非凡蓄電池解析為什么要對蓄電池進行管理和監測

一、非凡蓄電池組在通訊系統的作用

目前通信電源所使用的蓄電池大多是先進的閥控式密封鉛酸蓄電池，這種電池的每節單體電壓一般為 2V，以串聯的方式組成 48V 或 24V 系統，它起著保護通信設備設施及保障網絡順利運行兩大功能。在保障通信電源設備設施上，蓄電池與 UPS、開關電源系統一起發揮了防止市電電網電壓涌、浪、尖峰(跌落)及瞬變、欠壓(過壓)的作用，有效保護了通信設備、防止宕站事故。在保障網絡順利運行上，蓄電池與 UPS、開關電源系統共同起到市電電源中斷時維持系統正常運行的功能，同時還發揮濾出噪聲電壓，保持通信質量的功能。

這些電池一旦在通信基站安裝投入運行后，幾年內不會涉及到更換，因而加強對蓄電池的維護，改善其使用狀況，從而有效地延長蓄電池的使用壽命，具有重要的意義。而蓄電池在線檢測目前無人值守的在通信電源維護中發揮著不可忽缺的作用

二、通訊系統蓄電池的技術現狀

蓄電池組是基站實現直流不間斷供電的一個重要組成部份，其投資額和開關電源設備基本相當。目前移動基站采用的大都是二十世紀末發展起來的閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA 電池）。由于采用了閥控式密封結構，不需要加酸、加水維護，無酸液、酸霧泄出，可與設備同機房安裝。由于體積小、重量輕、自放電小、少維護、壽命長、使用方便、安全可靠等特點，深受用戶歡迎。但是我們卻必須看到，一方面這種電池的基本電化學原理仍然未變，因而其固有的電特性要求不僅沒變，反而要求更嚴；另一方面這種電池在推廣初期，廠家的說明書有時或多或少地將這種電池稱之為"免維護"電池，導致部份維護人員認為這種電池不需要維護，使得蓄電池維護與檢測得不到應有的重視，這一誤導至今還有深刻的影響。

基站蓄電池從目前使用情況來看，普遍存在蓄電池容量下降過快，使用壽命短，掉站的事故頻頻發生。從目前國內幾家大型閥控式密封電池廠家生產電池的質量來講，應都能滿足各運營商要求，雖然各廠家生產蓄電池質量、性能上有所差別。蓄電池的質量因素應不是影響目前各運營商基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因。從閥控式密封電池產品結構、產品性能、基站蓄電池使用過程現場勘察情況等綜合因素來看，結合交換局站使用情況，閥控式密封電池在正常情況下使用 1～4 年后，其容量下降應不會這么快，造成基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因應在于其基站使用環境以及維護有關。

造成基站蓄電池容量下降過快、使用壽命縮短的主要原因是：

第一、基站頻繁停電、停電時間長、停電時間無規律，使蓄電池頻繁充放電，根據目前蓄電池制造廠家對基站報廢蓄電池解剖情況來看，導致蓄電池壽命終止的原因在于蓄電池負極板的硫酸鹽化，這是蓄電池早期容量衰竭（PCL）的一種典型現象。

造成蓄電池負極板產生硫酸鹽化的原因如下：基站停電頻次過高，一天內停電數次，甚至連續停電數天，使基站蓄電池在放電后尚未充足電的情況下又放電，蓄電池出現欠充現象。如連續多次發生欠充，將造成蓄電池容量累積性虧損，則該基站的蓄電池容量將在較短時間內下降，其使用壽命將較快終止。一般來說，蓄電池容量下降的速度與該基站蓄電池連續欠充的次數成一定的正比關系。造成蓄電池容量下降的內在原因在于，電池放電后在未充足電的情況下又放電，正、負極在放電后生成的硫酸鉛未能分別完全恢復成二氧化鉛和金屬鉛的情況下，正、負極板又放電，使蓄電池產生欠充，連續多次欠充，使負極板逐步硫酸鹽化，產生不可逆轉的結晶硫酸鉛，特別是蓄電池處于深度過放電的情況下，蓄電池負極板的硫酸鹽化將更嚴重，硫酸鹽化的速度將更快，造成負極板表面被屏蔽，其功能逐步下降直至失效，導致蓄電池使用壽命下降直至終止。

第二、開關電源設置參數不合理，基站蓄電池欠壓保護設置電壓過低，復位電壓設置過低，使蓄電池出現過放電甚至深度過放電現象，從另一方面加劇蓄電池負極板硫酸鹽化。

目前基站組合開關電源均設置低電壓隔離保護功能或二次下電功能。當蓄電池放電至某一設定電壓值時，開關電源系統將自動切斷對部分重負載供電或全部負載的供電，以保護蓄電池不過放電，確保蓄電池使用壽命。

      如電池最低欠壓保護值設置過低，蓄電池將出現過放電，多次的過放電和過放電后未能及時補充電或充電不足都將嚴重影響電池使用壽命;  另外如開關電源復位電壓設置過低，將使電池在放電過程中出現重復多次放電;  具體電池最低欠壓保護值設置應根據負載電流大小而設置，而目前基站蓄電池最低欠壓保護值一般設置在單體電池電壓每只 1.8V 左右，有的甚至設定為每只  1.75V。根據閥控式密封電池的放電性能結合基站實際負載電流(目前基站實際負載電流絕大部分均小于  0.1C10A），基站電池最低欠壓保護值應設置在電池單體電壓每只 1.8V 以上。

因此，目前基站蓄電池欠壓保護設置參考電壓過低，如基站長時間停電，會使電池出現過放電，甚至是小電流深度過放電，而過放電的電池要完全充足電，恢復容量所需充電時間較長，深度過放電的電池在基站現有唯一恒壓充電條件下，一般是很難完全恢復其額定容量的。所以開關電源參數設置不合理，從另一方面加劇電池負極板硫酸鹽化，從而造成電池容量下降，使用壽命縮短。

第三，基站使用環境較惡劣。基站停電后，由于無空調，使基站環境溫度逐步上升。或者由于空調故障，使基站室內溫度偏高，從而降低了蓄電池使用壽命。室內基站均配置空調，配置的空調為一般柜機或分體式空調，長時間不間斷使用使部分。基站空調出現故障而停機，空調損壞后有時得不到及時維修，而室內基站為封閉機房，空調停機后使基站室內溫度大幅上升，彩鋼板機房其室內溫度甚至可達到 70℃以上。

一方面，即使空調正常，而基站由于停電后，無交流電源，空調也無法制冷，特別在夏天，將使基站室內溫度大幅上升，從而影響蓄電池正常工作。這使閥控式密封電池內部失水量加劇，電解液飽和度下降(玻璃纖維棉隔膜內電解液減少)使電池容量降低和電池使用壽命縮短。

另一方面由于室內溫度過高，將使蓄電池熱失控效應加劇，從而造成蓄電池正極板腐蝕速率加劇、極板變形膨脹、電池外殼鼓脹甚至開裂等，最后導致電池容量快速下降，電池壽命縮短。根據加速壽命試驗表明，環境溫度升高 10 度，且不對充電電壓進行調整，其電池使用壽命將縮短一半。

第四，基站停電后，蓄電池放電至終止電壓，未及時進行補充電，也將導致電池容量下降和使用壽命縮短。

由于部分基站地處郊區或偏遠山村等地，市電供應狀況較差，市電停電的次數多且停電時間較長，往往一旦市電停電后，蓄電池放電至終止電壓，市電還未恢復，這樣一方面可能造成蓄電池過放電，另一方面電池放電后又不能得到及時補充電，根據相關資料表明，電池放電后如不能及時進行補充電，將使蓄電池容量逐步下降，經過幾次循環后，蓄電池使用壽命將明顯縮短。

另外一些基站的開關電源輸出浮充電壓值比設置值和顯示值小了 1V 多，造成蓄電池長期處于欠充狀態。

盡管，通訊站用蓄電池存在的這些問題，但是我們目前主要通訊運營商的維護制度和維護人員的配備，無法保證及時地發現蓄電池出現的問題，及時地對其維護，及時地將落后電池更換下來，避免掉站事故的發生。蓄電池在線監測系統正是在這樣的環境下應運而生的。

三、非凡蓄電池監測的必要性

從上面的分析，通信電源是通信網絡的基礎，備用蓄電池又是整個通信電源的最后一道屏障，蓄電池，特別是通信機房的蓄電池引發的事故一旦發生，就會引起巨大損失！因此，各通信運營商為確保通信網絡的順暢運行，紛紛加強了對通信機房蓄電池的維護和測試，同時引進 IEEE1189-2005 嚴格的維護規程。目前的維護規程主要是靠定期、強制性的核對性放電來監測蓄電池的健康狀態和充電狀態。但由于維護技術人員的編制限制，維護地點偏僻，分散，檢測作業的時間過長的因素影響，整個通訊行業的蓄電池維護工作完成率很低。現在唯一可行的，沒有測試盲區的維護技術手段就是采用蓄電池監測系統。蓄電池監測于傳統的定期監測相比有一下優勢；減少到現場手動測量和檢查電瓶所需的人工時間。

通過監測系統提供的數據有計劃性地了解電池健康狀態，而無須按日歷到現場檢查，從而節約費用。

通過在線連續電池系統監測，提高了供電的可靠性，可以減少系統停機時間。

在即將失效的電池影響同組其它蓄電池之前便進行替換，  避免了相互影響，從而延長整體電池系統壽命。

掌握哪些電池已到更換時間，從而在電池采購上具有更大主動權，同時減少成批替換的電池的情況出現。

通過減少電源斷電幾率增加顧客滿意度和正常運行時間。

避免因斷電而造成的年收入損失。

監測系統鑒別有損壞跡象的電池的能力增強了系統可靠性，  進而增加生產能力。

利用我們的專利阻抗測量技術，在電池開始出現失效狀況之初，可靠的趨勢數據就將正確顯示電池問題。

不用依賴靠測量電壓來確定電池狀態，  電壓測量值無法確切顯示電池的好壞及可用性。

電池監測管理系統具有遠程監測，  數據采集和趨勢分析功能，  可遠程監測多套電池系統，提高了管理的效率。

可以預知何時、何地將因電力公司斷電時，  電池系統無法提供直流電源供應。

在電源斷電期間準確追蹤記錄電池的實時性能。

精確監測所有對電池性能有直接影響的項目：

盡管安裝蓄電池在線系統會一次性的而加大運維費用的開支，但充提高蓄電池有壽命30%，減少維護工作量 75%，降低維護成本的 80%,減少掉站事故發生，提高通訊客戶的滿意度的回報來看，是完全值得的。