85~265V，功耗≤2W；电压信号输入，220V/380V 50Hz；电流信号输入，二次输入0~50mA。主要功能有测量常规的三相交流电量，如相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，其中功率与功率因数可同时检测分相与三相总的参量；电能计量包括有功电能及无功电能；该仪表可用于三相回路中也可用于3个独立的单相回路。用于三相回路的二次原理见图7，ADL-300E支持0.05A电流信号接入，电流互感器二次侧不允许接地。
测量模块
温度和湿度测量采用的是SHTll 传感器。该传感器采用独特的CMOsens TM 技术，将温湿度传感器、信号放大处理、A／D 转换、I2C 总线全部集成在一块芯片上，可直接与单片机接口。该芯片采用数字式输出，为编程提供了方便。光照度测量选用的是TAOS 公司生产的TSL2561光强度传感器。它具有数字式输出端口和标准I2C 总线接口，涵盖1～70 000 lx 的宽照度范围，非常适合户外环境下光照强度的测量，适用于太阳能发电系统。图2为传感器与AT89S52单片机的接口电路设计。
电源模块
电源模块提供了2种供电方式：
①当测试仪作为手持设备使用时，可直接使用3．6V 锂电池，经过DC—DC 电压转换芯片MAX756将电压升至5 V 后为单片机和外设供电。②当测试仪作为固定设备安装在太阳能发电现场时，可以采用太阳能供电。太阳能电池产生的12 V 电压通过稳压芯片LM7805后，得到稳定的5 V 电压输出，输出电压既可以为测试模块供电还可以通过充电电路为锂电池充电。图3是电源模块的硬件原理图。
充电电路
充电电路的核心器件采用专用充电芯片CN3058，它可以对单节磷酸铁锂可充电电池进行恒流／恒压充电。该器件内部集成有功率晶体管，使用时不需要设计外围电流检测和保护电路，适用于便携式的应用领域。图4为锂电池充电电路。其中LEDl 和LED2分别作为充电中和充电饱和两种状态的指示灯，R1在充电时起限流保护的作用；电容C1和C2采用的是多层陶瓷电容器（MLCC），能保证充电电路稳定工作。
[1] [2] 
寿命长：
采用铅钙合金极板，保证电池的浮充使用寿命，大电流放电性能好，恢复性强。
端子采用镀银铜片或铅锡端子或内螺纹端子，内阻小，输出功率高。
安全性能优：
密封性能好（不渗漏液体，无酸性气体溢出），自放电率低。
使用环境：
在－15摄氏度～50摄氏度温度范围内能使用。
使用温度范围宽：
铅酸电池可在-20摄氏度—50摄氏度的温度范围内使用，本公司自主研发的胶体电池可在-40摄氏度—70摄氏度的温度范围内使用。
自放电低：
使用耐腐蚀性好的特殊铅钙合金制成的板栅，把自放电控制在小，室温25摄氏度下储存，半年之内不用补充电
使用注意事项：
①蓄电池应在0℃～30℃的环境下储存，存放的蓄电池应每四个月应进行一次补充电；存放时间长不能超过一年，否则电池容量及寿命将会减小；
②蓄电池存放前应为满荷电状态，或者使用后对电池进行充电后再存放，不允
许放电后存放；
④蓄电池不可倒置使用，否则会有电解液漏出；
⑤不能将蓄电池放置于密封环境使用，否则会有爆炸的危险；
⑥蓄电池寿命终止时，应妥善处理，随意遗弃会造成环境污染；
⑦蓄电池重且外壳脆，搬运时应轻拿轻放，严禁翻滚和摔蓄电电池，同时注意不要使端子受外力；
⑧不能使用有机溶剂清洁蓄电池，否则会损伤壳体；
⑨蓄电池荷电出厂，不得试图拆卸蓄电池以避免发生危险，如不慎使蓄电池壳体破损而接触到酸液，请立即用大量清水冲洗，必要时，请立即就医。
1 UPS与EPS简介
(1)UPS(不间断电源)是Uninterruptible Power Supply的缩写,就是人们常说的不间断电源。市场上常见的UPS主要有在线式、在线互动式和后备式三种。
在线式UPS在市电正常时其输入电源经过整流/逆变后输出,同时对蓄电池浮充,市电中断时由蓄电池经逆变器向负载供电,即UPS的逆变器一直处于工作状态。后备式的UPS只有当市电中断时或电压低于170V时才启用逆变电路,正常时由市电直接输出,通常容量小于3kVA。后备式UPS的电压输出有较大的波动,在170～260V之间,采用高速继电器实现市电和蓄电池之间的转换,转换时间小于10ms。在线式UPS始终使逆变电路工作,其电压的稳定性高,基本上在220V(1±5%)范围内,蓄电池放电基本不存在转换时间;与市电旁路转换采用静态开关,转换时间可以达到μs级。UPS输出精度高、转换时间快,同时造价较高(约为EPS的两倍),在线式UPS工作时能耗较大,主机寿命较短,只有8～10年。
UPS
EPS
(2)EPS(应急电源)是Emergency Power Supply的缩写,是现代建筑安全保障设施的重要组成部分。一般情况是作为消防或生产在紧急情况下使用的电源。例如在人多、出口少、自然光源有限的高层建筑、商场、医院、地下防空工程等场合,一旦出现火灾或电网受到破坏时,照明消失一片漆黑,其后果不堪设想。同时消防队伍会因为缺少电源供应而无法施展救助工作,如此更加重了灾害的程度。如果拥有应急电源,将会减少损失,因此应急电源对现代社会的安全将发挥越来越重要的作用。
EPS工作原理有点类似于后备式的UPS,平时逆变器不工作,市电断电时才投入蓄电池后备供电。一般不对电源进行恒流、恒压处理。通常采用接触器转换,切换时间约为0.1～0.25s。其优点是结构较简单、造价较低、平时能耗小、无噪音、主机寿命长(15～20年),可适应于电感性、电容性及综合性负载,需要时可实现变频软启动。
在一些欧美国家,由于采用并网供电,电力充足,同时供电质量良好,加上用电设备规范,不会在电网上造成电网污染、互相干扰。因此,许多场合并不建议使用双变换在线式UPS,而是**使用节能型ECO(Economy Control Operation)工作状态下的UPS,即平时由市电供应负载,在市电不正常时,再由蓄电池经逆变器输出供电。在欧洲,此类具有节能工作状态的UPS称作CPS(Center Power Supply),其广泛采用的原因是:双变换工作方式的在线式UPS,在市电正常时,其AC→DC→AC的能量转换效率约为90%,而节能工作状态下的UPS(CPS、EPS)在市电正常时,其能量转换效率高达99%,而且并网市电的可用率可达99.99%以上,即只有0.01%的停电机率,因此使用CPS(EPS)供电,其节能效果是非常显著的。同时,EPS的逆变器处于待机状态,不输出功率,类似休眠状态。EPS的逆变器比UPS的逆变器使用寿命大大延长。
