摘要介紹了蓄電池的在線監測與管理，對蓄電池的監測和管理技術的應用進行了闡述和分析。
　　
　　0 引言
　　
　　蓄電池作為電源系統的組成部分,起著儲備電能、應對電網異常和特殊工作情況、維持系統正常運轉的關鍵作用,是需要高可靠電能保障領域的后一道防線。因電池故障造成的事故或停機的損失往往遠比電池的費用要高昂得多。在電池的日常維護管理中,往往由于缺乏有效的監測維護手段,不能及時準確地掌握電池狀態,無法消除電池問題帶來的隱患。為此,蓄電池廠商、研究人員及維護人員都在積極探索安全、可靠、高效的蓄電池監測技術。
　　
　　1 蓄電池的運行監測和性能監測
　　
　　閥控鉛酸蓄電池對運行要求比較嚴格,偏離正確的使用條件將會造成嚴重的后果,因此對其運行參數進行監測至關重要。
　　
　　1.1蓄電池的運行監測
　　
　　(1)人工運行檢查
　　
　　一般的運行維護規程要求測量電池組電壓、單節電池電壓和環境溫度。
　　
　　電池組電壓測量可以發現充電器的參數設置是否正確;單節電池電壓測量可以發現其浮充電壓是否正確,是否被過充電、過放電;溫度測量主要用于發現電池的工作環境是否通風良好、溫度是否過高。
　　
　　人工運行檢查實時性差,操作風險大,人力成本高。
　　
　　(2)在線運行監測
　　
　　在線監測通過監測設備與電池連接,實時采集和報告電池組電壓、單節電池電壓、充放電電流、溫度等運行參數,并進行充、放電管理,有效地彌補了人工檢查的缺點。
　　
　　1.2蓄電池的性能監測
　　
　　蓄電池的運行監測僅僅能夠測量電池的運行參數,準確地掌握這些參數并利用它們對電池工作環境進行調整控制,只是維持系統安全正常運轉的起碼條件,遠未達到全面了解電池狀態,及時防范因電池失效或容量衰減導致系統故障的要求。例如在實際情況中,性能劣化、容量已大幅下降的電池其浮充電壓往往變化不明顯,僅憑單一的在線運行監測無法辨別和處理,當放電過程中發現某電池的放電電壓異常時才能發出警告,往往為時已晚。
　　
　　因此,在測量蓄電池外部運行條件的同時,監測蓄電池的性能,了解其內部狀態的變化,同樣具有非常重要的意義。
　　
　　(1)人工性能檢查
　　
　　人工檢查蓄電池性能主要依靠定期放電測試來進行。通過深度放電,發現容量下降的電池。
　　
　　人工性能檢查時效性差,人為因素大,風險和成本高。
　　
　　(2)在線性能監測
　　
　　蓄電池性能在線監測長期以來一直是應用中急切需求而又缺乏有效解決方案的難題。近年來,隨著單節電池內阻jingque測量技術的出現,電池監測手段發生了革命性進步,測試原則由被動監測電池外部條件發展到主動測試電池內部狀態,電池內阻檢測與分析已被公認為是一種迅速、可靠的診斷電池健康狀況的方法。
　　
　　2 蓄電池在線監測與分析技術
　　
　　為了更好地管理與維護,提高工作效率,蓄電池的維護人員希望廠商提供有效的蓄電池監測方法和技術。北京子木智能科技有限公司開發的KOKIIBM系列產品能夠系統地實時監測蓄電池外部條件和以單節電池內阻為標志的性能參數,并綜合分析目標電池的保有容量和剩余電量,實現對蓄電池完整的在線運行監測與性能監測。
　　
　　2.1運行監測
　　
　　KOKIIBM系列產品能夠在線監測蓄電池的組電壓、單節電池電壓、充放電電流、溫度等運行參數,實時監控電池的運行狀態。
　　
　　2.2內阻監測與落后電池甄別
　　
　　電池內阻的在線測量需要克服微弱信號捕捉、抗環境干擾、經驗分析等諸多技術障礙,目前只有少數幾家廠商有產品問世。各廠家具體實現技術的不同致使他們對產品內阻的測量準確度、抗干擾能力和內阻數據分析效果有很大的質量差別,尤其是絕大部分廠家的產品由于無法有效解決干擾問題而采用放電法進行測量,即在電池兩端接入放電負載,通過測量電池在放電過程中的電壓變化來獲取內阻值,有的廠家產品需要把電池從回路中斷開,或關掉充電器,以消除充電器和用電負載的影響。由于電池的內阻很小,放電時的電壓變化微弱,即使采用較大的放電電流,直接測量的精度一般也很難提高。
　　
　　子木公司的監測技術不需放電,采用先進的中點測量方法,依托數字信號處理技術完成微弱信號的準確測量,不必將電池從回路斷開,不受充電器和用電負載的影響,實現了真正的在線內阻測試,數據有效分辨率達到0.001mΩ。內阻監測驗證試驗設備連接圖如圖1所示。

　　
　　以jingque的內阻在線測量為基礎,KOKIIBM系列產品能夠及時準確地發現電池組中的落后電池,結合用戶有效的維護方法,大大提高備用電源的可靠性,延長電池組整體使用壽命。
　　
　　2.3保有容量與剩余電量監測
　　
　　依據監測數據對蓄電池狀態進行實時綜合分析,形成有效的電池狀況報告以支持用戶的維護決策,特別是準確測量用戶為關注的電池保有容量和剩余電量,是KOKIIBM系列產品包含的另一項核心技術。
　　
　　蓄電池的荷電量與供電系統的可靠性和緊急情況下運維部門的補救措施密切相關,及時準確地了解電池的保有容量和剩余電量是用戶所關注的焦點問題。長期以來,由于缺乏在線測量保有容量和剩余電量的技術手段,業界普遍采用的方法是定期對電池進行完全放電,以掌握它們的保有容量,作為下一段時間維護工作的指導依據;至于剩余電量的測量,因其實時性的要求,始終沒有根本的解決辦法。
　　
　　子木公司基于其完備的運行監測數據、先進的內阻測量技術和豐富的電池特性分析成果,能夠在蓄電池組的浮充運行狀態中及時準確地發現落后電池,在此基礎上可通過0.05～0.1C的在線淺度放電,借助子木專有的神經網絡模型算法,對電池保有容量進行jingque預測,準確度達5%左右。基于該算法,KOKIIBM系列產品還可在系統充放電過程中,實時計算電池的剩余電量,有效地幫助用戶全面準確地掌握電池狀況。
　　
　　3 在線監測產品的設計主導思想
　　
　　3.1準確測量
　　
　　電池的運行參數主要受充電機的控制,尤其是電池的浮充電壓,直接影響電池的浮充使用壽命。浮充電壓的測量要求系統具有高準確度,電池組串聯后的高電壓要求系統具有高抗共模性能。
　　
　　在線測量每節電池的內阻是系統的核心技術之一,測量jingque度直接關系到分析的準確性。在線測量需要解決充電器和用電負載干擾的問題。對于大容量電池,內阻是微歐級小信號,常規的測量方式已經不能得到有意義的數值,系統采用數字信號處理技術實現高精度測量。
　　
　　3.2綜合分析
　　
　　以電池正確運行條件為核心依據,對系統的電壓、內阻、電流和溫度數據及其變化進行綜合分析。
　　
　　綜合分析要發現電池組運行中發生的超越電池參數極限的事件,如:充電電流過大、放電電流過大、電池組浮充電壓高、電池組浮充電壓低、電池組過放電、單節電池浮充電壓高、單節電池浮充電壓低、單節電池過放電等。
　　
　　除發現電池的運行條件異常外,綜合分析更重要的是要及時發現并報告電池失效以及電池容量狀態。
　　
　　3.3高可靠性
　　
　　系統應用于高可靠性要求的領域,要求保證系統長期穩定地工作。
　　
　　系統應對用戶設備不產生任何附加干擾,保證用戶設備同監測系統共同正常運轉。
　　
　　系統應具備良好的容錯能力,避免誤報警。
　　
　　3.4可擴展和網絡化
　　
　　系統要滿足蓄電池應用的大部分場合,可根據不同行業的電池配置應用,以及電池的不同數量、不同規格和不同的放置形式靈活配置。
　　
　　系統可擴展放電測試設備,自動完成放電測試。
　　
　　網絡化和信息化是電子設備的發展趨勢,系統設備要有通信接口和多種網絡連接方案。
　　
　　4 結語
　　
　　北京子木智能公司開發的KOKIIBM系列蓄電池監測管理系統適用于政府、電信、金融、證券、保險、電力、廣播電視、交通運輸、制造、軍隊、教育、科研、公共設施等借助蓄電池提供高可靠電能保障的行業領域。針對各行業領域的應用實質,KOKIIBM包含BM3500、BM6500、BM8500三個產品系列,分別面向通信電源系統、電力操作電源系統和UPS系統。
　　
　　KOKIIBM系列蓄電池監測管理系統緊密結合先進的電源變換技術、計算機技術、精密測量技術和VRLA電池特性,實現了對閥控鉛酸蓄電池工作狀態和健康狀況的jingque檢測和綜合分析,可有效解決蓄電池失效早期發現和容量在線監測的難題,是一種比較理想的蓄電池在線監測的技術和方法。