一種智能蓄電池在線管理系統的研究與分析

田 君

（國網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的“心臟”，關乎全站設備的安全穩定運行。近年來，電力系統中蓄電池的運檢及維護工作越來越多，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，也給網絡的穩定運行帶來不小的挑戰。因此，基于現有技術研究智能蓄電池管理系統，對蓄電池組的各項運行參數及狀態進行24 小時在線監控和管理，并對蓄電池性能參數進行診斷和分析，提高蓄電池的使用效率和可靠性。

2 目前蓄電池管理維護存在的問題

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

因此，科學有效地對蓄電池進行智能監控和維護，發現和解決蓄電池系統中的隱患、提高蓄電池組的性能和安全，是蓄電池維護工作的重點，是保障蓄電池組穩定運行的關鍵，是提高機房供電系統可靠性的有效手段。

3 蓄電池運維管理的需求點

目前，運維人員需定期地進行蓄電池電壓、內阻測試和充放電測試。由于蓄電池維護工作操作復雜、工作量大、安全性低。從提升運維工作效率出發，智能化的蓄電池監控系統，應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，主要需求體現在以下幾個方面：

（1）保障安全：人員安全、電池安全、設備可靠性高。

（2）數據實時：在線式監控，定時快速提供預警信息和診斷結果。

（3）監測全面：包含電池組和單體的電壓、內阻、電流、溫度監控，實現建立電池數據庫。

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

4 蓄電池在線管理系統的設計

4.1 系統組成

本文介紹的智能蓄電池組在線管理系統由服務器、系統主機、蓄電池采集模塊和放電模塊組成，采用C/S 模式架構，主要用于蓄電池常規運行和充放電操作維護時，對蓄電池組及單體蓄電池的電壓、內阻、容量、溫度等主要性能指標的數據進行實時采集，并傳送到遠端客戶機。

4.1.1 系統主機

系統主機由數據處理器、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護模塊進行數據通信，并對電壓、電流、內阻、溫度等數據進行采集，通過相關算法進行數據計算、處理、分析。一方面在顯示屏進行顯示，另一方面對重要數據傳送到服務器進行存儲，如若數據值超出安全范疇，則發出告警。

4.1.2 蓄電池組監護模塊

可在線實時監測每節電池的電壓、內阻、充放電電流和溫度，并能對蓄電池進行在線均衡維護；每一個監控模塊可采集24 節蓄電池信息，具有多個協議的通信接口用于與I/O 及處理器通信。各模塊內部做好冗余設置，模塊之間加強絕緣處理，強化系統的可靠性和安全性能。

4.1.3 恒流放電模塊

以0.1C10 的放電電流進行遠程核對性放電，準確檢測蓄電池真實容量。

4.2 系統功能

“智能蓄電池組在線管理系統”具有統計分析、超標報警、趨勢預測、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蓄電池運行狀態界面，通過充放電曲線為用戶展現蓄電池組的充放電過程，所有運行數據都可以導出、匯總、統計、分析，為用戶掌握蓄電池的運行狀態和性能預測提供了有效的手段。

4.2.1 在線監測功能

系統通過現場設備及傳感器實現對蓄電池組的單體電壓、內阻、組端電壓、充放電電流、溫度等各項數據的采集?，F場或后臺同時顯示數據及告警，實現在線自動監測蓄電池組的各項運行數據及指標。

4.2.2 蓄電池內阻在線測試

系統采用分段式直流放電法在線測試每一節蓄電池內阻，判斷蓄電池性能變化趨勢，延緩蓄電池失效。

采用直流內阻測試方法，即給電池增加一個負載，測量由此產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阻。

4.2.3 蓄電池組容量測試功能

系統通過現場配置的專用放電模塊，采用行業標準DL/T 724-2000，對蓄電池進行0.1C10 核對性放電，測試電池組的實際容量。同時該模塊可實現對電池電壓動態放電測量每節電池負載能力，瞬間判斷電池特性。

4.2.4 完善的軟件功能

本系統在機房或者站點的設備將采集的電池狀態信息實時上傳到服務器和遠端監控臺，實時反饋蓄電池組的運行狀態及各項參數。該系統基于數據處理技術，借助管理分析軟件和蓄電池失效判斷數學模型對數據進行分析、處理，判斷電池現有性能以及變化趨勢。同時，具有強大的報表服務功能，根據用戶需求提供各類技術文檔。

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定；系統支持聲光報警，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控軟件，通過建立蓄電池診斷數學模型，并借助強大的數據處理能力，對蓄電池的多項測量結果進行綜合計算分析，判別蓄電池性能，顯示所有電池性能棒圖[1-2]。

5 結語

“智能蓄電池組在線管理系統”可實現蓄電池24 小時網絡化、自動化的在線管理與監控，測量數據更準確，減少人工維護量；可通過多種告警手段，來提醒監控人員進行故障檢查和處理；可通過運行數據的分析，可以及時準確地發現隱患及其原因，為運維人員消缺提供幫助，能夠有效保護信息機房UPS 電源系統的正常穩定運行。