蓄电池内阻在线监测系统在UPS蓄电池中的应用.doc

蓄电池内阻在线监测系统在UPS蓄电池中的应用?程应用?低压电器(2011No.6)蓄电池内阻在线监测系统在UPS蓄电池中的应用陈明,宗明(上海市电力公司市南供电公司,上海200233)摘要:介绍了蓄电池内阻在线监测系统在计算机机房UPS蓄电池现场实际应用情况.通过采集,分析近2年的运行数据表明,蓄电池内阻在线监测系统能及时发现个别蓄电池早期失效及容量不足等问题,从提高计算机机房UPS蓄电池供电的可靠性,为科学运行提供了依据.关键词:蓄电池内阻;在线监测系统;UPS蓄电池;应用中图分类号:TM912文献标志码:B文章编号:1001553l(2011)06-00554)5陈明(1970一),男,助理T程师,从事通信信息运维研究.ApplicationofOnlineMonitoringSystemofAccumulatorInnerResistanceonUPSAccumulatorCHENMing,ZONGMing(SouthernPowerCo.,ShanghaiPowerCo.,Shanghai200233,China)Abstract:TheapplicationofonlinemonitoringsystemofaccumulatorinnerresistanceoncomputerhouseUPSaccumulatorsitewasproposed.Itwasprovedtheonlinemonitoringsystemofaccumulatorinnerresistancecouldimmediatelyfindtheaccumulatorfaultlikeearlyinvalidationandcapabilitylackbythestudyandanalysisonlasttwoyearsdata.ThisimprovedthepowersupplyreliabilityofcomputerhouseUPSanditalsoprovidedfoundationandmeasureforscientificmanagement.Keywords:accumulatorinnerresistance;onlinemonitoringsystem;uninterruptedpowersupply(UPS)accumulator;application0引言随着信息技术的发展,各行各业对信息依赖程度越来越高,信息机房,供电都由专用的不间断电源(UninterruptedPowerSupply,UPS)供电,UPS的可靠供电已经直接影响到信息系统的正常运行.作为UPS的能量储存单元蓄电池,其性能决定了UPS的可靠性.目前,UPS蓄电池是采用核对性放电方式对蓄电池的容量进行检测,检测周期为1年.该方式的缺点是周期长,不能及时反映蓄电容量的变化情况.而通过使用内阻在线监测系统,能够及时反映蓄电池内阻的变化趋势,迅速发现蓄电池早期失效,平均内阻增大等情况,为蓄电池的更换宗明(1969一),男,高级工程师,从事技术管理工作.提供依据,从而达到充分利用资源,降低投资费用的目的,在保障稳定运行,项目规划等方面有着重要的意义.1蓄电池和内阻测试简介1.1蓄电池免维护铅酸蓄电池(ValveRegulatedLeadAcid,VRLA)其基本特点是:使用期间不用加酸,加水维护;电池为密封结构,不会漏酸,排酸雾;电池盖上设有单向排气阀(又称安全阀),其作用是当电池内部的气体压力超过一定值时,安全阀会自动打开,排出气体,然后自动关闭.常规状态下,安全阀是密闭的.VRLA蓄电池与传统铅酸蓄电池的最大区别一55低压电器(2011No.6)?工程应用?在于,传统蓄电池是非密封的,由于挥发,反应等过程,电池会失酸,失水,需要定期加酸,加水.最常见的传统蓄电池是汽车蓄电池,生活中称电瓶.1.1.1VRLA电池的分类VRLA电池有普通型(AbsorbedGlassMAT,AGM)与胶体型(GEL)两类.AGM采用玻璃纤维棉作隔膜,电解液吸附在极板与隔膜中,贫液式设计,电池内无流动电解液.GEL采用SiO:作凝固剂,电解液吸附在极板和胶体内,使用环境适应性更强.1.1.2AGM和GEL蓄电池的区别AGM和GEL蓄电池的区别如表l所示.表1AGM和GEL蓄电池的区别(1)AGM:一般寿命35a,温度适用一1540cI=,价格适中,大电流放电好,浮充使用好.(2)GEL:一般寿命510a,温度适用一2560,价格高于AGM,大电流一般,浮充使用最好.1.2内阻测试内阻测试分为直流放电法,交流注入法两种.(1)直流放电法.利用蓄电池放电给测试仪器,测量加在蓄电池内阻上的压降,然后除以放电电流,得出蓄电池内阻.一般,测试电流都很大,约达3080A.通过一定的电流对蓄电池进行放电,蓄电池的最低允许电压所用的时间为,由Q=,T推一56一算出蓄电池的实际容量.该方法的优点是:测试准确,一致性好;缺点是:测试电流大,必须把探头与蓄电池极柱稳定连接,如果接触不好,会打出电弧,存在安全隐患.(2)交流注入法.测试仪器会在蓄电池两端加一个已知频率和振幅的交流电压信号,测量与电压同相位的交流电流值,其交流电压分量与交流电流的比值即为电池的内阻.当电池的内阻大于初始值(基值)的25%时,电池将无法通过容量测试;当电池的内阻大于初始值的2倍时,电池的容量将在其额定容量的80%以下.由此推出的蓄电池内阻测试仪,主要采用国际流行的异频法(交流测试法)测试,通过给蓄电池加一特定交流信号电流,然后用高性?1:程应用?低压电器(2011No.6)能带通滤波器检测蓄电池内阻上的压降f/,R=U/I.该测试方法简单,既不会影响蓄电池的工作状态,也不会产生安全隐患,但存在着易受充电器纹波电流和其他噪声源干扰的问题.2AGM蓄电池的运行使用与维护AGM密封式蓄电池的使用寿命按照正常的使用方法,如浮充状态下,一般可达35a,若循环充放电,则可达300次.影响蓄电池寿命的因素很多,如蓄电池质量,工作环境温度,充放电方法,放电深度等,其中影响最大的是后2个因素.放电深度是指在放电过程中蓄电池实际放出的Ah量与其标称容量Ah量的百分比.根据生产家提供的数据(以循环充放电为例),当放电深度为100%时,其寿命约为200300次;放电深度为50%时,约为500600次.因此,实际应用中,不宜采用深度放电(放电深度大于80%).蓄电池正常充电方式有2种:浮充电和循环使用充电.浮充时,要严格掌握充电电压,对于额定电压为l2V的蓄电池,其值在l3.513.8V选择.浮充电压过低,蓄电池充不满;过高,会造成过压和过注充电.电压的调整,应以初期充电电流不超过0.3c为原则.循环使用充电,其初期充电电流也不宜超过0.3C.充电安时,可略大于所放电安时数,也可先以0.1C的充电速率恒流充电数h,当充电Ah量达到放电Ah量90%时,改用浮充电压充电,直至充满.通过蓄电池电压和浮充电流,可判断蓄电池是否已经充满:充足后,蓄电池开路稳定电压应在12.8V(12V电池);当浮充电压为额定值,而充电电流基本为零或很小时,即可认为已经充满.3蓄电池在线监测系统配置信息机房由2台30kVAUPS供电,每台UPS配置2组蓄电池,每组由32节l2V100Ah蓄电池组成.蓄电池在线内阻监测系统采用直流放电法对4组蓄电池进行在线内阻测试,测试问隔时间10d,设置在凌晨1:004:00进行.测试放电电流30A,4节电池为一个放电组,测试系统框图如图l所示.图1测试系统框图4观察蓄电池内阻变化情况2009年2月,测得该蓄电池最高内阻7.60mQ;2009年5月,对蓄电池进行激活性放电,测得最低内阻6.56mn.测试发现:蓄电池激活后,其内阻在3m稳定期后开始增大,到2009年1O月底达到7.46mQ.2009年11月,再对该蓄电池进行核对性放电,其内阻再次下降到7.26m,Q.通过数据观察发现,蓄电池机房的温度对蓄电池内阻有一定影响,冬季内阻比夏季内阻高0.20.4rnXl,与UPS蓄电池机房采用单制冷空调有关.2010年,运行UPS,第2组2#蓄电池内阻变化情况如图2所示.2009年1#UPS第2组2样蓄电池变化情况如图3所示.5故障蓄电池判别2010年5月,对蓄电池激活后,其在线内阻监测系统发现2#UPS第1组22#蓄电池内阻急剧增大,从8.36mn增大到10.630mQ.对该蓄电池进行放电测试,证实该蓄电池在10C放电率下,2h电压降至9.8V,容量不足20%,经多次充放电,仍未能达到额定容量的50%,确定该蓄电池失效,如图4和图5所示.更换该蓄电池后,系统测得新蓄电池内阻为6.960mQ,与其他蓄电池内阻基本一致,如图6所示.6UPS系统运行建议(1)设计时,宜采用2组蓄电池并联供电方式,在并联处分别设置并联开关,便于蓄电池运维,减少因蓄电池维护对UPS供电可靠性的影响,保障UPS可靠供电.一57一圈低压电器(2011No.6)?J=程应用?日期(2009年)17280164l6155521468813824】296012096112321O368>9504;69l260485l843456图2某供电局2009年1#UPS第2组蓄电池组2#电池单体内阻历史比较图H3日2H3日3H3Et4=I3日5H日期(2O13日6H13日7Hl3日8H13日0年)7283某供电局2010年I#UPS第2组蓄电池组2#电池单体内阻历史比较图l0920982887367644G6552基54607436832762184l092O369215l82l242730也池编号20】0午)图4某供电局2#UPS第1组蓄电池组内阻件状图(2)在电源供电方案规划期,需根据负载电流,结合蓄电池的放电曲线,配置比较合适的蓄电池容量,在要求的放电时间内避免蓄电池过放.(3)减少环境温度对蓄电池内阻影响,室内环境宜控制在200C25qC,防止温度过高或低温,保障蓄电池有充足容量.一58一(4)利用现有技术,如蓄电池内阻在线监测系统等,进行科学的管理和分析,做到提前预警,保障UPS系统可靠运行.(5)加强巡视,做好定期维护,一般要对蓄电池每3m进行一次维护,主要检查蓄电池组中有无漏液,外壳变形及落后电池的存在,蓄电池OO9988776654433220G莲誊O0998877665443322O鏖星._I:程应川?低压电器(2011No.6)H3日2月3日3|3日4月3日5月3日63日7月3日8H3日日期(201o年)陶5某供电局2#UPS第1组蓄电池组22#电池单体内阻历史比较图8736764465525460;436832762184l09236912l5182124273033l乜池编/(20io年)6某供电局2#UPS第1组蓄电池组内阻柱状图连接处有无锈蚀和固定螺栓松动,环境温度是否正常等;每0.5a做一次激活性放电,1a做一次核对性放电.(6)充放电要严格按照蓄电池技术要求进行,防止过放,过充情况发生.(7)定期进行内阻测试,并做好记录和分析工作.7结语蓄电池内阻在线监测系统运行2年多来,发现个别蓄电池早期失效的情况,从而及时得到更换,确保UPS可靠供电.蓄电池内阻在线监测系统为运维工作提供了一种科学手段,解决了蓄电池以往运行工作中的难点.长期的运行数据积累,可评估出环境因素对蓄电池温度的影响,以及制定相应的蓄电池机房空调运行规定,为设备选型提供依据,从而到达优化设备的目的.蓄电池内阻在线监测系统不仅可在UPS蓄电池中使用,在变电站直流电源系统及需要配置蓄电池等场所均可使用,具有广泛的应用价值.【参考文献】1DL/T724-2000电力系统用萏电池直流电源装置运行与维护技术规范S