关于阀控式铅酸蓄电池的监测维护分析

石亚伟

（重庆恩信科技有限公司 401121）

关于阀控式铅酸蓄电池的监测维护分析

石亚伟

（重庆恩信科技有限公司 401121）

阀控式铅酸蓄电池与过去的铅酸蓄电池相比具有很多优点，而倍受用户欢迎，特别是让那些需要将电池配套设备安装在一起（或一个工作间）的用户青睐，例如UPS、电信设备、移动通信设备、计算机、摩托车等。但是其监测维护工作却是一个值得深思的问题。本文主要分析了阀控式铅酸蓄电池的运行维护问题，并探讨内阻在线监测的蓄电池维护措施。

阀控式；铅酸蓄电池；监测维护

当前，随着我国电力、通信以及UPS等行业的高速发展，阀控式铅酸蓄电池的使用也越来越广泛，已经成为了很多行业的一种关键的后备直流电源保障，该电池的性能的好坏意义重大。由于VRLA电池的广泛使用，这种电池的一些问题也不断增多。例如，使用寿命短于预期的时间；有的电池失效会让全组的电池效果全无；尤其难以预防且发现突然性的电池故障；电池放电测试的风险太大；因为现场条件的制约，手工检测效果不理想，运行维护人员必须要有高水准的专业能力才能很好地分析测试数据；无人值守时需高昂的检查费；蓄电池的监测管理方式不科学、效果不佳，难以及时准确判断使用的合理性；有的存在电池管理功能的电源设备没有真正发挥电池管理的作用。

从实际情况来看，不少蓄电池在三至四年的使用时间以后基本就无法顺利通过容量检测。而且在很多用户在其使用过程中都难以做到定期检查蓄电池，对于蓄电池的定期容量测试更是很少重视。甚至有时候还会出现此类情况，即蓄电池的放电容量在停电以后才注意到其设计要求不达标，不还有的电池组容量在额定容量不足50%的情况还依然持续运行。由此来看，按照用户的实际需求及相关使用现状，做好蓄电池的维护与监测工作将极大的影响到蓄电池的管理科学性。

1 阀控式铅酸蓄电池在后备电源运行问题分析

1.1 蓄电池寿命不达标

在现实里，通常三年的时间就足够让蓄电池变得极为劣化，很少有用户会使用蓄电池五年以上。究其原因，就是因为在蓄电池的使用过程中未能做到科学而有效的管理与维护，导致蓄电池在早期就显现出劣化的痕迹，对于落后的电池又未能及时发现，由此造成蓄电池的劣化情况加剧，最终使得蓄电池提前报废。

1.2 不了解蓄电池的运行和性能

要是落后的蓄电池出现在了蓄电池组里，那么为了缩小落后的差别，可以使用充电循环与深度放电两种纺纱。如果缺乏先进的管理方式，不了解蓄电池内部诸如内阻、当前剩余容量等性能参数，那么就不可能在蓄电池运行维护中面对问题而一筹莫展。

1.3 单体电池的充电机制不完善

因为我国如今的直流系统充电机制很不成熟，电压漂移的问题一直存在于实际工作中，这使得蓄电池一直都是浮充状态，要是浮充电压和正常范围相符，那么蓄电池就会出现过充或者欠充的问题，而这个问题倘若长时间持续下去则会极大地影响蓄电池性能。

1.4 单体电池间缺乏平衡性

当下，众多单体电池组成了蓄电池组。而在实际情况中，单体电池的内阻、充电电压等情况之间的差别是很明显的。尤其是处于浮充状态时，其不平衡性问题就会更加可怕。有的落后电池充电无法完全，要是发现不及时或者处理不恰当，那么久会使之更加落后。这样不断重复，更会加剧补平衡性，从而让落后电池失去效果，最终让整组蓄电池很快就消耗完容量。

1.5 无人值守站点维护工作的管理监测不规范

网络管理监测的科学方法的确实使得很多无人值守站点难以持续地维护蓄电池，要是不了解蓄电池的性能与运行状况，那么维护力度的欠缺也就更明显。很多维护管理工作都要依赖人工，并且这些专业水平较强的维护人员还要分析整理相关数据。

1.6 蓄电池的寿命及更换缺乏有效判断根据

人们都想可以事先对蓄电池的寿命情况进行预判，以更好地把握更换蓄电池的时间。可是，如今人们并没有十分有效的方式来判断蓄电池的寿命期限，大多数人都只是按照多年的工作经验去预判。因而，现实中通常是发现蓄电池放电容量比最低要求还低以后，才在放电时知道蓄电池的寿命已经使用完了。

2 如何在线监测蓄电池

从上述情况来看，人们可以运用网络智能化的方式，积极监测蓄电内阻、放电电流、电压以及温度，以便于更加准确地知道蓄电池的健康情况，这也有助于及时找到落后蓄电池，并尽早地防止蓄电池故障产生，从而让蓄电池的运行和维护更加准确、安全。

2.1 核心元件Sentinel传感器模块

蓄电池在线监测系统里的关键元件就是Sentinel，它能够对连接的单体电池的三个和电池性能有关的主要参数进行测量，即阻抗、电压与温度，同时将之变成数字量，利用总线和控制器通信，从而传输数据和命令[1]。

2.1.1 温度

在相关的国际标准中，固定型蓄电池在定期维护的过程里必须对温度这个参数进行检测。蓄电池寿命会因为温度环境而备受英雄，25℃通常就是蓄电池的标准环境温度，最佳的工作范围是21℃以上、27℃以下。如果在低温情况下工作，蓄电池放电容量会不符合额定容量要求，减少备用放电时间。反之，则会降低蓄电池寿命。在Sentinel中粘附蓄电池内部的温度测量元件，以便于时刻监测电池温度，防止电池过热。

2.1.2 电压

蓄电池以电压作为重要运行参数，通过电压监测检查蓄电池的浮充电压正确与否，判断蓄电池有没有存在过放电、过充电问题。单体电池正负极并接Sentinel，对蓄电池在各种情况下的端电压进行实时测量，一般其范围是在0.90～16VDc之间。单体电池组对Sentinel直接供电，既减少电流消耗，也不用外接工作电源。

2.1.3 内阻

要想更好地监测蓄电池失效情况，可以运用内阻测量来获得有效参数。蓄电池容量的减少和电池的老化都可以通过内阻变化趋势来了解。事实上，尽管充电机工作状况没有什么问题，但也无法完全肯定各个单电池的工作状态就都正常，另外蓄电池容量特性也不一定是通过蓄电池端电压来清楚地反映[2]。有的蓄电池可能容量下降极大，仅仅依靠浮充电压的异同并不能对蓄电池的容量情况进行准确判断。要定期把电池组进行放电，使蓄电池容量情况更清楚。如果发现了一些寿命即将终止的落后蓄电池，那么他除了给用户提供非及时性信息，也没有其它寿命备份意义。老化的蓄电池内阻与放电能力有千丝万缕的联系，电池容量的减少与内阻过高有很大关系。特别是蓄电池寿命还没有到80%的情况就更加清楚了。保证蓄电池电压的响应来源于蓄电池本身的能量层，通过LEM特有的算法，得到可靠的内阻测量，以检测蓄电池的老化和潜在的失效问题。

2.2 LEM Sentinel蓄电池在线监测系统

LEM Sentinel蓄电池在线监测系统通过对蓄电池参数的在线测量，用RS 232或网络（IP）实现PC与测量模块的通信，由监测软件对采集数据进行计算、分析，以图型和状态表的形式展现蓄电池的运行状态。LEM Sentinel蓄电池在线监测系统功能如下：

2.2.1 测量

连续监测蓄电池充、放电全过程中的电流、电压、温度运行参数，定时监测蓄电池的内阻，并转换为数字量。

2.2.2 通讯

通过串行总线实现Sentinel和控制器之间的通讯。每个控制器最多可接254个Sentinel，每个Sentinel拥有唯一的地址（ID），通讯方式灵活，控制器可以直接与PC连接，也可以通过以太网或局域网通讯的Webserver功能，让用户随时随地了解蓄电池的状态。

2.2.3 分析

监测软件对采集的蓄电池参数记录、分析，以不同的工作模式（正常、放电、充电），用图形与状态表的形式反应不同的蓄电池健康状况。

2.2.4 报警

对蓄电池的电压、温度、过充、过放等不正常的状态，在监测软件中有报警显示的同时，控制器上会有相应的报警节点输出，方便用户接人报警系统。

2.3 LEM Sentinel蓄电池在线监测系统的好处

（1）实现对蓄电池运行中参数的实时、在线监测，对于可能发生的问题，做到提前判断，及早预防，及时处理。

（2）测量数据重复性好，避免了人工测试数据的偶然性，实现蓄电池参数的连续测量，形成历史数据记录曲线。用户根据运行参数的变化趋势可以发现和预防蓄电池的缺陷。

（3）一次性安分布式安装，模块与蓄电池对应，现场布线简单且工程成本低，降低电池寿命周期内的计划性维护成本，减少人工与设备的大量重复投入，去除人工测量对人身以及电源系统安全带来的不利因素，特别是减少蓄电池放电测试中中断外电的情况[3]。

（4）配套软件自动分析所监测的蓄电池各项参数，减少蓄电池维护对人员专业素质的苛刻要求。

（5）独立的模块使得监控非常灵活，相对于集中式监控产品来说在蓄电池数量少的地方更凸显优势，适应口前电力、通信等领域信息化、设备管理网络化的需求。

（6）Sentinel采用了一个LEM定制的系统SoC；高度地集成确保了模块更高的可靠性和抗干扰性能，模块质保期五年。

（7）模块采用脉冲电流放电法测量内阻，放电电流小，不但安全且对蓄电池不易造成伤害。模块可以检测单个电池的温度，这是目前市场上的其他同类产品所罕见的。

[1]孙德刚.阀控式铅酸蓄电池的使用、维护及保养[J].中国高新技术企业，2010（09）：65.

[2]刘幸福.阀控铅酸蓄电池的运行及其维护[J].宁夏电力，2011（02）：37.

[3]赵苏晋.阀控式铅酸蓄电池VRLA的维护与监测[J].自动化博览，2011（10）：118.

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2016-2-10