電力系統信息通信機房UPS蓄電池在線監測及遠程充放電智能管理技術探討

文波，劉貴富（國網四川省電力公司南充供電公司，四川南充637000）

電力系統信息通信機房UPS蓄電池在線監測及遠程充放電智能管理技術探討

文波，劉貴富（國網四川省電力公司南充供電公司，四川南充637000）

電力系統信息通信機房遍布各變電站、通信站、辦公樓，UPS蓄電池安全可靠運行對保證電力信息通信系統正常運行非常重要，一直以來對蓄電池維護“有心無力”，無論是人力還是財力投入運行維護都不夠，且維護工作還停留在原始的“人扛馬馱”時代，任何檢修測試都要人員去現場，站點至各站點之間的往返交通占用大量工作時間，維護工作效率較低；維護方式是例行檢修或者事故發生后進行處理，是被動的維護方式，無法預判和預防；維護修基本上是靠維護人員的經驗判斷，沒有很好的監測手段和辦法，人為因素較大，巡視質量參差不齊，故障隱患難以發現，造成事故事后方知。所以筆者所在團隊出于這樣的背景并對近年發生的事故進行分析，對蓄電池在線養護及智能管理技術方案提出探討，并建立基于新一代電源技術的運行維護標準。

蓄電池；在線養護；遠程充放電；智能管理；探討

蓄電池作為電源系統交流停電時的直流后備電源，擔負著在停電和故障狀態下為各種設備及直流操作機構提供不間斷供電的重任，蓄電池目前的維護現狀，不能很好地起到電源最后一道保障手段的作用。目前，數據業務的發展日新月異，如何確保數據業務的承載介體——網絡能安全平穩的運行，通過大量的網絡實際運行數據可以看出，后備電源的運行能力極大的影響了網絡的安全平穩運行，因此針對蓄電池的后備全生命周期，如何使蓄電池資源“智能化”從而對其運行能力達到全局性有效管理，確保網絡的運行能力，為建立“準確、高效、精細、節能”的管理所帶來的切實幫助，顯得更有價值。但是連號稱“免維護”的閥控密封式鉛酸蓄電池也存在著不少問題，其中比較突出的一個現象就是硫化，直接影響蓄電池的壽命和供電能力。

1 傳統測試維護方法及弊端

目前對蓄電池推崇的維護方法是對所有的蓄電池組嚴格按照維護規程進行定期的全容量放電試驗，以期確切了解各階段蓄電池的剩余容量，防止蓄電池的活性物質老化。全容量放電試驗確實是最精確的檢測蓄電池剩余容量的方法，但也是最復雜最耗時的方法。在蓄電池組數量不斷增加，種類也比較多，維護人員又不斷精簡的形勢下，這種維護方法的弊病逐步顯示出來，主要表現在：

日常只是簡單的用萬用表測量一下各單體的浮充電壓來判斷電池性能的好壞。而測量各單體電壓已經被實際證明是難以判斷各單體電池質量是否正常。實際情況是蓄電池組處于浮充狀態時，蓄電池的質量已經出現問題了，它的端電壓還是正常的。同時，對于維護技術人員工作量大，耗時耗力。

日常維護也是排查隱患而不是全程監管，所以當發現該組蓄電池有質量問題時，可能問題早在半年前就存在了。也就是說即使非常嚴格的按照維護規程進行著維護，仍然無法確保在用蓄電池的性能良好，保證通信網絡的順暢運行；

定期對蓄電池進行放電測試。放電測試的方法主要有兩種：①離線放電，將并聯系統上的電池組，逐一脫離后，接上智能假負載進行放電；②在線試探性放電，調整整流器輸出電壓到一定保護值，讓并聯電池組一起對外供電。離線全容量放電測試存在嚴重的安全隱患問題，操作不當會對系統供電安全造成嚴重的影響，同時嚴重浪費能源，而且放電結束后被測蓄電池組和系統存在巨大的壓差，回接系統相當困難且危險。而一些單位采用定期的在線試探性放電測試，雖然這種在線試探性放電測試相比離線放電測試，操作較簡單，也沒有電能的浪費和電池組回接困難的問題。但是在線核對性放電測試是將系統電壓降低，系統上所有的電池組同時對實際負載放電，如果市電停了，系統上就沒有滿容量的電池組，同樣存在巨大的安全隱患問題。而在線核對性放電測試放電深度不夠，且放電不恒流，不能準確的測試出蓄電池的剩余容量，達不到檢測蓄電池性能的目的，給系統維護留下安全隱患。

2 新型維護管理體系基本思路

新型電池管理維護模式：單節電池在線養護消除硫化差異化補充能量→補充能量提升整組電池性能。讓每節電池性能恢復到最佳狀態。減緩電池劣化速度延長電池使用壽命。利用綜合數據網通過在線監測系統全程記錄電池特性變化，從這些數據曲線可以看到電池性能是優化提升，還是有故障隱患的端倪，在線測試捕捉到隱患信息后主動告警，提供準確的維護信息，把隱患消除在萌芽狀態，實現蓄電池供電的安全可視化和智能管理。

3UPS在線監測及遠程在線充放電

本案研究實現目標如下：

（1）提出蓄電池剩余壽命評估方法，智能在線除硫活化，消除電池劣化，提升電池容量，智能在線主動均衡，提高單體電池均勻性，延長蓄電池運行壽命；

（2）開發出蓄電池遠程核對性放電硬件；

（3）開發出UPS蓄電池組現場監測硬件；

（4）提供智能巡檢及決策管理平臺軟件，實時監測蓄電池組各單體性能，將各項實時精細化網絡監控，準確甄別蓄電池組單體劣化程度，預警劣汰單體，預防事故，集中管理、系統維護，實時顯示每站蓄電池組各單體狀態，以及遠程監測蓄電池的運行環境與告警；

（5）滿足且不限于有遠程控制蓄電池組在線放電，進行容量核對的功能，可通過算法分析蓄電池組剩余壽命；

（6）通過數據變化分析判斷蓄電池組的狀態變化以及每支蓄電池的狀態變化。

拓撲組網圖為圖1。

圖1

根據本方案能實現蓄電池在線網管的實時監控和充放電狀態，通過系統可快速發現劣化蓄電池，準確甄別電池劣化程度、及時預警電池故障隱患并給出合理的維護指導建議，將事故被動告警變為主動預警，提高運行設備供電安全；放電、充電程序都是設定后自動完成的，而且在所有動作完成以后，被測電池組與用電設備之間處于正常導通狀態。所以全在線測試可以大大降低維護人員的工作強度，并提高工作效率。

4UPS蓄電池智能在線監測維護及智能管理

蓄電池智能在線監測維護管理系統首先是解決電池的硫化問題，電池儲運過程及長期浮充導致每節電池上積淤的硫化結晶是嚴重的，在線養護設備把極板上的硫化結晶在線逐漸消除，使參與充放電的活性物增多，等同于單節電池的內阻降低，每節電池內阻降低電池組內阻自然降低，整流模塊因電池組內阻降低便有可能通過電池組這個大回路有效補充能量，在線養護儀對每節電池都有獨立的充電回路，各單節電池因內阻降低差異化補充能量，大回路和若干個小回路同時對電池補充充電的工作機理能保證每節電池處于完全充飽的荷電狀態。值得一提的是常規充電對已經硫化結晶的電池無效，本案采用以時序交叉的方式實現消除硫化和補充充電。這樣的機理把在線維護設備安裝前積淤的問題解決了，且此工作機理始終處于在線工作狀態，可以有效保障電池處于最佳狀態。

實時監測蓄電池組各單體性能，將各項實時精細化網絡監控。

準確甄別蓄電池組單體劣化程度，預警劣汰單體，預防事故。

智能在線除硫活化，消除電池劣化，提升電池容量。

智能在線主動均衡，提高單體電池均勻性，延長蓄電池運行壽命。

集中管理、系統維護，實時顯示每站蓄電池組各單體狀態。

遠程控制蓄電池組在線放電，進行容量核對。

系統拓撲圖為圖2。

圖2 蓄電池智能在線監測維護管理系統-系統拓撲圖

通過基于大量在線監測數據和歷史數據分析運用，建立UPS電池管理智能系統實現以下功能：

定期輸出電池體檢報告，及時掌握電池運行狀況；

值班員工每天在信息通信網絡監控室實行遠方巡檢；

及時發現異常，告警并短信通知運維人員；

實現遠程在線充放電；

實現全壽命周期管理，在可控情況下延長蓄電池使用壽命；

對不同廠家的電池建立運行數據庫，開展性價比評估；

機房環控、報警；

建立基于現代電池技術及電力系統應用要求的運行維護標準。

5 結束語

信息通信網絡已成為電力企業內部的神經網絡，支撐企業正常運轉和安全生產，UPS后備電源被廣泛使用，信息通信機房分布各變電站.本文著重針對傳統UPS蓄電池運行維護存在的問題進行分析，提出采用在線監測及遠程充放電技術，實現可視化管理，建立智能管理系統，延長蓄電池使用壽命，提高UPS供電可靠性，探討建立基于現代電源技術的UPS蓄電池運行維護標準。

［1］苗莉，朱德莊.國外蓄電池文獻摘要［J］.蓄電池，1980（02）.

［2］耕耘.蓄電池要這樣維護保養［N］.中國汽車報，2000.

TM76

A

2095-2066（2016）30-0049-02

2016-10-11

文波（1965-），男，漢族，工程師，大學本科，計算機及應用專業，任國網南充供電公司信息通信分公司經理，主要從事技術管理和企業管理工作。