一种智能蓄电池在线管理系统的研究与分析

田 君

（国网襄阳供电公司信息通信分公司 湖北 襄阳 441000）

1 引言

电源作为信息通信系统的“心脏”，关乎全站设备的安全稳定运行。近年来，电力系统中蓄电池的运检及维护工作越来越多，不仅给运维人员增加了工作量，同时无法做到24 小时无间断巡检，也给网络的稳定运行带来不小的挑战。因此，基于现有技术研究智能蓄电池管理系统，对蓄电池组的各项运行参数及状态进行24 小时在线监控和管理，并对蓄电池性能参数进行诊断和分析，提高蓄电池的使用效率和可靠性。

2 目前蓄电池管理维护存在的问题

蓄电池是UPS 电源系统中重要的备用储能单元，由于其固有的化学特性，运维人员需定期对电池进行维护。然而在实际使用过程中，不少人错误地认为，蓄电池是免维护的而不加重视。目前，普遍存在运维不到位、针对性差、维护手段匮乏等问题，轻则出现电池质量受损、寿命降低，不能达到后备供电的要求，重则出现蓄电池爆炸、失火事故等。

因此，科学有效地对蓄电池进行智能监控和维护，发现和解决蓄电池系统中的隐患、提高蓄电池组的性能和安全，是蓄电池维护工作的重点，是保障蓄电池组稳定运行的关键，是提高机房供电系统可靠性的有效手段。

3 蓄电池运维管理的需求点

目前，运维人员需定期地进行蓄电池电压、内阻测试和充放电测试。由于蓄电池维护工作操作复杂、工作量大、安全性低。从提升运维工作效率出发，智能化的蓄电池监控系统，应该为运维人员提供安全、实时、全面、智能化的蓄电池管理解决方案，主要需求体现在以下几个方面：

（1）保障安全：人员安全、电池安全、设备可靠性高。

（2）数据实时：在线式监控，定时快速提供预警信息和诊断结果。

（3）监测全面：包含电池组和单体的电压、内阻、电流、温度监控，实现建立电池数据库。

（4）智能分析：电池性能指标健康度及诊断方法，集成到系统软件中实现智能化分析。

4 蓄电池在线管理系统的设计

4.1 系统组成

本文介绍的智能蓄电池组在线管理系统由服务器、系统主机、蓄电池采集模块和放电模块组成，采用C/S 模式架构，主要用于蓄电池常规运行和充放电操作维护时，对蓄电池组及单体蓄电池的电压、内阻、容量、温度等主要性能指标的数据进行实时采集，并传送到远端客户机。

4.1.1 系统主机

系统主机由数据处理器、串口通道、显示屏等组成。其中，处理器通过串口通道来与蓄电池监护模块进行数据通信，并对电压、电流、内阻、温度等数据进行采集，通过相关算法进行数据计算、处理、分析。一方面在显示屏进行显示，另一方面对重要数据传送到服务器进行存储，如若数据值超出安全范畴，则发出告警。

4.1.2 蓄电池组监护模块

可在线实时监测每节电池的电压、内阻、充放电电流和温度，并能对蓄电池进行在线均衡维护；每一个监控模块可采集24 节蓄电池信息，具有多个协议的通信接口用于与I/O 及处理器通信。各模块内部做好冗余设置，模块之间加强绝缘处理，强化系统的可靠性和安全性能。

4.1.3 恒流放电模块

以0.1C10 的放电电流进行远程核对性放电，准确检测蓄电池真实容量。

4.2 系统功能

“智能蓄电池组在线管理系统”具有统计分析、超标报警、趋势预测、故障诊断和充放电自动控制等功能，通过表格和柱状图两种形式为用户展现蓄电池运行状态界面，通过充放电曲线为用户展现蓄电池组的充放电过程，所有运行数据都可以导出、汇总、统计、分析，为用户掌握蓄电池的运行状态和性能预测提供了有效的手段。

4.2.1 在线监测功能

系统通过现场设备及传感器实现对蓄电池组的单体电压、内阻、组端电压、充放电电流、温度等各项数据的采集。现场或后台同时显示数据及告警，实现在线自动监测蓄电池组的各项运行数据及指标。

4.2.2 蓄电池内阻在线测试

系统采用分段式直流放电法在线测试每一节蓄电池内阻，判断蓄电池性能变化趋势，延缓蓄电池失效。

采用直流内阻测试方法，即给电池增加一个负载，测量由此产生的变化电压和电流，可以通过电压变化值除以电流变化值计算得到电池的内阻。

4.2.3 蓄电池组容量测试功能

系统通过现场配置的专用放电模块，采用行业标准DL/T 724-2000，对蓄电池进行0.1C10 核对性放电，测试电池组的实际容量。同时该模块可实现对电池电压动态放电测量每节电池负载能力，瞬间判断电池特性。

4.2.4 完善的软件功能

本系统在机房或者站点的设备将采集的电池状态信息实时上传到服务器和远端监控台，实时反馈蓄电池组的运行状态及各项参数。该系统基于数据处理技术，借助管理分析软件和蓄电池失效判断数学模型对数据进行分析、处理，判断电池现有性能以及变化趋势。同时，具有强大的报表服务功能，根据用户需求提供各类技术文档。

4.2.5 多种故障报警功能

电压超限、温度超限、电压均差值超限等报警阀值自由设定；系统支持声光报警，故障报警可采用短信息提示用户等功能。

4.2.6 蓄电池性能分析

利用计算机管理分析监控软件，通过建立蓄电池诊断数学模型，并借助强大的数据处理能力，对蓄电池的多项测量结果进行综合计算分析，判别蓄电池性能，显示所有电池性能棒图[1-2]。

5 结语

“智能蓄电池组在线管理系统”可实现蓄电池24 小时网络化、自动化的在线管理与监控，测量数据更准确，减少人工维护量；可通过多种告警手段，来提醒监控人员进行故障检查和处理；可通过运行数据的分析，可以及时准确地发现隐患及其原因，为运维人员消缺提供帮助，能够有效保护信息机房UPS 电源系统的正常稳定运行。