關于閥控式鉛酸蓄電池的監測維護分析

石亞偉

（重慶恩信科技有限公司 401121）

關于閥控式鉛酸蓄電池的監測維護分析

石亞偉

（重慶恩信科技有限公司 401121）

閥控式鉛酸蓄電池與過去的鉛酸蓄電池相比具有很多優點，而倍受用戶歡迎，特別是讓那些需要將電池配套設備安裝在一起（或一個工作間）的用戶青睞，例如UPS、電信設備、移動通信設備、計算機、摩托車等。但是其監測維護工作卻是一個值得深思的問題。本文主要分析了閥控式鉛酸蓄電池的運行維護問題，并探討內阻在線監測的蓄電池維護措施。

閥控式；鉛酸蓄電池；監測維護

當前，隨著我國電力、通信以及UPS等行業的高速發展，閥控式鉛酸蓄電池的使用也越來越廣泛，已經成為了很多行業的一種關鍵的后備直流電源保障，該電池的性能的好壞意義重大。由于VRLA電池的廣泛使用，這種電池的一些問題也不斷增多。例如，使用壽命短于預期的時間；有的電池失效會讓全組的電池效果全無；尤其難以預防且發現突然性的電池故障；電池放電測試的風險太大；因為現場條件的制約，手工檢測效果不理想，運行維護人員必須要有高水準的專業能力才能很好地分析測試數據；無人值守時需高昂的檢查費；蓄電池的監測管理方式不科學、效果不佳，難以及時準確判斷使用的合理性；有的存在電池管理功能的電源設備沒有真正發揮電池管理的作用。

從實際情況來看，不少蓄電池在三至四年的使用時間以后基本就無法順利通過容量檢測。而且在很多用戶在其使用過程中都難以做到定期檢查蓄電池，對于蓄電池的定期容量測試更是很少重視。甚至有時候還會出現此類情況，即蓄電池的放電容量在停電以后才注意到其設計要求不達標，不還有的電池組容量在額定容量不足50%的情況還依然持續運行。由此來看，按照用戶的實際需求及相關使用現狀，做好蓄電池的維護與監測工作將極大的影響到蓄電池的管理科學性。

1 閥控式鉛酸蓄電池在后備電源運行問題分析

1.1 蓄電池壽命不達標

在現實里，通常三年的時間就足夠讓蓄電池變得極為劣化，很少有用戶會使用蓄電池五年以上。究其原因，就是因為在蓄電池的使用過程中未能做到科學而有效的管理與維護，導致蓄電池在早期就顯現出劣化的痕跡，對于落后的電池又未能及時發現，由此造成蓄電池的劣化情況加劇，最終使得蓄電池提前報廢。

1.2 不了解蓄電池的運行和性能

要是落后的蓄電池出現在了蓄電池組里，那么為了縮小落后的差別，可以使用充電循環與深度放電兩種紡紗。如果缺乏先進的管理方式，不了解蓄電池內部諸如內阻、當前剩余容量等性能參數，那么就不可能在蓄電池運行維護中面對問題而一籌莫展。

1.3 單體電池的充電機制不完善

因為我國如今的直流系統充電機制很不成熟，電壓漂移的問題一直存在于實際工作中，這使得蓄電池一直都是浮充狀態，要是浮充電壓和正常范圍相符，那么蓄電池就會出現過充或者欠充的問題，而這個問題倘若長時間持續下去則會極大地影響蓄電池性能。

1.4 單體電池間缺乏平衡性

當下，眾多單體電池組成了蓄電池組。而在實際情況中，單體電池的內阻、充電電壓等情況之間的差別是很明顯的。尤其是處于浮充狀態時，其不平衡性問題就會更加可怕。有的落后電池充電無法完全，要是發現不及時或者處理不恰當，那么久會使之更加落后。這樣不斷重復，更會加劇補平衡性，從而讓落后電池失去效果，最終讓整組蓄電池很快就消耗完容量。

1.5 無人值守站點維護工作的管理監測不規范

網絡管理監測的科學方法的確實使得很多無人值守站點難以持續地維護蓄電池，要是不了解蓄電池的性能與運行狀況，那么維護力度的欠缺也就更明顯。很多維護管理工作都要依賴人工，并且這些專業水平較強的維護人員還要分析整理相關數據。

1.6 蓄電池的壽命及更換缺乏有效判斷根據

人們都想可以事先對蓄電池的壽命情況進行預判，以更好地把握更換蓄電池的時間。可是，如今人們并沒有十分有效的方式來判斷蓄電池的壽命期限，大多數人都只是按照多年的工作經驗去預判。因而，現實中通常是發現蓄電池放電容量比最低要求還低以后，才在放電時知道蓄電池的壽命已經使用完了。

2 如何在線監測蓄電池

從上述情況來看，人們可以運用網絡智能化的方式，積極監測蓄電內阻、放電電流、電壓以及溫度，以便于更加準確地知道蓄電池的健康情況，這也有助于及時找到落后蓄電池，并盡早地防止蓄電池故障產生，從而讓蓄電池的運行和維護更加準確、安全。

2.1 核心元件Sentinel傳感器模塊

蓄電池在線監測系統里的關鍵元件就是Sentinel，它能夠對連接的單體電池的三個和電池性能有關的主要參數進行測量，即阻抗、電壓與溫度，同時將之變成數字量，利用總線和控制器通信，從而傳輸數據和命令[1]。

2.1.1 溫度

在相關的國際標準中，固定型蓄電池在定期維護的過程里必須對溫度這個參數進行檢測。蓄電池壽命會因為溫度環境而備受英雄，25℃通常就是蓄電池的標準環境溫度，最佳的工作范圍是21℃以上、27℃以下。如果在低溫情況下工作，蓄電池放電容量會不符合額定容量要求，減少備用放電時間。反之，則會降低蓄電池壽命。在Sentinel中粘附蓄電池內部的溫度測量元件，以便于時刻監測電池溫度，防止電池過熱。

2.1.2 電壓

蓄電池以電壓作為重要運行參數，通過電壓監測檢查蓄電池的浮充電壓正確與否，判斷蓄電池有沒有存在過放電、過充電問題。單體電池正負極并接Sentinel，對蓄電池在各種情況下的端電壓進行實時測量，一般其范圍是在0.90～16VDc之間。單體電池組對Sentinel直接供電，既減少電流消耗，也不用外接工作電源。

2.1.3 內阻

要想更好地監測蓄電池失效情況，可以運用內阻測量來獲得有效參數。蓄電池容量的減少和電池的老化都可以通過內阻變化趨勢來了解。事實上，盡管充電機工作狀況沒有什么問題，但也無法完全肯定各個單電池的工作狀態就都正常，另外蓄電池容量特性也不一定是通過蓄電池端電壓來清楚地反映[2]。有的蓄電池可能容量下降極大，僅僅依靠浮充電壓的異同并不能對蓄電池的容量情況進行準確判斷。要定期把電池組進行放電，使蓄電池容量情況更清楚。如果發現了一些壽命即將終止的落后蓄電池，那么他除了給用戶提供非及時性信息，也沒有其它壽命備份意義。老化的蓄電池內阻與放電能力有千絲萬縷的聯系，電池容量的減少與內阻過高有很大關系。特別是蓄電池壽命還沒有到80%的情況就更加清楚了。保證蓄電池電壓的響應來源于蓄電池本身的能量層，通過LEM特有的算法，得到可靠的內阻測量，以檢測蓄電池的老化和潛在的失效問題。

2.2 LEM Sentinel蓄電池在線監測系統

LEM Sentinel蓄電池在線監測系統通過對蓄電池參數的在線測量，用RS 232或網絡（IP）實現PC與測量模塊的通信，由監測軟件對采集數據進行計算、分析，以圖型和狀態表的形式展現蓄電池的運行狀態。LEM Sentinel蓄電池在線監測系統功能如下：

2.2.1 測量

連續監測蓄電池充、放電全過程中的電流、電壓、溫度運行參數，定時監測蓄電池的內阻，并轉換為數字量。

2.2.2 通訊

通過串行總線實現Sentinel和控制器之間的通訊。每個控制器最多可接254個Sentinel，每個Sentinel擁有唯一的地址（ID），通訊方式靈活，控制器可以直接與PC連接，也可以通過以太網或局域網通訊的Webserver功能，讓用戶隨時隨地了解蓄電池的狀態。

2.2.3 分析

監測軟件對采集的蓄電池參數記錄、分析，以不同的工作模式（正常、放電、充電），用圖形與狀態表的形式反應不同的蓄電池健康狀況。

2.2.4 報警

對蓄電池的電壓、溫度、過充、過放等不正常的狀態，在監測軟件中有報警顯示的同時，控制器上會有相應的報警節點輸出，方便用戶接人報警系統。

2.3 LEM Sentinel蓄電池在線監測系統的好處

（1）實現對蓄電池運行中參數的實時、在線監測，對于可能發生的問題，做到提前判斷，及早預防，及時處理。

（2）測量數據重復性好，避免了人工測試數據的偶然性，實現蓄電池參數的連續測量，形成歷史數據記錄曲線。用戶根據運行參數的變化趨勢可以發現和預防蓄電池的缺陷。

（3）一次性安分布式安裝，模塊與蓄電池對應，現場布線簡單且工程成本低，降低電池壽命周期內的計劃性維護成本，減少人工與設備的大量重復投入，去除人工測量對人身以及電源系統安全帶來的不利因素，特別是減少蓄電池放電測試中中斷外電的情況[3]。

（4）配套軟件自動分析所監測的蓄電池各項參數，減少蓄電池維護對人員專業素質的苛刻要求。

（5）獨立的模塊使得監控非常靈活，相對于集中式監控產品來說在蓄電池數量少的地方更凸顯優勢，適應口前電力、通信等領域信息化、設備管理網絡化的需求。

（6）Sentinel采用了一個LEM定制的系統SoC；高度地集成確保了模塊更高的可靠性和抗干擾性能，模塊質保期五年。

（7）模塊采用脈沖電流放電法測量內阻，放電電流小，不但安全且對蓄電池不易造成傷害。模塊可以檢測單個電池的溫度，這是目前市場上的其他同類產品所罕見的。

[1]孫德剛.閥控式鉛酸蓄電池的使用、維護及保養[J].中國高新技術企業，2010（09）：65.

[2]劉幸福.閥控鉛酸蓄電池的運行及其維護[J].寧夏電力，2011（02）：37.

[3]趙蘇晉.閥控式鉛酸蓄電池VRLA的維護與監測[J].自動化博覽，2011（10）：118.

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2016-2-10