在线智能蓄电池充放电设备在通信机房的应用

2019-12-25林轩羽

通信电源技术 2019年12期

林轩羽

（国网上海市电力公司信息通信公司，上海 200072）

0 引言

在网络能源中，通信电源是基础，后备蓄电池组在通信直流供电系统中能够发挥出非常重要的作用，其能够有效保证通信电源系统的供电情况，并切实维护电源工作的要点和难点。通信电源设备会使通信供电出现中断事故，影响因素中蓄电池组这一因素占较大比重。为了保证通信网络安全用电，应该加强维护通信机房的蓄电池组。结合维护规程，应用3 年以上的蓄电池组应开展容量试验，在使用超过6 年后应每年开展一次容量试验，对电池组容量进行精准监测，保证市电以及电源设备有故障出现时蓄电池组可确保正常运行通信设备的时间。

1 在线智能蓄电池充放电设备

UPS 的远程放电仪主要针对三相UPS 蓄电池组的定时放电、远程放电、按容量放电及直流电源的带载能力测试来设计，使用485 通信技术，能够利用PC 机客户端的访问集中管理端或监控软件来实时监测及监控蓄电池组的电池放电过程。这一设备有着较为新颖的设计外观、较轻的重量，能够更加方便的移动，设定完放电参数后，将恒流放电的整个过程完成，实现全面智能化，从而有更加安全的放电过程。

2 在线智能蓄电池充放电设备的功能

2.1 在线恒流放电

在线智能蓄电池充放电设备可实现在线蓄电池组对通信设备放电（供电），确保安全的情况下对蓄电池容量进行有效测量[1]。

2.2 在线智能充电

完成放电之后，启动自动延时，电压降低，整流器可对蓄电池组充电，并且能够调节充电电流及充电时间[2]。

2.3 在线监测单体电压记录

运用无线传输技术记录监测单体电压的模块，能够实时在线监测蓄电池组的充电放电过程的单体电压变化，并且对电池组的过放电或是过充电做出预防。

2.4 分析剩余容量

电池放电在线监测5 ～10 min，能够将每节电池剩余的容量分析出来，在结束30%～40%的核对性放电试验后，能够获得各单体电池剩余的容量。

2.5 外部接点

对完成放电、过高的充电电压及其他警报均进行输出接点的提供，以便做出合理处理。

2.6 节能

在线智能蓄电池充放电设备是蓄电池组对通信系统自身的负载直接放电（供电），运用系统整流器充电，不能在测试过程中浪费电能，难以产生热量，环保节能。

2.7 安全保证

利用无缝连接技术串联在线智能蓄电池充放电设备和被测试电池组，放电期间，若是市电中断，主机停止对电池的充放电，并在系统上自动接入电池组。

3 通信机房蓄电池组容量的试验原理

图1 为在线智能蓄电池充放电设备的构成[3]。

（1）使直流供电系统的一组电池与系统脱离，与智能假负载连接，对负载大小进行调整，保证放电电流为固定值，在电池组一单体电池端电压达到放电电压终止时，结束放电测试。按照电池组放电时间以及放电电流对其容量进行计算，备用电源设备可对放电后的电池组根据0.1C1 充电率来充电。

（2）设置供电系统开关电源电压输出值为46.4 V，蓄电池组提供电力给通信设备，并按照负载电流实际情况，与智能假负载相接来调整放电电流。放电过程中应每小时对电池组总电压、室温、单体电池端电压以及负载电流进行测量，同时使用监控电源系统设置电池组放电电压以及单体电池电压预警点，在任何一点进行测试和监控，其到达告警门限时停止放电。此外，柴油发电机组工况状态最佳，可保证在市电停电时，放电后期不会出现供电系统中断情况。完成放电后，直流供电系统调整后的输出电压针对负载供电，并且根据0.1C10 充电率针对电池组充电。

图1 在线智能蓄电池充放电设备的构成

4 电池组容量具体试验方法

4.1 离线式容量试验

离线式容量试验存在准确的测试数据，实际计算电池组容量更加方便，且便于了解电池组具体容量以及电池组的续航能力。但在这一供电系统还有一组后备电池时，备用系统电池供电时间大大缩短，不确定在线电池组是否有质量问题存在。特别是使用超过6年的电池，如果市电出现中断情况，这一电池组将会增加通信设备的放电保障风险系数。因此，运用这一方法来试验电池组时，发电机组应该位于最佳状况，从而保证正常运行开关电源及发电机组等设备。结束放电后电池组电量充足并入供电系统，这时和在线电池组间存在电压差，如果没有合理的操作，将会造成开关电源并入电池组产生大电流充电，并出现火花，容易产生安全事故。为了解决打火问题，应对开关电源电压输出进行调整，接着并联电量充足的相等电压电池组。这一放电方式有着较大的操作难度，不仅要脱离电池组正极的电源线，也应与其负极保险脱离。特别是与电池组负极保险脱离时，应将处理绝缘工作做好，不合理的操作会产生负极短路，会造成系统供电中断事故以及人身安全事故。此外，放电电池组利用假负载通过热量形式消耗电能，机房空调制冷时间也大大增加，对机房运行设备环境造成影响，维护人员应该时刻守护，防止假负载高温造成通信供电设备故障。

4.2 实际负载放电容量试验

这一操作方法是将开关电源直流电压输出值设置为46.4 V，电池组可对实际负载直接进行放电，直到开关电源输出直流电压的保护设定值。因为电池组有较大的放电电流，应该根据维护电源规程对48 V 供电范围之内的40 ～57 V 最低供电低压门限进行考虑，也应考虑电池组到设备供电回路压降3.2 V 和电池单体放电1.8 V 为最低值的要求。虽然确保了供电系统的安全，但是难以掌控实际负载放电电流以及时间，难以准确评估电池组容量，电池性能测试会有不确定因素出现，特别是检测应用超过3 年的电池组性能很难获得满意的试验效果，如果两组电池出现单体电池失容以及落后等问题，其放电应该达到输出保护值时间，维护人员难以及时发现，这时剩下的后备电池组容量很少，从而使这一放电方式相较于离线放电方式存在更大的不安全系数。因为放电深度有限，将无法达到电池组续航能力的测试目的，重点是在落实全容量放电过程中会出现放电前期一些单体电池电压正常，但在中后期，开始逐渐暴露出这些电池的问题。一些单体电池落后，因为没有足够的放电深度，发现的不够及时。这一放电方式仅能对电池组容量进行大致评估，无法对后期放电时长加以检测。同时，两组电池间没有完全均衡的放电电流，每一电池组将按照本身情况对系统负载电流进行自然分摊，落后电池组有较大内阻以及较小放电电流，正常电池组存在较小内阻以及较大放电电流，这将会使一些落后电池由于没有过大放电电流而无法暴露出来，达不到检测放电性能质量的目的。

5 在线充放电过程

在线（充）放电设备和被测电池组正极串联，被测电池组处于的支路电压将比开关电源输出或是电池的浮充电压稍高，从而使这一电池组可对实际负载放电，在放电期间，放电时间不断延长，被测电池组电压随之不断下降。利用在线（充）放电设备来补偿调整自动电压，确保被测电池组能够保证恒定电流及功率来放电，达到电池组放电终止，即到容量、电压、时间以及单体电池电压满足预期设定的放电门限值为止，将会自动结束放电试验。被测电池组在线恢复充电过程自动转入，可将两组电池间出现的电压差消除，从而指引在线开关输出电源，在线等电位控制自动保护电路限制被测放电后电池组充电情况下，在线等电位连接自动完成，正常连接系统后，可退出在线充及放电设备，蓄电池组充电等电位连接过程结束。