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          采用電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來提高UPS的可靠性

          作者: 時(shí)間:2012-05-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          在我們的工作和生活中,我們已經(jīng)有很多方面依賴電子設(shè)備。從移動(dòng)通信到數(shù)據(jù)中心等多種設(shè)備都必須實(shí)現(xiàn)最短停機(jī)時(shí)間的運(yùn)行,這使得電源供應(yīng)的成為一個(gè)關(guān)鍵性的問題。不間斷電源() 可在停電時(shí)提供備用電力,因此被廣泛用于在電網(wǎng)停電時(shí)確保關(guān)鍵的電子設(shè)備正常運(yùn)行。盡管可以應(yīng)用其他的科學(xué)技術(shù)(比如飛輪儲(chǔ)能),但是大多數(shù)的還是各種來存儲(chǔ)能量。可提供相當(dāng)數(shù)量的能量,幾乎能夠在瞬時(shí)間提供電力。如果需要可靠運(yùn)行,最重要的是不僅要充滿電,而且要狀況良好。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/177270.htm

            電池的使用壽命有限。如果環(huán)境條件(尤其溫度)超出最適宜的范圍,那么電池的使用壽命會(huì)大大縮短。大多數(shù)設(shè)備內(nèi)的電池一般會(huì)根據(jù)保修規(guī)定的固定間隔時(shí)間(通常每5年)定期更換。但是這種方法也有缺陷,那就是電池在預(yù)期環(huán)境條件范圍之外使用時(shí)會(huì)很快沒電,而保養(yǎng)良好的電池使用壽命會(huì)更長。

            現(xiàn)代的UPS要求提供更高的功率輸出,因此需要很多電池。在大型電池組中,單個(gè)電池失效會(huì)導(dǎo)致整組電池失效。大型和中型UPS會(huì)進(jìn)行冗余,以便確保電池組失效不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)UPS失效。與此同時(shí),UPS會(huì)繼續(xù)運(yùn)行,輸出的峰值電流會(huì)減小,UPS能夠運(yùn)行的時(shí)間會(huì)縮短。而且,失效電池還會(huì)對(duì)電池組中的其他電池組塊產(chǎn)生影響,從而縮短這些電池組塊的使用壽命。

            電池和保養(yǎng)代表了與運(yùn)行UPS相關(guān)的一項(xiàng)重要成本。一般來說,工程師會(huì)定期(可能每個(gè)月)到現(xiàn)場巡查,對(duì)裝置內(nèi)電池的電氣特性進(jìn)行測(cè)量。工程師通常會(huì)測(cè)量電池的電壓,以鑒別電池是否超范圍使用,如果超出范圍則進(jìn)行更換。輸出電壓未必是電池失效的良好指標(biāo),因此在兩次常規(guī)巡查之間電池可能會(huì)發(fā)生故障,工程師需要進(jìn)行額外的巡查。

            對(duì)電池進(jìn)行在線一方面減少了工程師實(shí)際到現(xiàn)場檢查每塊電池狀態(tài)的時(shí)間,了現(xiàn)場巡查的效率,因此縮減了成本;另一方面,在線還實(shí)現(xiàn)了預(yù)防性維護(hù)。通過對(duì)可能的故障進(jìn)行鑒別,工程師在常規(guī)巡查過程中即可以換出故障電池,從而確保裝置運(yùn)行更可靠,工程師也無需再進(jìn)行緊急巡查。

            萊姆使用SenTInel電池監(jiān)測(cè)對(duì)配有800 kVA UPS的廣播設(shè)備中的電池進(jìn)行測(cè)量。圖1給出了一組電池組中的幾個(gè)電池的輸出電壓。在這個(gè)例子中,每個(gè)電池組具有200 塊單體電池,能夠提供大440V的電壓。電壓變化很大,主要是由于電池條件配置不正確,這一點(diǎn)將在后文進(jìn)行討論。

            圖形清晰地顯示了一塊電池輸出2 V電壓,而不是常規(guī)的 2.2 V電壓。盡管一塊電池產(chǎn)生的電壓比預(yù)期的電壓要低,但是差別卻相當(dāng)小而且很穩(wěn)定。這種性能很常見,使得輸出電壓作為預(yù)測(cè)失效的指標(biāo)不再可靠,這是由于電壓值可以保持在閾值范圍之內(nèi),因此不會(huì)觸發(fā)報(bào)警器。

          圖1 電池輸出電壓

            在這個(gè)例子中,采用了Sentinel電池監(jiān)測(cè)對(duì)預(yù)定保養(yǎng)方案的有效性進(jìn)行評(píng)估,目的并非是提示潛在的問題。由于未采取任何措施,圖2顯示了10月9日電池徹底失效的情形。請(qǐng)注意,在電池電壓降低到0.7 V之前,故障電池的電壓還是保持不變,未出現(xiàn)任何可能失效的跡象。11月19日更換電池后,電池電壓恢復(fù)到正常值。

          圖2 電池失效

            由于在電池失效之前輸出電壓并未出現(xiàn)任何變化,因此輸出電壓并不是可能失效的良好指標(biāo)。電池的另外一個(gè)特征參數(shù)阻抗是一個(gè)更好的指標(biāo),如圖3所示。該圖形舉例說明了6月份上升的阻抗在7月初超過20%。變化趨勢(shì)容易檢測(cè):對(duì)阻抗進(jìn)行測(cè)量可在電池失效前三個(gè)月就能發(fā)現(xiàn)問題。如果客戶使用了阻抗數(shù)據(jù),在電池變質(zhì)導(dǎo)致失效之前的常規(guī)預(yù)防性保養(yǎng)過程中就能更換電池。

          圖3 電池阻抗預(yù)測(cè)失效


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