怎样给蓄电池在线监测

派司德报告目前通信电源所使用的蓄电池大多是先进的阀控式密封铅酸蓄电池,这种电池的每节单体电压一般为2V,以串联的方式组成48V或24V系统,它起着保护通信设备设施及保障网络顺利运行两大功能。在保障通信电源设备设施上,蓄电池与UPS、开关电源系统一起发挥了防止市电电网电压涌、浪、尖峰(跌落)及瞬变、欠压(过压)的作用,有效保护了通信设备、防止宕站事故。在保障网络顺利运行上,蓄电池与UPS、开关电源系统共同起到市电电源中断时维持系统正常运行的功能,同时还发挥滤出噪声电压,保持通信质量的功能。

这些电池一旦在通信基站安装投入运行后,几年内不会涉及到更换,因而加强对蓄电池的维护,改善其使用状况,从而有效地延长蓄电池的使用寿命,具有重要的意义。而蓄电池在线检测目前无人值守的在通信电源维护中发挥着不可忽缺的作用,

工具/原料

KITOZER 蓄电池在线监测系统针对UPS电源系统和蓄电池系统使用的2V、6V、12V阀控铅酸蓄电池而开发专用监测管理系统,广泛应用在电力、通讯、石化、金融和铁路等重要的场所和部门。

 

步骤/方法

1:一台监测主机可以管理两组蓄电池,可以完成对不同只数蓄电池组的监测管理。采集电池组的电压、电流、环境温度。采集单电池电压和内阻。具有远程(集中)管理RS-485接口、RS232接口、操作键盘、汉字(或数码、字符,因规格型号而异)显示面板、声光报警及报警 

接点输出。实时显示电池数据,存储数据,查询数据,智能分析数据,对异常的电池运行情况进行及时报警。数据传输,把采集到的数据通过RS232接口上传到PC机中 

2:PC机客户端监测软件

直观显示电池实时数据,强大的后台数据库存储历史数据,可以方便地查询历史数据,智能分析数据,通过图表曲线方式直观显示各种数据,并自动生成数据报表。对异常的电池运行情况进行及时报警,并详细报告报警信息,报警结束后保存报警信息,给维护人员提供了电池维护的参考。操作人员按权限进行管理,与监测中心软件共同使用,通过网络实现远程集中监控。 

3:监测中心服务器端软件

可以对所监测的所有的局站或机房的电池进行各种数据处理,所具有的数据处理功能与客户端类似,功能十分强大,对所有的异常的电池运行情况进行及时报警,并详细报告报警信息,报警结束后保存报警信息,给维护人员提供了电池维护的参考。操作人员按权限进行管理,与客户端软件共同使用,通过网络实现远程集中监控。实现了在监测中心就可以监测到所管理的所有电池组,并且不受空间和时间的限制。 

4:辅助部件

系统进行安装所需的附件,测试线和传感器等。

系统特点:

无需断电和人工操作,在线连续监测。

智能化数据处理,消除电池失效带来的隐患。

运行事件记录管理,供事后维护分析。

实时故障报警,及时发现电池运行故障。

分散监控、分级管理,节省投入,方便维护管理。

模块化结构,系统配置方便灵活,适应性强。

人性化的人机界面,操作简单方便。

通信接口简单实用,可以与各种系统集成。

系统基本功能

电池组电压、电流监测

单电池电压、内阻、监测和容量估算

电池组过充、过放、浮充电压高、浮充电压低和充电电流过大告警

单电池浮充电压高、浮充电压低和过放告警

运行故障告警

实时数据、实时告警事件存储

实时数据、实时告警、历史事件和历史数据查询

放电曲线分析 

5:系统组网说明:

KITOZER 蓄电池在线监测系统可以利用现有的所有通讯资源进行组网,在组网时可以利用单一的通讯通道,也可以利用各种资源混合组网,能与国内多家动力环境集中监控系统集成商的系统配套使用。

注意事项

蓄电池组是基站实现直流不间断供电的一个重要组成部份,其投资额和开关电源设备基本相当。目前移动基站采用的大都是二十世纪末发展起来的阀控式密封铅酸蓄电池(简称VRLA电池)。由于采用了阀控式密封结构,不需要加酸、加水维护,无酸液、酸雾泄出,可与设备同机房安装。由于体积小、重量轻、自放电小、少维护、寿命长、使用方便、安全可靠等特点,深受用户欢迎。但是我们却必须看到,一方面这种电池的基本电化学原理仍然未变,因而其固有的电特性要求不仅没变,反而要求更严;另一方面这种电池在推广初期,厂家的说明书有时或多或少地将这种电池称之为“免维护”电池,导致部份维护人员认为这种电池不需要维护,使得蓄电池维护与检测得不到应有的重视,这一误导至今还有深刻的影响。

基站蓄电池从目前使用情况来看,普遍存在蓄电池容量下降过快,使用寿命短,掉站的事故频频发生。从目前国内几家大型阀控式密封电池厂家生产电池的质量来讲,应都能满足各运营商要求,虽然各厂家生产蓄电池质量、性能上有所差别。蓄电池的质量因素应不是影响目前各运营商基站蓄电池容量下降过快、使用寿命缩短的主要原因。从阀控式密封电池产品结构、产品性能、基站蓄电池使用过程现场勘察情况等综合因素来看,结合交换局站使用情况,阀控式密封电池在正常情况下使用1~4年后,其容量下降应不会这么快,造成基站蓄电池容量下降过快、使用寿命缩短的主要原因应在于其基站使用环境以及维护有关。

造成基站蓄电池容量下降过快、使用寿命缩短的主要原因是: 

第一、基站频繁停电、停电时间长、停电时间无规律,使蓄电池频繁充放电,

根据目前蓄电池制造厂家对基站报废蓄电池解剖情况来看,导致蓄电池寿命终止的原因在于蓄电池负极板的硫酸盐化,这是蓄电池早期容量衰竭(PCL)的一种典型现象。

造成蓄电池负极板产生硫酸盐化的原因如下:基站停电频次过高,一天内停电数次,甚至连续停电数天,使基站蓄电池在放电后尚未充足电的情况下又放电,蓄电池出现欠充现象。如连续多次发生欠充,将造成蓄电池容量累积性亏损,则该基站的蓄电池容量将在较短时间内下降,其使用寿命将较快终止。一般来说,蓄电池容量下降的速度与该基站蓄电池连续欠充的次数成一定的正比关系。造成蓄电池容量下降的内在原因在于,电池放电后在未充足电的情况下又放电,正、负极在放电后生成的硫酸铅未能分别完全恢复成二氧化铅和金属铅的情况下,正、负极板又放电,使蓄电池产生欠充,连续多次欠充,使负极板逐步硫酸盐化,产生不可逆转的结晶硫酸铅,特别是蓄电池处于深度过放电的情况下,蓄电池负极板的硫酸盐化将更严重,硫酸盐化的速度将更快,造成负极板表面被屏蔽,其功能逐步下降直至失效,导致蓄电池使用寿命下降直至终止。

第二、开关电源设置参数不合理,基站蓄电池欠压保护设置电压过低,复位电压设置过低,使蓄电池出现过放电甚至深度过放电现象,从另一方面加剧蓄电池负极板硫酸盐化。

目前基站组合开关电源均设置低电压隔离保护功能或二次下电功能。当蓄电池放电至某一设定电压值时,开关电源系统将自动切断对部分重负载供电或全部负载的供电,以保护蓄电池不过放电,确保蓄电池使用寿命。

如电池更低欠压保护值设置过低,蓄电池将出现过放电,多次的过放电和过放电后未能及时补充电或充电不足都将严重影响电池使用寿命; 另外如开关电源复位电压设置过低,将使电池在放电过程中出现重复多次放电; 具体电池更低欠压保护值设置应根据负载电流大小而设置,而目前基站蓄电池更低欠压保护值一般设置在单体电池电压每只1。8V左右,有的甚至设定为每只1。75V。根据阀控式密封电池的放电性能结合基站实际负载电流(目前基站实际负载电流绝大部分均小于0。1C10A),基站电池更低欠压保护值应设置在电池单体电压每只1。8V以上。

因此,目前基站蓄电池欠压保护设置参考电压过低,如基站长时间停电,会使电池出现过放电,甚至是小电流深度过放电,而过放电的电池要完全充足电,恢复容量所需充电时间较长,深度过放电的电池在基站现有唯一恒压充电条件下,一般是很难完全恢复其额定容量的。所以开关电源参数设置不合理,从另一方面加剧电池负极板硫酸盐化,从而造成电池容量下降,使用寿命缩短。

第三,基站使用环境较恶劣。基站停电后,由于无空调,使基站环境温度逐步上升。或者由于空调故障,使基站室内温度偏高,从而降低了蓄电池使用寿命。

室内基站均配置空调,配置的空调为一般柜机或分体式空调,长时间不间断使用使部分基站空调出现故障而停机,空调损坏后有时得不到及时维修,而室内基站为封闭机房,空调停机后使基站室内温度大幅上升,彩钢板机房其室内温度甚至可达到70以上。

一方面,即使空调正常,而基站由于停电后,无交流电源,空调也无法制冷,特别在夏天,将使基站室内温度大幅上升,从而影响蓄电池正常工作。这使阀控式密封电池内部失水量加剧,电解液饱和度下降(玻璃纤维棉隔膜内电解液减少)使电池容量降低和电池使用寿命缩短。

另一方面由于室内温度过高,将使蓄电池热失控效应加剧,从而造成蓄电池正极板腐蚀速率加剧、极板变形膨胀、电池外壳鼓胀甚至开裂等,更后导致电池容量快速下降,电池寿命缩短。根据加速寿命试验表明,环境温度升高10度,且不对充电电压进行调整,其电池使用寿命将缩短一半。

第四,基站停电后,蓄电池放电至终止电压,未及时进行补充电,也将导致电池容量下降和使用寿命缩短。

由于部分基站地处郊区或偏远山村等地,市电供应状况较差,市电停电的次数多且停电时间较长,往往一旦市电停电后,蓄电池放电至终止电压,市电还未恢复,这样一方面可能造成蓄电池过放电,另一方面电池放电后又不能得到及时补充电,根据相关资料表明,电池放电后如不能及时进行补充电,将使蓄电池容量逐步下降,经过几次循环后,蓄电池使用寿命将明显缩短。 

另外一些基站的开关电源输出浮充电压值比设置值和显示值小了1V多,造成蓄电池长期处于欠充状态。

尽管,通讯站用蓄电池存在的这些问题,但是我们目前主要通讯运营商的维护制度和维护人员的配备,无法保证及时地发现蓄电池出现的问题,及时地对其维护,及时地将落后电池更换下来,避免掉站事故的发生。蓄电池在线监测系统正是在这样的环境下应运而生的。