电力系统信息通信机房UPS蓄电池在线监测及远程充放电智能管理技术探讨

文波，刘贵富（国网四川省电力公司南充供电公司，四川南充637000）

电力系统信息通信机房UPS蓄电池在线监测及远程充放电智能管理技术探讨

文波，刘贵富（国网四川省电力公司南充供电公司，四川南充637000）

电力系统信息通信机房遍布各变电站、通信站、办公楼，UPS蓄电池安全可靠运行对保证电力信息通信系统正常运行非常重要，一直以来对蓄电池维护“有心无力”，无论是人力还是财力投入运行维护都不够，且维护工作还停留在原始的“人扛马驮”时代，任何检修测试都要人员去现场，站点至各站点之间的往返交通占用大量工作时间，维护工作效率较低；维护方式是例行检修或者事故发生后进行处理，是被动的维护方式，无法预判和预防；维护修基本上是靠维护人员的经验判断，没有很好的监测手段和办法，人为因素较大，巡视质量参差不齐，故障隐患难以发现，造成事故事后方知。所以笔者所在团队出于这样的背景并对近年发生的事故进行分析，对蓄电池在线养护及智能管理技术方案提出探讨，并建立基于新一代电源技术的运行维护标准。

蓄电池；在线养护；远程充放电；智能管理；探讨

蓄电池作为电源系统交流停电时的直流后备电源，担负着在停电和故障状态下为各种设备及直流操作机构提供不间断供电的重任，蓄电池目前的维护现状，不能很好地起到电源最后一道保障手段的作用。目前，数据业务的发展日新月异，如何确保数据业务的承载介体——网络能安全平稳的运行，通过大量的网络实际运行数据可以看出，后备电源的运行能力极大的影响了网络的安全平稳运行，因此针对蓄电池的后备全生命周期，如何使蓄电池资源“智能化”从而对其运行能力达到全局性有效管理，确保网络的运行能力，为建立“准确、高效、精细、节能”的管理所带来的切实帮助，显得更有价值。但是连号称“免维护”的阀控密封式铅酸蓄电池也存在着不少问题，其中比较突出的一个现象就是硫化，直接影响蓄电池的寿命和供电能力。

1 传统测试维护方法及弊端

目前对蓄电池推崇的维护方法是对所有的蓄电池组严格按照维护规程进行定期的全容量放电试验，以期确切了解各阶段蓄电池的剩余容量，防止蓄电池的活性物质老化。全容量放电试验确实是最精确的检测蓄电池剩余容量的方法，但也是最复杂最耗时的方法。在蓄电池组数量不断增加，种类也比较多，维护人员又不断精简的形势下，这种维护方法的弊病逐步显示出来，主要表现在：

日常只是简单的用万用表测量一下各单体的浮充电压来判断电池性能的好坏。而测量各单体电压已经被实际证明是难以判断各单体电池质量是否正常。实际情况是蓄电池组处于浮充状态时，蓄电池的质量已经出现问题了，它的端电压还是正常的。同时，对于维护技术人员工作量大，耗时耗力。

日常维护也是排查隐患而不是全程监管，所以当发现该组蓄电池有质量问题时，可能问题早在半年前就存在了。也就是说即使非常严格的按照维护规程进行着维护，仍然无法确保在用蓄电池的性能良好，保证通信网络的顺畅运行；

定期对蓄电池进行放电测试。放电测试的方法主要有两种：①离线放电，将并联系统上的电池组，逐一脱离后，接上智能假负载进行放电；②在线试探性放电，调整整流器输出电压到一定保护值，让并联电池组一起对外供电。离线全容量放电测试存在严重的安全隐患问题，操作不当会对系统供电安全造成严重的影响，同时严重浪费能源，而且放电结束后被测蓄电池组和系统存在巨大的压差，回接系统相当困难且危险。而一些单位采用定期的在线试探性放电测试，虽然这种在线试探性放电测试相比离线放电测试，操作较简单，也没有电能的浪费和电池组回接困难的问题。但是在线核对性放电测试是将系统电压降低，系统上所有的电池组同时对实际负载放电，如果市电停了，系统上就没有满容量的电池组，同样存在巨大的安全隐患问题。而在线核对性放电测试放电深度不够，且放电不恒流，不能准确的测试出蓄电池的剩余容量，达不到检测蓄电池性能的目的，给系统维护留下安全隐患。

2 新型维护管理体系基本思路

新型电池管理维护模式：单节电池在线养护消除硫化差异化补充能量→补充能量提升整组电池性能。让每节电池性能恢复到最佳状态。减缓电池劣化速度延长电池使用寿命。利用综合数据网通过在线监测系统全程记录电池特性变化，从这些数据曲线可以看到电池性能是优化提升，还是有故障隐患的端倪，在线测试捕捉到隐患信息后主动告警，提供准确的维护信息，把隐患消除在萌芽状态，实现蓄电池供电的安全可视化和智能管理。

3UPS在线监测及远程在线充放电

本案研究实现目标如下：

（1）提出蓄电池剩余寿命评估方法，智能在线除硫活化，消除电池劣化，提升电池容量，智能在线主动均衡，提高单体电池均匀性，延长蓄电池运行寿命；

（2）开发出蓄电池远程核对性放电硬件；

（3）开发出UPS蓄电池组现场监测硬件；

（4）提供智能巡检及决策管理平台软件，实时监测蓄电池组各单体性能，将各项实时精细化网络监控，准确甄别蓄电池组单体劣化程度，预警劣汰单体，预防事故，集中管理、系统维护，实时显示每站蓄电池组各单体状态，以及远程监测蓄电池的运行环境与告警；

（5）满足且不限于有远程控制蓄电池组在线放电，进行容量核对的功能，可通过算法分析蓄电池组剩余寿命；

（6）通过数据变化分析判断蓄电池组的状态变化以及每支蓄电池的状态变化。

拓扑组网图为图1。

图1

根据本方案能实现蓄电池在线网管的实时监控和充放电状态，通过系统可快速发现劣化蓄电池，准确甄别电池劣化程度、及时预警电池故障隐患并给出合理的维护指导建议，将事故被动告警变为主动预警，提高运行设备供电安全；放电、充电程序都是设定后自动完成的，而且在所有动作完成以后，被测电池组与用电设备之间处于正常导通状态。所以全在线测试可以大大降低维护人员的工作强度，并提高工作效率。

4UPS蓄电池智能在线监测维护及智能管理

蓄电池智能在线监测维护管理系统首先是解决电池的硫化问题，电池储运过程及长期浮充导致每节电池上积淤的硫化结晶是严重的，在线养护设备把极板上的硫化结晶在线逐渐消除，使参与充放电的活性物增多，等同于单节电池的内阻降低，每节电池内阻降低电池组内阻自然降低，整流模块因电池组内阻降低便有可能通过电池组这个大回路有效补充能量，在线养护仪对每节电池都有独立的充电回路，各单节电池因内阻降低差异化补充能量，大回路和若干个小回路同时对电池补充充电的工作机理能保证每节电池处于完全充饱的荷电状态。值得一提的是常规充电对已经硫化结晶的电池无效，本案采用以时序交叉的方式实现消除硫化和补充充电。这样的机理把在线维护设备安装前积淤的问题解决了，且此工作机理始终处于在线工作状态，可以有效保障电池处于最佳状态。

实时监测蓄电池组各单体性能，将各项实时精细化网络监控。

准确甄别蓄电池组单体劣化程度，预警劣汰单体，预防事故。

智能在线除硫活化，消除电池劣化，提升电池容量。

智能在线主动均衡，提高单体电池均匀性，延长蓄电池运行寿命。

集中管理、系统维护，实时显示每站蓄电池组各单体状态。

远程控制蓄电池组在线放电，进行容量核对。

系统拓扑图为图2。

图2 蓄电池智能在线监测维护管理系统-系统拓扑图

通过基于大量在线监测数据和历史数据分析运用，建立UPS电池管理智能系统实现以下功能：

定期输出电池体检报告，及时掌握电池运行状况；

值班员工每天在信息通信网络监控室实行远方巡检；

及时发现异常，告警并短信通知运维人员；

实现远程在线充放电；

实现全寿命周期管理，在可控情况下延长蓄电池使用寿命；

对不同厂家的电池建立运行数据库，开展性价比评估；

机房环控、报警；

建立基于现代电池技术及电力系统应用要求的运行维护标准。

5 结束语

信息通信网络已成为电力企业内部的神经网络，支撑企业正常运转和安全生产，UPS后备电源被广泛使用，信息通信机房分布各变电站.本文着重针对传统UPS蓄电池运行维护存在的问题进行分析，提出采用在线监测及远程充放电技术，实现可视化管理，建立智能管理系统，延长蓄电池使用寿命，提高UPS供电可靠性，探讨建立基于现代电源技术的UPS蓄电池运行维护标准。

［1］苗莉，朱德庄.国外蓄电池文献摘要［J］.蓄电池，1980（02）.

［2］耕耘.蓄电池要这样维护保养［N］.中国汽车报，2000.

TM76

A

2095-2066（2016）30-0049-02

2016-10-11

文波（1965-），男，汉族，工程师，大学本科，计算机及应用专业，任国网南充供电公司信息通信分公司经理，主要从事技术管理和企业管理工作。