基于模擬量監(jiān)控的遠(yuǎn)程蓄電池容量在線測(cè)試方法

黃勇達(dá)

（溫州市創(chuàng)力電子有限公司，浙江 溫州 325015）

蓄電池作為備用電源在通信供電系統(tǒng)中起著極其重要的作用。在交流供電系統(tǒng)失電或其它事故狀態(tài)下，蓄電池是提供電力供應(yīng)的重要保障，是整個(gè)通信供電系統(tǒng)的最后一道保障。蓄電池組一旦出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)造成設(shè)備停運(yùn)及其它重大運(yùn)行事故。通信基站分布廣、數(shù)量多，每年運(yùn)營(yíng)商都要投入大量的人力、物力、財(cái)力從事基站蓄電池的維護(hù)工作，因此，采用在線方式對(duì)蓄電池容量測(cè)試進(jìn)行預(yù)估，進(jìn)一步加強(qiáng)蓄電池的維護(hù)管理，提高蓄電池的運(yùn)行質(zhì)量，保證通信局（站）的供電安全，有效延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，成為運(yùn)維部門(mén)急待解決的問(wèn)題。

遠(yuǎn)程蓄電池在線測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池，并估算蓄電池組的剩余容量，判斷蓄電池是否需要維護(hù)和更換；該系統(tǒng)平臺(tái)建立了蓄電池組的健康狀況情況表，方便隨時(shí)查看蓄電池組的健康狀況，最大限度地減少電池故障引發(fā)的基站通訊異常。

1 遠(yuǎn)程蓄電池容量在線測(cè)試技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理

1.1 蓄電池容量測(cè)試技術(shù)原理

本次容量測(cè)試項(xiàng)目使用的設(shè)備主要采用高速和高精度的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行測(cè)量。該轉(zhuǎn)換器可快速地獲取電壓及電流的數(shù)據(jù)，當(dāng)市電停電電池離線放電時(shí)，在開(kāi)始放電的幾分鐘內(nèi)可對(duì)蓄電池電壓曲線的變化率進(jìn)行跟蹤，獲取大量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)模型計(jì)算即可測(cè)試出蓄電池的容量。

模型記錄了大量的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)不同廠商、不同品牌和不同型號(hào)的電池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，同時(shí)在電池型號(hào)的基礎(chǔ)上還要對(duì)電池在不同的溫度、不同的放電電流下的數(shù)據(jù)再次進(jìn)行分類(lèi)，在系統(tǒng)內(nèi)部建立強(qiáng)大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。本數(shù)據(jù)庫(kù)模型積累了公司十幾年在電池維護(hù)中獲取的數(shù)據(jù)，并融合了國(guó)內(nèi)幾十位電源專(zhuān)家的蓄電池維護(hù)經(jīng)驗(yàn)與要求。系統(tǒng)在開(kāi)始計(jì)算時(shí)通過(guò)查找內(nèi)部的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲得電池的內(nèi)部參數(shù)，同時(shí)把當(dāng)前采集的數(shù)據(jù)如：某一時(shí)段電壓曲線的變化率代入內(nèi)部函數(shù)估算出電池容量。

對(duì)采集設(shè)備的要求：

采集速度要快，一秒鐘達(dá)到一千次以上。

采集精度要高，需要達(dá)到萬(wàn)分之五的精度以上。

1.2 蓄電池電導(dǎo)測(cè)試技術(shù)原理

本項(xiàng)目電導(dǎo)（或內(nèi)阻）測(cè)量采用正弦波方式：在電池二端施加一個(gè)正弦波交流信號(hào)（電流約1 A，頻率約為10 Hz），通過(guò)測(cè)得電壓、電流的變化，以交流電流分量與交流電壓分量之比，計(jì)算得到電池的交流電導(dǎo)（或者內(nèi)阻）。電導(dǎo)（或內(nèi)阻）測(cè)試方法快速簡(jiǎn)便，并可實(shí)時(shí)在線測(cè)試，有助于發(fā)現(xiàn)失效電池，尤其對(duì)電池是否失水的檢測(cè)比較敏感，對(duì)于快速了解電池性能及其變化，發(fā)現(xiàn)落后電池具有重要的參考意義。

1.3 系統(tǒng)軟件分析

系統(tǒng)軟件通過(guò)前端采集模塊實(shí)時(shí)采集設(shè)備中的高精度數(shù)據(jù)到系統(tǒng)，形成一個(gè)實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)數(shù)據(jù)分析模塊。數(shù)據(jù)分析模塊首先把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為參數(shù)通過(guò)內(nèi)部基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一系列計(jì)算得出各種各樣的電池參數(shù)信息，其次它通過(guò)歷史維護(hù)數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前的電池參數(shù)進(jìn)行綜合分析，計(jì)算出各參數(shù)的權(quán)重值，最后通過(guò)權(quán)重查表的方式計(jì)算了每個(gè)電池的容量信息，并把容量信息回寫(xiě)到分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)。在放電的整個(gè)過(guò)程中不斷地重復(fù)上面的計(jì)算過(guò)程，進(jìn)行放電曲線擬合來(lái)進(jìn)行容量預(yù)估算。

2 遠(yuǎn)程蓄電池容量在線測(cè)試技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

蓄電池容量在線測(cè)試技術(shù)的新特點(diǎn)。

（1）采用高速及高精度的AD轉(zhuǎn)換器對(duì)電池的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，在電池放電的短時(shí)間內(nèi)即可測(cè)試出電池的容量。

（2）首次實(shí)現(xiàn)對(duì)24節(jié)電池的電導(dǎo)實(shí)時(shí)在線測(cè)量。以往蓄電池的電導(dǎo)只能通過(guò)便攜式設(shè)備進(jìn)行定期的測(cè)量。

（3）本測(cè)試系統(tǒng)在底端存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，最大存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量可達(dá)到5000多條，存儲(chǔ)放電曲線50次，一方面，可克服模擬量監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集頻率低的缺陷；另一方面，可解決由于網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。

（4）本測(cè)試系統(tǒng)可利用由于停電引起的放電數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)電池的容量及特性進(jìn)行分析，估算出電池的實(shí)際容量及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池。

系統(tǒng)采用蓄電池精細(xì)化管理方案，可帶來(lái)以下好處。

（1）可以對(duì)蓄電池的生命周期的一些參數(shù)進(jìn)行管理，如：從蓄電池的投入使用、維護(hù)過(guò)程（記錄），同時(shí)系統(tǒng)還會(huì)分析這種品牌的使用年限、更換信息等與蓄電池的生命周期相關(guān)的參數(shù)。

（2）可以對(duì)超過(guò)維護(hù)期限但又未放電的蓄電池進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并自動(dòng)提醒維護(hù)人員。

（3）系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程控制基站電源，實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電維護(hù)。

（4）增加不同廠商性能對(duì)比，為設(shè)備選型和維護(hù)提供可分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（5）可以跟蹤電池的電導(dǎo)歷史數(shù)據(jù)變化，精確地定位電池的好壞。

3 結(jié) 論

綜上所述，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池的運(yùn)行參數(shù)（單體電壓、總電壓、充放電電流、環(huán)境溫度、標(biāo)測(cè)溫度、組容量、單體容量、電導(dǎo)等），綜合測(cè)量判斷電池性能及變化趨勢(shì)以及顯示報(bào)警功能，系統(tǒng)軟件結(jié)合創(chuàng)力蓄電池容量預(yù)估模型，可以有效解決遠(yuǎn)程蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)問(wèn)題，減少維護(hù)人員下基站做容量測(cè)試的次數(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維護(hù)部門(mén)的維護(hù)效率，為基站維護(hù)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化打下良好基礎(chǔ)。

［1］ JRand D A.閥控式鉛酸蓄電池［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.