UPS蓄電池管理技術(shù)

王琳

摘 要：目前UPS蓄電池的性能狀況并未得到充分重視。本文論述了電池性能指標(biāo)及影響因素，分析了電池管理系統(tǒng)的工作原理及實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：UPS；蓄電池；性能；管理

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）20-0250-01

UPS電源系統(tǒng)是平均無(wú)故障時(shí)間內(nèi)最短的器件。UPS電源確保了供電的連續(xù)性和安全性，可見提高蓄電池運(yùn)行安全可靠的必要性和迫切性。如果UPS蓄電池性能得不到開發(fā)，就會(huì)造成信號(hào)中斷事故，所以需要對(duì)UPS蓄電池電池性能進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)，目的是為了提高UPS供電的可靠性與穩(wěn)定性。由于目前蓄電池的使用單位由于缺乏必要的測(cè)試及維護(hù)手段，于是給UPS蓄電池系統(tǒng)日后正常工作留下隱患。降低或杜絕蓄電池事故發(fā)生率，是提高UPS蓄電池運(yùn)行的安全可靠性的重要途徑。

蓄電池性能指標(biāo)及影響因素：

目前在UPS不間斷電源廣泛使用密封式兔維護(hù)蓄電池作為儲(chǔ)存電能的裝置。蓄電池將靠?jī)?chǔ)存在蓄電池中的能量維持其逆變器的正常工作，要了解蓄電池的工作原理及特點(diǎn)，需要在蓄電池的檢測(cè)和維護(hù)工作中掌握重點(diǎn)。

（1）蓄電池性能指標(biāo)

①蓄電池正、負(fù)極板都由板柵和活性物質(zhì)構(gòu)成，其中負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀鉛（Pb）。放電時(shí)，正極板的二氧化鉛逐漸轉(zhuǎn)化為硫酸鉛?？梢姎怏w流失，就會(huì)造成UPS蓄電池，處于浮充狀態(tài)和很小的自放電狀態(tài)。

②電池內(nèi)阻

電池內(nèi)阻由電極村料、隔膜、電解液、接線柱等組成。極化電阻除與電流大小、溫度等因素有關(guān)。電池內(nèi)阻限制了電池電流的增加，降低了電池的工作電壓。在成組使用時(shí)，電池內(nèi)阻使電池組各單體電池的電壓或電流的一致性變壞，因此也必須做到對(duì)單體電池內(nèi)阻的準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)。

③電池容量

電池的容量是指在25℃環(huán)境下，以10h率電流放電至終止電壓所能獲得電量。而放電終止電壓為鉛蓄電池以一定的放電率25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終止電壓。為使電池安全運(yùn)行，大電流放電時(shí)終止電壓取值稍低，小電流放電時(shí)終止電壓取值稍高。不同的容量，電池的容量越小。

（2）影響蓄電池性能的主要因素

①溫度

UPS蓄電池在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不斷下降的情況，性能下降的主要原因就是環(huán)境溫度和深度放電。環(huán)境溫度升高后，蓄電池處于過(guò)壓充電狀態(tài)，溫度升高會(huì)會(huì)使蓄電池所提供的有效容量下降。深度放電極易造成電池相關(guān)參數(shù)的變化，

②檢測(cè)方法

傳統(tǒng)的電池檢測(cè)方法是通過(guò)測(cè)量?jī)x表外加負(fù)載的方式進(jìn)行測(cè)量。這些檢測(cè)方法降低了UPS運(yùn)行的可靠性。電池的內(nèi)阻是有源元件，電池內(nèi)阻的測(cè)量方法有交流法和直流法兩種。但所測(cè)得的都只是一定使用條件下電池的歐姆內(nèi)阻。另一個(gè)極其重要的就是應(yīng)當(dāng)測(cè)量每個(gè)單體電池內(nèi)部的溫度。因?yàn)殡姌O柱與電極集電體相聯(lián)，而且電極柱的溫度與電芯內(nèi)部溫度很相近。

（3）提高UPS蓄電池管理技術(shù)的有力措施

①保持適宜的環(huán)境溫度

目前UPS所用的蓄電池一般會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部化學(xué)活性增強(qiáng)，從而促使四周環(huán)境溫度升高，這種惡性循環(huán)會(huì)加速縮短電池的壽命。隨意應(yīng)當(dāng)測(cè)量定期每個(gè)單體電池內(nèi)部的溫度。因?yàn)殡姌O柱與電極集電體相聯(lián)，而且電極柱的溫度與電芯內(nèi)部溫度很相近。

②提升系統(tǒng)功能

UPS蓄電池系統(tǒng)是通過(guò)檢測(cè)電池的外特性參數(shù)來(lái)控制電池內(nèi)部狀態(tài)，同時(shí)還可以利用在線智能設(shè)計(jì)對(duì)蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行檢測(cè)?？偟膩?lái)說(shuō)，電池管理系統(tǒng)一般將前端采集電路、均衡電路以及分立器件組成。電池管理系統(tǒng)是一個(gè)蓄電池管理單元。需要對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并傳送至終端顯示。

③規(guī)范UPS蓄電池性能的檢測(cè)方法

測(cè)試UPS蓄電池有助于滿足端電壓和容量的要求，但UPS蓄電池瞬間輸出大電流的特性只有在關(guān)閉市電情況下才能測(cè)試，一般將整個(gè)蓄電池組脫離有線電視電源系統(tǒng)。對(duì)新購(gòu)進(jìn)的UPS蓄電池要進(jìn)行容量檢測(cè)。采用最新專利材料可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于提高整個(gè)有線電視網(wǎng)絡(luò)的供電穩(wěn)定。

性能優(yōu)良的UPS蓄電池的贏利模式和業(yè)務(wù)模型是相輔相成的，贏利模式?jīng)Q定了網(wǎng)絡(luò)的定位和發(fā)展方向，業(yè)務(wù)模型恢復(fù)時(shí)間極短，避免因受電網(wǎng)瞬間斷電的沖擊而發(fā)生損失。

④實(shí)現(xiàn)智能化管理

UPS蓄電池的失效會(huì)直接表現(xiàn)為內(nèi)阻增大、端電壓不夠、容量不足或瞬間放電電流不滿足帶載啟動(dòng)要求等。用UPS蓄電池是系統(tǒng)中關(guān)鍵的部門和場(chǎng)合。為了實(shí)現(xiàn)全方位的智能化監(jiān)控，利用UPS可以將UPS的監(jiān)控模塊或監(jiān)控單元通過(guò)RS232或RS485接口，再通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換器將UPS的監(jiān)控模塊或監(jiān)控單元的數(shù)據(jù)直接傳送到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信用UPS及電池的集中智能化管理。

要實(shí)現(xiàn)UPS的電池智能管理準(zhǔn)確全面地監(jiān)控每一節(jié)電池的容量、后備時(shí)間等。尤其是避免電池最低保護(hù)電壓設(shè)置錯(cuò)誤，需要讓值班人員實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通信用UPS的運(yùn)行數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)和高精度儀器設(shè)備的大量使用，現(xiàn)代用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的UPS電源技術(shù)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的要求。因此，首先就是要提高逆變電源運(yùn)行的可靠性和擴(kuò)大供電容量的重要技術(shù)手段。其次是通過(guò)多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行擴(kuò)容。模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)減少了人為故障的概率。模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保障高可靠供電的最后一道防線。

總之，UPS蓄電池的管理有助于提高其性能與供電時(shí)間，尤其是對(duì)供電安全尤為重要。通過(guò)對(duì)UPS蓄電池的精確數(shù)據(jù)檢測(cè)與數(shù)據(jù)管理，有效降低了UPS蓄電池的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

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收稿日期：2018-6-3