基于模擬量監控的遠程蓄電池容量在線測試方法

黃勇達

（溫州市創力電子有限公司，浙江 溫州 325015）

蓄電池作為備用電源在通信供電系統中起著極其重要的作用。在交流供電系統失電或其它事故狀態下，蓄電池是提供電力供應的重要保障，是整個通信供電系統的最后一道保障。蓄電池組一旦出現問題，會造成設備停運及其它重大運行事故。通信基站分布廣、數量多，每年運營商都要投入大量的人力、物力、財力從事基站蓄電池的維護工作，因此，采用在線方式對蓄電池容量測試進行預估，進一步加強蓄電池的維護管理，提高蓄電池的運行質量，保證通信局（站）的供電安全，有效延長蓄電池的使用壽命，成為運維部門急待解決的問題。

遠程蓄電池在線測試系統通過實時監測蓄電池運行情況，及時發現落后電池，并估算蓄電池組的剩余容量，判斷蓄電池是否需要維護和更換；該系統平臺建立了蓄電池組的健康狀況情況表，方便隨時查看蓄電池組的健康狀況，最大限度地減少電池故障引發的基站通訊異常。

1 遠程蓄電池容量在線測試技術實現原理

1.1 蓄電池容量測試技術原理

本次容量測試項目使用的設備主要采用高速和高精度的AD轉換器進行測量。該轉換器可快速地獲取電壓及電流的數據，當市電停電電池離線放電時，在開始放電的幾分鐘內可對蓄電池電壓曲線的變化率進行跟蹤，獲取大量數據，經過模型計算即可測試出蓄電池的容量。

模型記錄了大量的歷史數據，對不同廠商、不同品牌和不同型號的電池數據進行分類，同時在電池型號的基礎上還要對電池在不同的溫度、不同的放電電流下的數據再次進行分類，在系統內部建立強大的基礎數據庫。本數據庫模型積累了公司十幾年在電池維護中獲取的數據，并融合了國內幾十位電源專家的蓄電池維護經驗與要求。系統在開始計算時通過查找內部的基礎數據獲得電池的內部參數，同時把當前采集的數據如：某一時段電壓曲線的變化率代入內部函數估算出電池容量。

對采集設備的要求：

采集速度要快，一秒鐘達到一千次以上。

采集精度要高，需要達到萬分之五的精度以上。

1.2 蓄電池電導測試技術原理

本項目電導（或內阻）測量采用正弦波方式：在電池二端施加一個正弦波交流信號（電流約1 A，頻率約為10 Hz），通過測得電壓、電流的變化，以交流電流分量與交流電壓分量之比，計算得到電池的交流電導（或者內阻）。電導（或內阻）測試方法快速簡便，并可實時在線測試，有助于發現失效電池，尤其對電池是否失水的檢測比較敏感，對于快速了解電池性能及其變化，發現落后電池具有重要的參考意義。

1.3 系統軟件分析

系統軟件通過前端采集模塊實時采集設備中的高精度數據到系統，形成一個實時分析數據庫；同時系統會啟動數據分析模塊。數據分析模塊首先把實時數據作為參數通過內部基礎數據庫進行一系列計算得出各種各樣的電池參數信息，其次它通過歷史維護數據對當前的電池參數進行綜合分析，計算出各參數的權重值，最后通過權重查表的方式計算了每個電池的容量信息，并把容量信息回寫到分析結果數據庫。在放電的整個過程中不斷地重復上面的計算過程，進行放電曲線擬合來進行容量預估算。

2 遠程蓄電池容量在線測試技術創新點

蓄電池容量在線測試技術的新特點。

（1）采用高速及高精度的AD轉換器對電池的參數進行測量，在電池放電的短時間內即可測試出電池的容量。

（2）首次實現對24節電池的電導實時在線測量。以往蓄電池的電導只能通過便攜式設備進行定期的測量。

（3）本測試系統在底端存儲歷史數據，最大存儲數據容量可達到5000多條，存儲放電曲線50次，一方面，可克服模擬量監控系統數據采集頻率低的缺陷；另一方面，可解決由于網絡傳輸數據丟失的現象。

（4）本測試系統可利用由于停電引起的放電數據來對電池的容量及特性進行分析，估算出電池的實際容量及時發現落后電池。

系統采用蓄電池精細化管理方案，可帶來以下好處。

（1）可以對蓄電池的生命周期的一些參數進行管理，如：從蓄電池的投入使用、維護過程（記錄），同時系統還會分析這種品牌的使用年限、更換信息等與蓄電池的生命周期相關的參數。

（2）可以對超過維護期限但又未放電的蓄電池進行統計，并自動提醒維護人員。

（3）系統可以遠程控制基站電源，實現蓄電池的充放電維護。

（4）增加不同廠商性能對比，為設備選型和維護提供可分析的基礎數據。

（5）可以跟蹤電池的電導歷史數據變化，精確地定位電池的好壞。

3 結 論

綜上所述，通過實時監測蓄電池的運行參數（單體電壓、總電壓、充放電電流、環境溫度、標測溫度、組容量、單體容量、電導等），綜合測量判斷電池性能及變化趨勢以及顯示報警功能，系統軟件結合創力蓄電池容量預估模型，可以有效解決遠程蓄電池遠程維護問題，減少維護人員下基站做容量測試的次數，提高網絡運維護部門的維護效率，為基站維護信息化、網絡化、智能化打下良好基礎。

［1］ JRand D A.閥控式鉛酸蓄電池［M］.北京：機械工業出版社2007.