摘要：数据中心UPS蓄电池是数据中心不间断电源的重要保障。蓄电池巡检就是远程实时监测整组电池的组电压、电流以及每节电池的单体电压、内阻及温度，一旦发现异常立即告警，以便管理人员及时进行处理，保证UPS系统的可靠性与安全性。
关键词：蓄电池；巡检；交流注入法；直流放电法：集中式；分布式
一、概述
铅酸蓄电池是目前数据中心UPS和通信电源中最普遍使用的备用电源蓄电池。目前在网运行的铅酸蓄电池组中容量劣化、备用时间不足的现象出现的频率较高，导致部分蓄电池的实际使用寿命远低于设计寿命。蓄电池性能的不稳定是电源系统，尤其是UPS电源系统，稳定工作的巨大隐患。
数据中心通过引入蓄电池巡检系统，依靠现有动力环境监控或其他网络传输方式，实现对于蓄电池参数的远程实时监测，保障各单体蓄电池充电电压、电流、内阻及温度等运行参数的合理性，有效避免了由于过充、过放引起的蓄电池放氢、高温、爆炸等火灾隐患的发生，起到有效维护的目的。
二、电池巡检技术分类
1.按检测方法分
交流注入法：通过监控主机给电池注入一个直流脉冲，通过压降测得阻抗，对电池没有影响。
一般5秒内可以测完一组电池的内阻；电池一般阻抗小于8毫欧，不同交流频率，测回的阻抗不符。
直流放电法：通过电池本身的大电流放电，通过压降测得阻抗，电池大电流放电容易对电池造成影响，再有测得的是电阻，不是阻抗，测试结果不准。
手持电池测试仪一般采用直流放电法。
用万用表测得电压和电流计算出的是电池的电阻，不是阻抗，只有阻抗可以真实反映出电池健康状态。
当UPS主机的充电部分中的滤波电容失效时，最先放映出的是输出电压大幅降低，由380降到360V，电池巡检主机就可以检测到了。
所以目前普遍运用的是交流注入法，即通过电池巡检主机及检测软件平台，对电池组及电池单体进行远程监测。
2.按系统架构分
总体来说有两种架构：集中式和分布式。
集中式电池巡检系统
集中式系统即集中通过一台电池巡检主机与一组的各单体电池连接，单一主机可实现对于单体电池的电压、内阻、电池组电流及环境温度的实时监测。根据测试蓄电池的种类不同，电池巡检主机可分为2V，6V和12V采集形式。
每台电池巡检主机最多能够连接48只蓄电池，支持48只串联蓄电池或2组24只蓄电池监测。巡检主机与每只单体蓄电池连接，监测单体蓄电池电压、电池组电流和环境温度。依据远程监控设备或本地操作模块提供的指令，实现对于单体蓄电池内阻的在线检测。多台电池巡检主机可以通过RS485接口进行连接，纳入动力环境监控系统。如图1所示连接示意图。电池巡检主机为19英寸1U标准机箱，集中安装在小机柜内。
电池巡检主机内置内阻监测部分，提供内阻测试所需的直流内阻测试信号，将内阻监测模块产生的信号注入到电池组中，利用巡检主机捕捉各单体蓄电池对于该信号的反馈信号，完成对于单体电池内阻的监测。每个内阻模块只需与蓄电池组进行简单连线就可以实现单体蓄电池内阻的准确监测。
图1 集中式电池巡检系统连接示意图
分布式电池巡检系统
分布式系统即通过蓄电池监测单元模块分别一对一或一对二与各单体电池的连接，单一模块即可实现对于单体电池的电压、内阻、环境温度的实时监测。每组蓄电池配置一个组电压测试模块，每个模块通过RS485接口进行连接，纳入动力环境监控系统。如图2所示连接示意图。分布式电池巡检模块分布安装在每节电池上，通过胶粘固定即可。
蓄电池监测单元模块内置内阻监测部分，提供内阻测试所需的直流内阻测试信号，将内阻监测模块产生的信号注入到电池组中，利用模块捕捉各单体蓄电池对于该信号的反馈信号，完成对于单体电池内阻的监测。每个内阻模块只需与蓄电池组进行简单连线就可以实现单体蓄电池内阻的准确监测。
图2 分布式电池巡检系统连接示意图
三、远程实时巡检实现功能
1、在线监测电池的单体电压、单体内阻、单体电池内部温度、组压、环境温度及充放电电流。
2、设备能自动定期测量电池的内阻，无需人工干预。
3、模块带LCD显示屏，可以显示所有监测数据以及部分历史数据。
4、蓄电池组处在放电时，设备能自动记录放电曲线及已放容量，可在设备及后台软件上查询。
5、设备能自动对每月的数据进行分析，生成分析报告，提示哪些电池需要更换，可通过后台软件查看报告。
6、设备可以记录设备运行过程中的各种事件，包括设备重启、发生告警、内阻自动测试等，可以通过监测单元或后台软件查询。
7、设备能保存一定量的数据，其中告警为100条、内阻为一年、组压电流为一个月、放电记录为2次、分析报告为一年，后台软件可以保存至少两年的完整的数据。
8、单体电压、组压、单体内阻、充放电电流、环境温度、电池温度超限时自动告警，告警阀值可设置。告警发生时设备发出告警声音，红色告警灯亮，干接点闭合，可通过设备查询具体告警内容。
9、可通过设备修改运行参数。
10、设备可通过网络口与后台电脑连接，同时可通过RS485口将数据上传给第三方监测系统，支持MODBUS协议。
11、后台软件能显示所有的监测数据，并能以数据表格、柱状图、曲线的方式显示。
12、后台软件能记录电池放电时的每节电池放电数据及放出容量，并可以将该此放电单元导出成EXCEL表。
13、后台软件能查询任意时间的告警记录。
14、所有数据可以直接打印或以EXCEL的方式导出。
参考文献：
[1]王力坚.UPS蓄电池实时在线监测若干问题研究.石化电气 2010年第29卷第14期.
论文作者:尧素贞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/13
标签：内阻论文; 电池论文; 蓄电池论文; 模块论文; 电压论文; 主机论文; 电流论文; 《基层建设》2019年第9期论文;