非凡蓄電池解析為什么要對(duì)蓄電池進(jìn)行管理和監(jiān)測(cè)

一、非凡蓄電池組在通訊系統(tǒng)的作用

目前通信電源所使用的蓄電池大多是先進(jìn)的閥控式密封鉛酸蓄電池，這種電池的每節(jié)單體電壓一般為 2V，以串聯(lián)的方式組成 48V 或 24V 系統(tǒng)，它起著保護(hù)通信設(shè)備設(shè)施及保障網(wǎng)絡(luò)順利運(yùn)行兩大功能。在保障通信電源設(shè)備設(shè)施上，蓄電池與 UPS、開關(guān)電源系統(tǒng)一起發(fā)揮了防止市電電網(wǎng)電壓涌、浪、尖峰(跌落)及瞬變、欠壓(過壓)的作用，有效保護(hù)了通信設(shè)備、防止宕站事故。在保障網(wǎng)絡(luò)順利運(yùn)行上，蓄電池與 UPS、開關(guān)電源系統(tǒng)共同起到市電電源中斷時(shí)維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的功能，同時(shí)還發(fā)揮濾出噪聲電壓，保持通信質(zhì)量的功能。

這些電池一旦在通信基站安裝投入運(yùn)行后，幾年內(nèi)不會(huì)涉及到更換，因而加強(qiáng)對(duì)蓄電池的維護(hù)，改善其使用狀況，從而有效地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，具有重要的意義。而蓄電池在線檢測(cè)目前無人值守的在通信電源維護(hù)中發(fā)揮著不可忽缺的作用

二、通訊系統(tǒng)蓄電池的技術(shù)現(xiàn)狀

蓄電池組是基站實(shí)現(xiàn)直流不間斷供電的一個(gè)重要組成部份，其投資額和開關(guān)電源設(shè)備基本相當(dāng)。目前移動(dòng)基站采用的大都是二十世紀(jì)末發(fā)展起來的閥控式密封鉛酸蓄電池（簡(jiǎn)稱VRLA 電池）。由于采用了閥控式密封結(jié)構(gòu)，不需要加酸、加水維護(hù)，無酸液、酸霧泄出，可與設(shè)備同機(jī)房安裝。由于體積小、重量輕、自放電小、少維護(hù)、壽命長(zhǎng)、使用方便、安全可靠等特點(diǎn)，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(xué)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(yán)；另一方面這種電池在推廣初期，廠家的說明書有時(shí)或多或少地將這種電池稱之為"免維護(hù)"電池，導(dǎo)致部份維護(hù)人員認(rèn)為這種電池不需要維護(hù)，使得蓄電池維護(hù)與檢測(cè)得不到應(yīng)有的重視，這一誤導(dǎo)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(fā)生。從目前國內(nèi)幾家大型閥控式密封電池廠家生產(chǎn)電池的質(zhì)量來講，應(yīng)都能滿足各運(yùn)營(yíng)商要求，雖然各廠家生產(chǎn)蓄電池質(zhì)量、性能上有所差別。蓄電池的質(zhì)量因素應(yīng)不是影響目前各運(yùn)營(yíng)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(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能、基站蓄電池使用過程現(xiàn)場(chǎng)勘察情況等綜合因素來看，結(jié)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(yīng)不會(huì)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(yīng)在于其基站使用環(huán)境以及維護(hù)有關(guān)。

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(shí)間長(zhǎng)、停電時(shí)間無規(guī)律，使蓄電池頻繁充放電，根據(jù)目前蓄電池制造廠家對(duì)基站報(bào)廢蓄電池解剖情況來看，導(dǎo)致蓄電池壽命終止的原因在于蓄電池負(fù)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(xiàn)象。

造成蓄電池負(fù)極板產(chǎn)生硫酸鹽化的原因如下：基站停電頻次過高，一天內(nèi)停電數(shù)次，甚至連續(xù)停電數(shù)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(xiàn)欠充現(xiàn)象。如連續(xù)多次發(fā)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(shí)間內(nèi)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(xù)欠充的次數(shù)成一定的正比關(guān)系。造成蓄電池容量下降的內(nèi)在原因在于，電池放電后在未充足電的情況下又放電，正、負(fù)極在放電后生成的硫酸鉛未能分別完全恢復(fù)成二氧化鉛和金屬鉛的情況下，正、負(fù)極板又放電，使蓄電池產(chǎn)生欠充，連續(xù)多次欠充，使負(fù)極板逐步硫酸鹽化，產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的結(jié)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(fù)極板的硫酸鹽化將更嚴(yán)重，硫酸鹽化的速度將更快，造成負(fù)極板表面被屏蔽，其功能逐步下降直至失效，導(dǎo)致蓄電池使用壽命下降直至終止。

第二、開關(guān)電源設(shè)置參數(shù)不合理，基站蓄電池欠壓保護(hù)設(shè)置電壓過低，復(fù)位電壓設(shè)置過低，使蓄電池出現(xiàn)過放電甚至深度過放電現(xiàn)象，從另一方面加劇蓄電池負(fù)極板硫酸鹽化。

目前基站組合開關(guān)電源均設(shè)置低電壓隔離保護(hù)功能或二次下電功能。當(dāng)蓄電池放電至某一設(shè)定電壓值時(shí)，開關(guān)電源系統(tǒng)將自動(dòng)切斷對(duì)部分重負(fù)載供電或全部負(fù)載的供電，以保護(hù)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(hù)值設(shè)置過低，蓄電池將出現(xiàn)過放電，多次的過放電和過放電后未能及時(shí)補(bǔ)充電或充電不足都將嚴(yán)重影響電池使用壽命;  另外如開關(guān)電源復(fù)位電壓設(shè)置過低，將使電池在放電過程中出現(xiàn)重復(fù)多次放電;  具體電池最低欠壓保護(hù)值設(shè)置應(yīng)根據(jù)負(fù)載電流大小而設(shè)置，而目前基站蓄電池最低欠壓保護(hù)值一般設(shè)置在單體電池電壓每只 1.8V 左右，有的甚至設(shè)定為每只  1.75V。根據(jù)閥控式密封電池的放電性能結(jié)合基站實(shí)際負(fù)載電流(目前基站實(shí)際負(fù)載電流絕大部分均小于  0.1C10A），基站電池最低欠壓保護(hù)值應(yīng)設(shè)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(hù)設(shè)置參考電壓過低，如基站長(zhǎng)時(shí)間停電，會(huì)使電池出現(xiàn)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(fù)容量所需充電時(shí)間較長(zhǎng)，深度過放電的電池在基站現(xiàn)有唯一恒壓充電條件下，一般是很難完全恢復(fù)其額定容量的。所以開關(guān)電源參數(shù)設(shè)置不合理，從另一方面加劇電池負(fù)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(huán)境較惡劣�；�站停電后，由于無空調(diào)，使基站環(huán)境溫度逐步上升�；蛘哂捎诳照{(diào)故障，使基站室內(nèi)溫度偏高，從而降低了蓄電池使用壽命。室內(nèi)基站均配置空調(diào)，配置的空調(diào)為一般柜機(jī)或分體式空調(diào)，長(zhǎng)時(shí)間不間斷使用使部分。基站空調(diào)出現(xiàn)故障而停機(jī)，空調(diào)損壞后有時(shí)得不到及時(shí)維修，而室內(nèi)基站為封閉機(jī)房，空調(diào)停機(jī)后使基站室內(nèi)溫度大幅上升，彩鋼板機(jī)房其室內(nèi)溫度甚至可達(dá)到 70℃以上。

一方面，即使空調(diào)正常，而基站由于停電后，無交流電源，空調(diào)也無法制冷，特別在夏天，將使基站室內(nèi)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(nèi)部失水量加劇，電解液飽和度下降(玻璃纖維棉隔膜內(nèi)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(nèi)溫度過高，將使蓄電池?zé)崾Э匦��?yīng)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(dǎo)致電池容量快速下降，電池壽命縮短。根據(jù)加速壽命試驗(yàn)表明，環(huán)境溫度升高 10 度，且不對(duì)充電電壓進(jìn)行調(diào)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(shí)進(jìn)行補(bǔ)充電，也將導(dǎo)致電池容量下降和使用壽命縮短。

由于部分基站地處郊區(qū)或偏遠(yuǎn)山村等地，市電供應(yīng)狀況較差，市電停電的次數(shù)多且停電時(shí)間較長(zhǎng)，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(fù)，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(shí)補(bǔ)充電，根據(jù)相關(guān)資料表明，電池放電后如不能及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充電，將使蓄電池容量逐步下降，經(jīng)過幾次循環(huán)后，蓄電池使用壽命將明顯縮短。

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

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(yùn)營(yíng)商的維護(hù)制度和維護(hù)人員的配備，無法保證及時(shí)地發(fā)現(xiàn)蓄電池出現(xiàn)的問題，及時(shí)地對(duì)其維護(hù)，及時(shí)地將落后電池更換下來，避免掉站事故的發(fā)生。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正是在這樣的環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生的。

三、非凡蓄電池監(jiān)測(cè)的必要性

從上面的分析，通信電源是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，備用蓄電池又是整個(gè)通信電源的最后一道屏障，蓄電池，特別是通信機(jī)房的蓄電池引發(fā)的事故一旦發(fā)生，就會(huì)引起巨大損失！因此，各通信運(yùn)營(yíng)商為確保通信網(wǎng)絡(luò)的順暢運(yùn)行，紛紛加強(qiáng)了對(duì)通信機(jī)房蓄電池的維護(hù)和測(cè)試，同時(shí)引進(jìn) IEEE1189-2005 嚴(yán)格的維護(hù)規(guī)程。目前的維護(hù)規(guī)程主要是靠定期、強(qiáng)制性的核對(duì)性放電來監(jiān)測(cè)蓄電池的健康狀態(tài)和充電狀態(tài)。但由于維護(hù)技術(shù)人員的編制限制，維護(hù)地點(diǎn)偏僻，分散，檢測(cè)作業(yè)的時(shí)間過長(zhǎng)的因素影響，整個(gè)通訊行業(yè)的蓄電池維護(hù)工作完成率很低�，F(xiàn)在唯一可行的，沒有測(cè)試盲區(qū)的維護(hù)技術(shù)手段就是采用蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。蓄電池監(jiān)測(cè)于傳統(tǒng)的定期監(jiān)測(cè)相比有一下優(yōu)勢(shì)；減少到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)測(cè)量和檢查電瓶所需的人工時(shí)間。

通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)有計(jì)劃性地了解電池健康狀態(tài)，而無須按日歷到現(xiàn)場(chǎng)檢查，從而節(jié)約費(fèi)用。

通過在線連續(xù)電池系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，提高了供電的可靠性，可以減少系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。

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

掌握哪些電池已到更換時(shí)間，從而在電池采購上具有更大主動(dòng)權(quán)，同時(shí)減少成批替換的電池的情況出現(xiàn)。

通過減少電源斷電幾率增加顧客滿意度和正常運(yùn)行時(shí)間。

避免因斷電而造成的年收入損失。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)鑒別有損壞跡象的電池的能力增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性，  進(jìn)而增加生產(chǎn)能力。

利用我們的專利阻抗測(cè)量技術(shù)，在電池開始出現(xiàn)失效狀況之初，可靠的趨勢(shì)數(shù)據(jù)就將正確顯示電池問題。

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

電池監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，  數(shù)據(jù)采集和趨勢(shì)分析功能，  可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)多套電池系統(tǒng)，提高了管理的效率。

可以預(yù)知何時(shí)、何地將因電力公司斷電時(shí)，  電池系統(tǒng)無法提供直流電源供應(yīng)。

在電源斷電期間準(zhǔn)確追蹤記錄電池的實(shí)時(shí)性能。

精確監(jiān)測(cè)所有對(duì)電池性能有直接影響的項(xiàng)目：

盡管安裝蓄電池在線系統(tǒng)會(huì)一次性的而加大運(yùn)維費(fèi)用的開支，但充提高蓄電池有壽命30%，減少維護(hù)工作量 75%，降低維護(hù)成本的 80%,減少掉站事故發(fā)生，提高通訊客戶的滿意度的回報(bào)來看，是完全值得的。