通信基站用蓄电池监测管理系统.doc

通信基站用蓄电池监测管理系统蓄电池作为通信基站的备用电源在基站中起着重要的作用。目前，通信基站主要选用阀控铅酸蓄电池作为基站的备用蓄电池。通常情况下，由24只2V蓄电池构成-48V的供电系统，每个基站配有2组蓄电池，蓄电池组容量一般为200500Ah。由于移动通信基站具有分布广、数量多、无人职守等特点，对于基站蓄电池的维护也就提出了更高的要求。通信基站的备用蓄电池组的设计使用寿命一般为810年，甚至更长。但是，实际的使用过程中我们发现蓄电池的使用寿命远远达不到设计时的要求，部分蓄电池甚至在使用12年后就无法通过容量监测。蓄电池容量达不到要求的直接后果就是在正常供电中断时无法完成对基站的供电，使基站通信无法正常进行。造成这种现象的重要原因是对蓄电池的维护不充分和使用不当。阀控铅酸蓄电池由于无法加水、测量电解液比重而被成为免维护蓄电池，但是免维护不是不维护。也正是由于阀控铅酸蓄电池在日常使用中不能对蓄电池电解液的比重进行测量、不能调节蓄电池内部的电解液浓度，对这类蓄电池的维护要求更高了。1996年国际电工学会提出了IEEE1188阀控铅酸蓄电池维护标准，在该标准中对于蓄电池的日常维护和测试工作进行了详细的要求，对蓄电池的电压、温度、内阻等参数的测试和容量试验、核对性放电等测试进行了比较详细的规定。但是，由于该标准所列出的测试项目多、实现难度大，在实际工作中很难得到真正的执行。特别是象移动基站这样的现场数量大、分布广的场合，对于蓄电池的测试需要大量的人力、物力才能够实现。通过基站蓄电池自动监测管理系统对蓄电池进行实时的监测是对蓄电池维护的发展方向。北京子木智能科技有限公司开发、研制和生产的TBS系列蓄电池监测管理系统，是专为移动通信基站设计的。系统对蓄电池的电压、电流、温度等运行参数进行实时测试，对蓄电池的内阻等蓄电池的性能参数进行测试，并通过移动通信基站的集中监控系统实现了参数的远程传输。每个TBS蓄电池监测管理系统模块可检测由24只2V蓄电池构成的48V蓄电池组2组，同时对48只蓄电池进行监测。系统提供蓄电池组电压、电流；单体蓄电池电压、内阻；标样蓄电池温度等参数的实时监控。同时，通过系统配置的上位机软件能够轻松的获得单体蓄电池的充、放电曲线，以及单体蓄电池在运行不同阶段的内阻数据，为判断蓄电池的状态提供了可靠的依据。TBS系统与众不同的地方在于高精度地实现了对于蓄电池的内阻测量。内阻测试技术是目前世界公认的对于蓄电池内部性能最有效和最简捷的测试手段。通过对于单体蓄电池内阻的准确测试，能够对于串联蓄电池组中的单体蓄电池劣化状态进行监测。对于保障蓄电池容量状态的稳定和提高蓄电池的使用寿命具有重要意义。蓄电池的内阻是蓄电池内部的复频电阻。对于同一只蓄电池来说，它的内阻也在不停地变化中。随着蓄电池的容量状态的下降蓄电池的内阻会有明显的增加。在现场使用2年的蓄电池与新蓄电池相比一般内阻会升高1030%,同样，在蓄电池放电过程中，蓄电池的内阻会睡着蓄电池的放电深度的增加而增加。通过铅酸蓄电池的失效模式能够很容易地了解蓄电池内阻与其劣化状态之间地关系。现场使用的蓄电池主要由以下四种原因造成蓄电池的失效：1、 失水。当蓄电池的充电电压较高时，蓄电池内部的电解液中的水会被分解成氢气和氧气，通过蓄电池的气阀排出。大量的失水会是蓄电池内部的电解液反应能力下降，蓄电池容量降低。失水会使蓄电池的内阻增加。2、 硫化。当蓄电池被过放电或者长期处于欠电状态下时，蓄电池内部的硫酸离子和铅离子会结合硫酸铅晶体。结晶后的硫酸铅无法参加蓄电池内部的电化学反应。蓄电池容量降低、内阻增加。3、 极板腐蚀。蓄电池内部的硫酸液体会对蓄电池极板特别是正极板造成腐蚀。腐蚀后的极板参加反应的面积降低，反应能力下降。蓄电池容量下降，内阻增加。4、 热失控。由于蓄电池的内部电流、电压的累计作用会造成蓄电池的热失控现象，特别是在大电流放电的情况下，热失控现象更容易发生。发生热失控后的蓄电池容量下降，内阻增加。通过以上对于蓄电池的主要失效方式的分析能够发现，蓄电池的内阻与蓄电池的容量具有相当明确的关系。蓄电池内阻的增加是蓄电池劣化程度加大、容量状态下降的重要标志。仅仅通过对于蓄电池浮充电压和电流的测量是无法对蓄电池的劣化程度进行判断的。 上图是通过TBS系统上位监控软件采集的现场使用2年蓄电池组中单体蓄电池充电电压和内阻的比较。图1为蓄电池浮充电压图，通过该测试结果能够看出，蓄电池的浮充电压均处于正常范围，从蓄电池的充电电压看蓄电池处于满容量状态。图2 是蓄电池的内阻测试结果，改组蓄电池中有9只蓄电池的内阻超常，容量严重下降。通过放电测试的结果显示，改组蓄电池的实际容量为额定容量的40。通过本次测试可以发现，仅仅通过蓄电池的浮充电压的监控是无法对蓄电池的容量状态进行监控的，而通过对于蓄电池内阻的测试能够准确的掌握蓄电池的容量状态。与传统的对于蓄电池的容量测试方法相比，内阻测试具有实时性强、对蓄电池的影响小、实现简单等特点。传统的对于蓄电池容量的测试主要是通过定期的核对性放电和容量试验来实现的。根据国际电工学会的IEEE1188-1996的蓄电池维护标准，对于蓄电池应每年进行一次放出容量不低于3040的核对性放电，每两年进行一次容量试验。但是，由于基站数量多、分布广，对蓄电池进行类似的容量测试将很难实现。而且，由于大部分对于基站的核对性放电和容量试验要在基站仍处于工作的条件下进行，对蓄电池进行容量测试具有一定的风险性。同时，即便是对于蓄电池仅仅进行3040核对性放电也需要大量的人力、物力来实现，同时测试的准确性也不高。相对于放电测试通过内阻对蓄电池进行劣化程度和容量状态的分析和测试，是更加可行并且行之有效的。TBS系统配备了子木公司设计的Battery Analyzer上位监控软件，通过该软件能够简单、有效的实现对蓄电池的远程实时监控和性能的综合分析。系统软件具有的主要功能：1、 实时监测基站蓄电池组的电压、电流（需选配电流传感器）2、 实时监测蓄电池组中的单体蓄电池电压，并可以通过数据列表、棒图、折线等多种方式将数据进行显示。3、 实时监测标