CN204694790U - 一种适用于核电厂ups系统的霍尔传感器故障监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于UPS系统技术领域，具体涉及一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置。本实用新型包括低电压继电器、正极保险、负极保险和信号控制回路电路板：低电压继电器的线圈正极通过正极保险连接在UPS系统蓄电池开关的一个上口接线端子上，低电压继电器的线圈负极通过负极保险连接在UPS系统蓄电池开关的另一个上口接线端子上，以采集蓄电池直流电压作为监视信号；低电压继电器作为监视元件，其输出端子连接信号控制回路电路板。本实用新型能够保证在UPS霍尔传感器故障的情况下，准确判别故障，及时发出就地和远方报警信号，以便维修人员及时处理故障，防止蓄电池发生过放电故障，保障重要负荷的安全稳定运行，提高UPS运行的可靠性。

Description

一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置

技术领域

本实用新型属于UPS系统技术领域，具体涉及一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置。

背景技术

不间断电源UPS(Uninterruptible Power Supply)的缩写，是核电站厂用电系统中的重要组成部分。UPS系统包括整流器、蓄电池和逆变器三个主要部分。在正常情况下，整流器给逆变器供电，逆变器给负荷供电，同时整流器给蓄电池充电；在厂用电失电的情况下，蓄电池作为独立电源不间断给逆变器供电，逆变器向核电站重要负荷提供安全可靠的供电电源，保证用电设备可靠而连续的工作。在UPS系统中，整流器的输出回路和蓄电池主回路各设计一个霍尔传感器，用于限制整流器输出的最大电流和蓄电池充电的最大电流，同时作为两个电流显示和内部计算的数据采集元件。

田湾核电站在正常运行期间，接连发生三次霍尔传感器故障情况，三次故障或是整流器输出回路霍尔传感器故障，或是蓄电池主回路霍尔传感器故障，或是整流器输出回路和蓄电池主回路霍尔传感器同时故障。三次霍尔传感器故障导致三组蓄电池过放电后严重硫化而提前报废。

经对比分析三次UPS霍尔传感器故障的结果发现：

(1)UPS所带蓄电池组均发生过放电现象；

(2)在蓄电池电压达到报警电压之前，UPS无任何报警；

(3)霍尔传感器故障时，相应的电流显示值高于正常值10倍以上，远高于霍尔传感器设定的限流值。

故障分析：整流器输出回路或蓄电池主回路霍尔传感器故障时，霍尔传感器二次输出值增大，远高于限流值，该值作为采集数据送到数据处理回路中进行数据计算。UPS数据处理回路判断为整流器输出电压过高导致整流器输出电流或蓄电池主回路电流过大，自动调整可控硅的触发脉冲，使整流器的输出电压调整到最低(低于蓄电池电压)。蓄电池电压高于整流器输出电压，蓄电池开始放电。因为在整个调整过程中UPS判断是一个正常调整过程，所以UPS在此期间不发任何报警，直到蓄电池放电达到报警电压时，UPS才发出报警信号，此时蓄电池已经过放电。

针对此类故障，图1虚框内所示的现有技术是在蓄电池主回路正极铜排26上并联了一根2.5mm²的导线396，同时导线穿过一个带有中间继电器的霍尔传感器元件A200。当整流器输出回路霍尔传感器P007或蓄电池主回路霍尔传感器P009故障时，蓄电池开始放电，并联导线396上流过分流电流。当分流电流大于5mA时，启动霍尔传感器元件A200附带的中间继电器，判断蓄电池在放电，输出闭合接点7和8，闭合接点7和8启动中间继电器A102，中间继电器A102给远方外接回路发送闭合接点9和10的信号到端子排，一般该信号与远方公共报警信号并联后送至主控室作为该UPS的公共报警信号。

经研究发现图1所示的现有技术存在以下缺陷：

(1)无法定量准确判别故障：在该技术方案中，无论UPS容量是否相同，A200的启动电流均为5mA。UPS的容量不同，蓄电池主回路正极铜排26的截面积不同，但与铜排并联的导线396均是2.5mm²，对于不同容量的UPS来说，导线396流过的直流电流与蓄电池正极铜排26中流过的电流是不成比例的，大容量的UPS正极铜排26的导体截面积大，流过的直流电流反而小。当大容量UPS负荷电流较小时，整流器输出回路霍尔传感器P007或蓄电池主回路霍尔传感器P009故障，蓄电池会发生小电流放电，流过并联导线396的电流会很小，可能小于5mA，此时该设计回路将无法判别蓄电池在放电，影响到故障的及时消除，导致蓄电池的硫化情况将更加严重；

(2)故障信号单一：只有远方公共报警信号，当主控室出现批量信号时，可能延迟故障的及时排除，同时也不利于现场巡视时及时发现故障。另外，UPS就地显示面板没有报警信号，不利于维修人员快速的判别故障和及时消除故障；

(3)维修困难：该设计增加的霍尔传感器元件A200一旦故障，维修、更换该霍尔传感器时，需要UPS停机，断开导线396的一端接线端子。增加了UPS不必要的停机时间，增加了核电厂重要负荷事故停电的风险。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题为：提出一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，保证在UPS霍尔传感器故障的情况下，能够准确判别故障，并及时准确发出就地和远方报警信号，以便维修人员及时处理故障，防止蓄电池发生过放电故障，保障重要负荷的安全稳定运行，提高UPS运行的可靠性。

本实用新型的技术方案如下所述：

一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，包括低电压继电器、正极保险、负极保险和信号控制回路电路板，其中，低电压继电器的线圈正极通过正极保险连接在UPS系统蓄电池开关的一个上口接线端子上，低电压继电器的线圈负极通过负极保险连接在UPS系统蓄电池开关的另一个上口接线端子上，以采集蓄电池直流电压作为监视信号；低电压继电器作为监视元件，其输出端子连接信号控制回路电路板。

作为优选方案：低电压继电器输出的报警信号接入至信号控制回路电路板的备用回路，每个备用回路对应面板上的一个备用报警指示灯，当低电压继电器输出的报警信号启动时，面板上相应的报警指示灯灯光点亮，同时启动公共报警回路；公共报警回路启动后，UPS面板上的公共报警指示灯点亮，远方公共报警信号继电器动作，发送报警信号至远方监控回路。

作为优选方案：低电压继电器定值取蓄电池组失去整流器充电电压3-5分钟后的电压值，低电压继电器U1定值优选为230V。

作为优选方案：正极保险F1和负极保险F2规格为5A。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，利用采集蓄电池电压作为判据，监测整流器输出回路或蓄电池主回路霍尔传感器故障的方法，能够定量判别故障，并可及时准确地发送就地和远方报警信号，有利于维修人员及时处理故障，防止蓄电池过放电的情况发生，保障了UPS下游重要负荷的安全可靠供电；

(2)本实用新型的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置经图2所示试验验证表明：在整流器退出(蓄电池为逆变器供电)运行3分钟左右时间，蓄电池电压达到230V，低电压继电器U1动作，UPS显示面板上“DC VOLTAGE ABNORMAL”灯点亮报警，公共报警指示灯点亮报警，远方公共报警信号继电器动作，远方监控回路的UPS公共报警信号报警。

附图说明

图1为现有技术中的UPS系统霍尔传感器故障监测装置；

图2为本实用新型的UPS系统霍尔传感器故障监测装置。

图中，A030-整流器，A032-逆变器，P007-整流器输出回路霍尔传感器，P009-蓄电池主回路霍尔传感器，Q004-蓄电池开关，26-蓄电池主回路正极铜排，27-蓄电池主回路负极铜排，396-正极铜排并联导线，A200-霍尔传感器元件，A102-中间继电器，7、8-霍尔传感器元件输出接点，9、10-中间继电器输出接点，2、6-蓄电池开关上口接线端子，1、5-蓄电池开关下口接线端子，U1-低电压继电器，F1-正极保险，F2-负极保险，11、14-低电压继电器输出端子，A1-信号控制回路电路板，15、16-信号控制回路电路板端子排位置序号，Q1-辅助开关，21、22-辅助开关端子，101-第一导线，102-第二导线，103-第三导线，104-第四导线，105-第五导线，106-第六导线，107-第七导线，108-第八导线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置进行详细说明。

如图2虚框内所示，本实用新型的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，包括低电压继电器U1、正极保险F1、负极保险F2和信号控制回路电路板A1：低电压继电器U1的线圈正极通过正极保险F1连接在UPS系统蓄电池开关Q004的一个上口接线端子2上，低电压继电器U1的线圈负极通过负极保险F2连接在UPS系统蓄电池开关Q004的另一个上口接线端子6上，以采集蓄电池直流电压作为监视信号；低电压继电器U1作为监视元件，其输出端子连接信号控制回路电路板A1。

本实施例中，第一导线101的一端接至蓄电池开关Q004的上口接线端子2上，第一导线101的另一端接至正极保险F1的左端，第二导线102的一端接至蓄电池开关Q004的上口接线端子6上，第二导线102的另一端接至负极保险F2的左端；第三导线103的一端接至正极保险F1的右端，第三导线103的另一端接至低电压继电器U1线圈端子“+”，第四导线104的一端接至负极保险F2的右端，第四导线104的另一端接至低电压继电器U1线圈端子“-”；第五导线105和107的一端连接在低电压继电器U1的输出端子11上，第五导线105的另一端连接至辅助开关Q1的端子21上，第七导线107另一端连接至信号控制回路电路板A1的端子排位置15上；第六导线106和108的一端连接在低电压继电器U1的输出端子14上，第六导线106的另一端连接至辅助开关Q1的另一个端子22上，第八导线108另一端连接至信号控制回路电路板A1的端子排位置16上。本实施例中，所用导线均为截面为1.5mm²的多股导线。

蓄电池放电作为霍尔传感器故障情况下的基本故障现象，蓄电池放电期间的蓄电池电流方向、电流大小和蓄电池电压可以作为故障判据采集变量。由于蓄电池电流方向、电流大小容易受到UPS负荷大小的影响而存在不确定性，因此蓄电池电流方向、电流大小不适合作为故障判据。而蓄电池放电期间蓄电池电压是持续下降的，所以，蓄电池电压可以作为故障判据，间接实现对UPS霍尔传感器故障情况的监测。本实用新型在蓄电池开关Q004的上口接线端子2和6采集蓄电池直流电压作为监视信号，利用直流低电压继电器U1作为监视元件。

利用直流低电压继电器U1作为监视元件可实现定量判别故障，电压定值范围：0-500VDC连续可调。考虑到厂用大负荷电动机启动过程中拉低厂用电系统母线电压时，低电压将迫使整流器瞬时停运，此时蓄电池电压值将瞬时降低(整流器正常输出电压为236V)，瞬时电压值一般为232V～235V。低电压继电器U1的定值需要躲过此瞬时电压，以避免低电压继电器U1频繁动作报警。因此，低电压继电器U1定值取蓄电池组失去整流器充电电压3-5分钟后的电压值，本实施例中低电压定值为230V。

UPS中，信号控制回路电路板A1包括备用信号在内的所有信号与面板上的报警指示灯一一对应。任一支路信号报警启动，面板上的报警指示灯灯光点亮，同时启动公共报警回路。公共报警回路包括就地公共报警指示灯和远方公共报警信号。因为信号控制回路电路板A1接入信号为开接点，所以本申请中低电压继电器U1的输出信号取一对开接点，即输出端子11和14。

霍尔传感器故障后，蓄电池电压降低，当蓄电池电压降低到230V时，低电压继电器U1失电，输出一对开接点信号，即接线端子11和14的信号，到信号控制回路电路板A1的备用回路1，备用回路1即端子排位置15和16，点亮面板的备用回路1报警指示灯，该报警信号在本实施例中称作“DCVOLTAGE ABNORMAL”。同时启动公共报警回路，UPS面板上的公共报警指示灯点亮，远方公共报警信号继电器动作，发送报警信号至远方监控回路。

为防止低电压继电器U1电压线圈短路造成直流回路短路，同时方便更换和维修，本实施例中在低电压继电器U1前增加一组5A的直流正极保险F1和直流负极保险F2。当低电压继电器U1需要更换、维修时，断开正极保险F1和负极保险F2，低电压继电器U1可在不影响UPS正常运行的情况下进行更换、维修。

为避免蓄电池放电后的再充电前期由于蓄电池电压低产生报警信号，本实施例增加一个辅助开关Q1，可根据蓄电池充电的实际情况投退低电压继电器报警信号。辅助开关Q1闭合时，低电压继电器U1报警信号退出，辅助开关断开时，低电压继电器U1报警信号投入。

Claims (5)

1.一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，包括信号控制回路电路板(A1)，其特征在于：还包括低电压继电器(U1)、正极保险(F1)和负极保险(F2)，其中，低电压继电器(U1)的线圈正极通过正极保险(F1)连接在UPS系统蓄电池开关(Q004)的一个上口接线端子(2)上，低电压继电器(U1)的线圈负极通过负极保险(F2)连接在UPS系统蓄电池开关(Q004)的另一个上口接线端子(6)上，以采集蓄电池直流电压作为监视信号；低电压继电器(U1)作为监视元件，其输出端子连接信号控制回路电路板(A1)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，其特征在于：低电压继电器(U1)输出的报警信号接入至信号控制回路电路板(A1)的备用回路，每个备用回路对应面板上的一个备用报警指示灯，当低电压继电器(U1)输出的报警信号启动时，面板上相应的报警指示灯灯光点亮，同时启动公共报警回路；公共报警回路启动后，UPS面板上的公共报警指示灯点亮，远方公共报警信号继电器动作，发送报警信号至远方监控回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，其特征在于：低电压继电器(U1)定值取蓄电池组失去整流器充电电压3-5分钟后的电压值。

4.根据权利要求3所述的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，其特征在于：低电压继电器(U1)定值为230V。

5.根据权利要求1或2所述的一种适用于核电厂UPS系统的霍尔传感器故障监测装置，其特征在于：正极保险(F1)和负极保险(F2)规格为5A。