田 君

（國網(wǎng)襄陽供電公司信息通信分公司 湖北 襄陽 441000）

1 引言

電源作為信息通信系統(tǒng)的“心臟”，關(guān)乎全站設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。近年來，電力系統(tǒng)中蓄電池的運檢及維護(hù)工作越來越多，不僅給運維人員增加了工作量，同時無法做到24 小時無間斷巡檢，也給網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運行帶來不小的挑戰(zhàn)。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)研究智能蓄電池管理系統(tǒng)，對蓄電池組的各項運行參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行24 小時在線監(jiān)控和管理，并對蓄電池性能參數(shù)進(jìn)行診斷和分析，提高蓄電池的使用效率和可靠性。

2 目前蓄電池管理維護(hù)存在的問題

蓄電池是UPS 電源系統(tǒng)中重要的備用儲能單元，由于其固有的化學(xué)特性，運維人員需定期對電池進(jìn)行維護(hù)。然而在實際使用過程中，不少人錯誤地認(rèn)為，蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。目前，普遍存在運維不到位、針對性差、維護(hù)手段匱乏等問題，輕則出現(xiàn)電池質(zhì)量受損、壽命降低，不能達(dá)到后備供電的要求，重則出現(xiàn)蓄電池爆炸、失火事故等。

因此，科學(xué)有效地對蓄電池進(jìn)行智能監(jiān)控和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)和解決蓄電池系統(tǒng)中的隱患、提高蓄電池組的性能和安全，是蓄電池維護(hù)工作的重點，是保障蓄電池組穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，是提高機房供電系統(tǒng)可靠性的有效手段。

3 蓄電池運維管理的需求點

目前，運維人員需定期地進(jìn)行蓄電池電壓、內(nèi)阻測試和充放電測試。由于蓄電池維護(hù)工作操作復(fù)雜、工作量大、安全性低。從提升運維工作效率出發(fā)，智能化的蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)該為運維人員提供安全、實時、全面、智能化的蓄電池管理解決方案，主要需求體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）保障安全：人員安全、電池安全、設(shè)備可靠性高。

（2）數(shù)據(jù)實時：在線式監(jiān)控，定時快速提供預(yù)警信息和診斷結(jié)果。

（3）監(jiān)測全面：包含電池組和單體的電壓、內(nèi)阻、電流、溫度監(jiān)控，實現(xiàn)建立電池數(shù)據(jù)庫。

（4）智能分析：電池性能指標(biāo)健康度及診斷方法，集成到系統(tǒng)軟件中實現(xiàn)智能化分析。

4 蓄電池在線管理系統(tǒng)的設(shè)計

4.1 系統(tǒng)組成

本文介紹的智能蓄電池組在線管理系統(tǒng)由服務(wù)器、系統(tǒng)主機、蓄電池采集模塊和放電模塊組成，采用C/S 模式架構(gòu)，主要用于蓄電池常規(guī)運行和充放電操作維護(hù)時，對蓄電池組及單體蓄電池的電壓、內(nèi)阻、容量、溫度等主要性能指標(biāo)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集，并傳送到遠(yuǎn)端客戶機。

4.1.1 系統(tǒng)主機

系統(tǒng)主機由數(shù)據(jù)處理器、串口通道、顯示屏等組成。其中，處理器通過串口通道來與蓄電池監(jiān)護(hù)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并對電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過相關(guān)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)計算、處理、分析。一方面在顯示屏進(jìn)行顯示，另一方面對重要數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器進(jìn)行存儲，如若數(shù)據(jù)值超出安全范疇，則發(fā)出告警。

4.1.2 蓄電池組監(jiān)護(hù)模塊

可在線實時監(jiān)測每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻、充放電電流和溫度，并能對蓄電池進(jìn)行在線均衡維護(hù)；每一個監(jiān)控模塊可采集24 節(jié)蓄電池信息，具有多個協(xié)議的通信接口用于與I/O 及處理器通信。各模塊內(nèi)部做好冗余設(shè)置，模塊之間加強絕緣處理，強化系統(tǒng)的可靠性和安全性能。

4.1.3 恒流放電模塊

以0.1C10 的放電電流進(jìn)行遠(yuǎn)程核對性放電，準(zhǔn)確檢測蓄電池真實容量。

4.2 系統(tǒng)功能

“智能蓄電池組在線管理系統(tǒng)”具有統(tǒng)計分析、超標(biāo)報警、趨勢預(yù)測、故障診斷和充放電自動控制等功能，通過表格和柱狀圖兩種形式為用戶展現(xiàn)蓄電池運行狀態(tài)界面，通過充放電曲線為用戶展現(xiàn)蓄電池組的充放電過程，所有運行數(shù)據(jù)都可以導(dǎo)出、匯總、統(tǒng)計、分析，為用戶掌握蓄電池的運行狀態(tài)和性能預(yù)測提供了有效的手段。

4.2.1 在線監(jiān)測功能

系統(tǒng)通過現(xiàn)場設(shè)備及傳感器實現(xiàn)對蓄電池組的單體電壓、內(nèi)阻、組端電壓、充放電電流、溫度等各項數(shù)據(jù)的采集?，F(xiàn)場或后臺同時顯示數(shù)據(jù)及告警，實現(xiàn)在線自動監(jiān)測蓄電池組的各項運行數(shù)據(jù)及指標(biāo)。

4.2.2 蓄電池內(nèi)阻在線測試

系統(tǒng)采用分段式直流放電法在線測試每一節(jié)蓄電池內(nèi)阻，判斷蓄電池性能變化趨勢，延緩蓄電池失效。

采用直流內(nèi)阻測試方法，即給電池增加一個負(fù)載，測量由此產(chǎn)生的變化電壓和電流，可以通過電壓變化值除以電流變化值計算得到電池的內(nèi)阻。

4.2.3 蓄電池組容量測試功能

系統(tǒng)通過現(xiàn)場配置的專用放電模塊，采用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 724-2000，對蓄電池進(jìn)行0.1C10 核對性放電，測試電池組的實際容量。同時該模塊可實現(xiàn)對電池電壓動態(tài)放電測量每節(jié)電池負(fù)載能力，瞬間判斷電池特性。

4.2.4 完善的軟件功能

本系統(tǒng)在機房或者站點的設(shè)備將采集的電池狀態(tài)信息實時上傳到服務(wù)器和遠(yuǎn)端監(jiān)控臺，實時反饋蓄電池組的運行狀態(tài)及各項參數(shù)。該系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)處理技術(shù)，借助管理分析軟件和蓄電池失效判斷數(shù)學(xué)模型對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，判斷電池現(xiàn)有性能以及變化趨勢。同時，具有強大的報表服務(wù)功能，根據(jù)用戶需求提供各類技術(shù)文檔。

4.2.5 多種故障報警功能

電壓超限、溫度超限、電壓均差值超限等報警閥值自由設(shè)定；系統(tǒng)支持聲光報警，故障報警可采用短信息提示用戶等功能。

4.2.6 蓄電池性能分析

利用計算機管理分析監(jiān)控軟件，通過建立蓄電池診斷數(shù)學(xué)模型，并借助強大的數(shù)據(jù)處理能力，對蓄電池的多項測量結(jié)果進(jìn)行綜合計算分析，判別蓄電池性能，顯示所有電池性能棒圖[1-2]。

5 結(jié)語

“智能蓄電池組在線管理系統(tǒng)”可實現(xiàn)蓄電池24 小時網(wǎng)絡(luò)化、自動化的在線管理與監(jiān)控，測量數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，減少人工維護(hù)量；可通過多種告警手段，來提醒監(jiān)控人員進(jìn)行故障檢查和處理；可通過運行數(shù)據(jù)的分析，可以及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)隱患及其原因，為運維人員消缺提供幫助，能夠有效保護(hù)信息機房UPS 電源系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行。