ups不間斷電源維修|蓄電池在數(shù)據(jù)中心領域是一個故障高發(fā)點。鼓脹、短路、漏液,嚴重時導致起火,造成的損失令人觸目驚心。國內(nèi)外多個IDC機房均有電池起火的慘痛教訓。

如何防患于未然?UPS主機或直流電源自帶的電池監(jiān)測系統(tǒng)很難完成此項重任。這些監(jiān)測系統(tǒng)通常只能監(jiān)控整組電池的電壓、電流和環(huán)境溫度。對于每節(jié)電池單體的溫度、電壓和電流以及關鍵的電池內(nèi)阻值無法做到在線監(jiān)測,所以不能做到提前預警。電池長期處于浮充狀態(tài)時,測得的電池端電壓是一個浮值,故障電池和正常電池的端電壓沒有明顯區(qū)別,在電池浮充期間,只監(jiān)測電池電壓和電流,無法在線檢測出故障電池。只有在蓄電池放電時,故障電池的端電壓將急劇下降。同一型號、同一批次的電池內(nèi)阻值,在使用初期,參數(shù)往往相近,當電池老化或故障(斷路、短路、電池端子虛接)時,其內(nèi)阻值會發(fā)生顯著變化。通過監(jiān)測電池內(nèi)阻值的相對變化,就可以實現(xiàn)電池故障提前預警。由此可知,在線監(jiān)測單節(jié)蓄電池的內(nèi)阻和溫度才是重中之重。有關標準在這點上均有明確要求:GB50174《電子信息機房設計規(guī)范》要求A級機房監(jiān)測每一節(jié)蓄電池的電壓、阻抗和故障。美國電信聯(lián)合會TIA942要求Tier4機房必須配置在線自動檢測系統(tǒng),監(jiān)測每節(jié)電池電壓、溫度和內(nèi)阻。

ups不間斷電源維修智能電池單體監(jiān)測系統(tǒng)歷經(jīng)三代的發(fā)展。第一代電池單體監(jiān)測系統(tǒng)只檢測電池電壓和電流,只能在電池放電情況下,通過檢測電池端電壓發(fā)現(xiàn)故障電池;第二代集中式監(jiān)測系統(tǒng)除了具備第一代系統(tǒng)功能外,還可以監(jiān)測電池內(nèi)阻。第二代采用集中式采集結構,基本能判斷單個電池故障。集中式通常采用非插拔式端子,故障發(fā)生時更換不易,接線繁瑣容易出錯,端子密集可能導致接線混亂和累積成高危險電壓;第三代采用分散模塊化結構,可以監(jiān)測單節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻、溫度等。具備完善的告警和預告警功能。模塊化簡化了系統(tǒng)結構,使安裝和維護更加方便快捷。圖1為模塊化電池單體系統(tǒng)連接示意圖。

1 單體電池內(nèi)阻測量方法

智能單體監(jiān)測系統(tǒng)通常采用兩種方法來檢測電池內(nèi)阻。

(1)直流法

如圖2所示。電池向檢測模塊放電;測量電池放電電壓穩(wěn)定后的瞬間恢復電壓差ΔU=U2-U1;

測量放電電流值I;

計算出電池內(nèi)值Ri=ΔU/I。

ups不間斷電源維修用戶對直流法的疑慮是直流法在電池放電過程中是否對電池有損害?新型的智能檢測系統(tǒng)采用脈寬調制放電模式,盡量減少放電時對電池的損害。艾特網(wǎng)能單體監(jiān)測系統(tǒng)采用先進的四線內(nèi)阻檢測法可以極大的降低線路阻抗對電池內(nèi)阻檢測的影響,數(shù)據(jù)準確合理。圖3為四線內(nèi)阻檢測法的原理圖。

(2)交流法

交流檢測法的檢測曲線如圖4所示。電池實際上等效于一個有源電阻。給電池施加一定頻率和一定電流(目前一般使用100Hz～1kHz頻率、50mA小電流);然后檢測出相應電池電壓的反饋變化,對其反饋電壓進行采樣,經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后,通過計算得到該電池的內(nèi)阻值。

ups不間斷電源維修用戶對交流法的疑慮是檢測過程中注入的交流信號是否會對系統(tǒng)產(chǎn)生*?優(yōu)化的交流測試系統(tǒng)多采用非注入方式,充分利用電池的充電紋波來進行測量。

兩種方法各有利弊。在充電電壓紋波較小時,直流法更加準確可靠。在電池充電壓紋波較大時,直流法會受到很大*,交流法更加精準。艾特網(wǎng)能電池單體監(jiān)測系統(tǒng)采用了兩種測試方法兼容模式,系統(tǒng)可以根據(jù)充電紋波自動選取最佳檢測方式。

2 溫度測量方法

傳統(tǒng)型集中式蓄電池內(nèi)阻在線監(jiān)測系統(tǒng)的溫度檢測,僅檢測1～4路溫度,且檢測的是環(huán)境溫度或者是蓄電池組的表面溫度,不能真實的反映單個蓄電池的內(nèi)部溫度。艾特網(wǎng)能電池采集模塊的溫度探頭,直接集成在測量線束上?？芍苯硬杉抗?jié)蓄電池的極柱溫度(見圖5)。一方面可有效地避免單節(jié)電池熱失控現(xiàn)象的發(fā)生,另一方面也可檢測電池大電流放電時極柱溫升情況,避免電池電纜過熱。同時具有環(huán)境溫度檢測功能,可實現(xiàn)電池溫升報警、溫度報警等功能。智能監(jiān)測系統(tǒng)可以在電池極柱溫度異常升高時,自動脫扣電池開關,切斷電池充放電回路,有效避免火災的發(fā)生。檢測每節(jié)電池的極柱溫度對蓄電池火災早期預警意義重大。

3 電池的自動均衡

艾特網(wǎng)能智能電池管理系統(tǒng)能實現(xiàn)電池在線自動均衡功能?？上姵亻g的差異,保證組內(nèi)電池的一致,提高電池的使用率。電池在浮充狀態(tài)時,系統(tǒng)通過電壓檢測,一旦發(fā)現(xiàn)某節(jié)電池電壓超過平均值或基準值的一定比例,系統(tǒng)進入均衡處理過程。電池均衡電路采用MOS開關對電池進行旁路脈沖式放電,防止電池過充,實現(xiàn)電壓均衡(見圖6)。

4 電池活化功能

在均衡電路基礎上,可進一步提供活化功能。系統(tǒng)通過內(nèi)核的算法,確定脈寬調制的占空比,并發(fā)出活化均衡控制信號來控制MOS管變頻高速通斷,達到對該節(jié)電池進行小電流瞬時的可控充放電(斷開時恢復充電),從而實現(xiàn)對該節(jié)電池的激勵作用,持續(xù)高頻沖擊和破碎電池內(nèi)部硫酸鹽層,活化電池。圖7為破碎硫酸鹽層的照片。

5 ups不間斷電源維修系統(tǒng)的安裝和維護

模塊化的設計使工程安裝極其方便。

(1)電池采集線纜

采用雙****線鼻和插拔線纜組合方式,方便施工安裝和線纜更換。在電池安裝時,將墊片同時預裝,可大大節(jié)省電池監(jiān)控系統(tǒng)安裝工時。電池采集線纜見圖8。

(2)電池采集模塊體積小巧,直接粘在蓄電池表面

采用配套專用測量線纜,測量線纜可以隨時從電池采集模塊上拆卸。通訊線采用網(wǎng)線串接在各個電池采集模塊之間(*模式不需要通訊線),模塊安裝采用魔術貼安裝方式,方便模塊的檢測、拆裝和再利用。

(3)采用主控顯示和分散模塊測量電池數(shù)據(jù)

ups不間斷電源維修各單元間采用總線方式數(shù)據(jù)連接,從電池柜中僅需引出1～N根通訊線(根據(jù)電池組數(shù)而定,*方式不需要)即可,大大減少傳統(tǒng)電池監(jiān)測系統(tǒng)的工程施工量。監(jiān)控單元采用19寸機架結構,可以直接安裝在標準機柜內(nèi),或直接掛墻和掛電池柜上,方便安裝。圖9為智能電池監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝圖。

6 結束語

ups不間斷電源維修智能蓄電池單體監(jiān)測系統(tǒng)彌補了UPS自帶整組電池監(jiān)測系統(tǒng)的短板,使電池維護智能數(shù)據(jù)化,實時在線地監(jiān)測每節(jié)單體,高效準確地發(fā)現(xiàn)單體電池故障，做到故障提前預警，有效避免了機房重大事故的發(fā)生，還能做到電池均衡和活化，是中高端數(shù)據(jù)中心生命周期管理中必不可少的安全保護系統(tǒng)。

文章來源：ups不間斷電源維修http:///solve_ups.asp