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1、基站蓄电池管理 摘要：动环监控系统是保障通信、电力系统用电质量的一套监控系统，蓄电池组是动环监控系统的一个重要监控对象。对基站及机房来说，一旦开关电源(整流模块)输出出现故障或市电停电后发电机无法正常供电，此时蓄电池的性能就直接关系局站的生死。所以对蓄电池的监控势在必行，刻不容缓。目前用户关注的是蓄电池组容量管理、落后单体管理，基于此我司推出了两种解决方案：高端的蓄电池监控模块解决方案和底端的监控网管解决方案。关键词：监控系统 蓄电池 容量分析 充放电 落后单体1 前言随着通信业务的快速发展，通信基站遍布各个城市、乡镇和农村，一般每个基站配备两组300A500A容量的阀控式铅酸蓄电池（VRLA
2、）。在日常基站设备维护过程中最让维护人员棘手的就是掌握基站蓄电池的容量、落后单体。如何运用科学高效的智能检测系统来准确实时动态的反映基站蓄电池的容量，是通信维护工作中需要解决的一个实际问题，蓄电池容量的掌握可以为工程建设科学合理的投资提供理论依据，为基站停电时提供有效后备时间保障。同时，还能大量节省人力物力，为企业降低成本增加效益。对此我司推出了两种解决方案：高端解决方案和底端解决方案。2 蓄电池监控模块的高端解决方案此蓄电池监控模块（EBMU）具有如下功能：1、同时监测两组蓄电池的总电压、各个单体电压；每组配置最高25节单体。2、单体电压测量兼容2V、6V、12V三种单体类型。3、能够分析出
3、每组蓄电池组中的落后单体，实时分析放电剩余容量，估算剩余放电时间。能够记录7条完整的充放电曲线；4、可以测量蓄电池温度。5、可以测量蓄电池组的充、放电电流。6、具有一个RS422通信接口和一个以太网接口。7、能够记录7条完整的充放电曲线。8、具有单体电压超上下限设置告警、环境温度超上下限告警、蓄电池容量超低告警、落后单体告警等。2.1 落后单体判断蓄电池组中的落后单体的内阻相对正常单体来说较大，在放电过程中，落后单体的端电压下降也是最快的；在充电过程中落后单体的端电压也是上升最快的。利用测量的单体电压与该组蓄电池组单体的平均电压来比较，连续多次差值超过一定范围则认为是落后单体。为防止误报，EB
4、MU做了保险处理，即在充、放电过程中第一次检测到上述的条件则提醒用户此节单体有落后的趋势，如果连续3次充放电都检测出此节有落后趋势则判断此节已经是落后单体了。落后单体的判断可给用户对蓄电池使用情况的分析提供一个初步跟踪的依据，有利于实时了解各单体的性能，据此在需要的时候对整组蓄电池进行维护。2.2 蓄电池容量分析阀控铅酸蓄电池的额定容量是指在10小时率放电电流负载下，温度为25时，实际放出的容量。 EBMU采用在线容量测试方法，利用了额定容量的定义，即采用安时法来测量蓄电池的剩余容量。由于蓄电池的容量与当前的放电环境有关，主要是受温度的影响及放电电流的影响，在不同的放电电流情况下，实际放出的容
5、量是不同的；放电环境温度不在标准温度25时，容量值需要换算为25时的额定容量。Ce=Ct/（1+K（t-25）公式中：t是放电时的环境温度，K是温度系数，10hr的容量实验时K=0006/，5小时率放电时k1=0.007/。3hr的容量实验时K=0008/，1hr的容量实验时K=001/。EBMU容量算法里能够实现3小时率放电电流情况下的容量换算关系，而基站蓄电池组的放电电流一般是小于10小时率放电电流，所以该容量分析算法不仅满足了基站蓄电池组的容量测试，也满足了蓄电池组在特殊环境下大倍率放电电流时的容量测试。还能够精确估算当前放电环境下的剩余放电时间，及时提醒用户做好相关防断电措施。 剩余放
6、电时间的估算是根据当前放电的剩余容量，当前放电的电流及蓄电池组温度，从而推算出剩余放电时间。剩余放电时间主要随着放电电流的变化而改变，利用如下公式推算剩余放电时间： T = Ce / I 其中，I为当前放电电流；Ce为当前剩余容量。在市电故障情况下，基站一般靠蓄电池供电，但用户对蓄电池本次可用容量和可用时间无法了解，最多只是一个粗略的估算。EBMU综合考虑蓄电池额定容量、蓄电池上次充电容量，并自动学习获得该蓄电池的实际可用容量，通过一个智能控制逻辑，在蓄电池放电之前可以较准确的得到当前蓄电池的可用容量，并据此在蓄电池放电过程中，采用算法实时计算蓄电池的剩余容量和剩余时间呈现给用户，这样在市电一
7、直处于故障时，让用户可及时采取应对措施，防止发生断站事故。2.3 充放电曲线管理充放电曲线采集点的保存：当判断到蓄电池放电状态后，向前追溯5个采集点，并将这些采集点同时上送进行保存。随后按照绝对总电压0.1V的变化率进行存储，直到判断到有均充或浮充，或断站的发生，如果电压在1分钟内没有变化，则保证1分钟存储一个点。当发生均充时，向前追溯到5个采集点，并进行存储，然后依然按照0.1V的绝对总电压的变化率进行存储，并判断到电压到均充电压点（56.4V0.5V），再根据电流的绝对值0.01C(如300A电源，0.01C = 3A)进行存储。同时，如果电流变化较少，则保证1分钟存储一个点。在浮充状态下
8、，根据电流的绝对值0.01C进行存储，直到电流达到了0.015C，或时间超过30分钟停止存储。在存储的过程中，保证1分钟存储一个点。如果无均充状态，向前追溯到5个采集点，并进行存储。底端可以保存10条充放电曲线，供随时查看蓄电池总体的工作状态，根据曲线特征对蓄电池的较长一段时间内工作状态有了整体把握。2.4 告警、统计的分析与存储EBMU实时采集了单体电压、温度，并可自己采集蓄电池工作电流，当蓄电池开关电源出现异常，或市电故障时，反映到蓄电池上会出现蓄电池总电压过低、蓄电池充放电电流过大、温度过高的情况，EBMU通过告警分析，实时记录告警发生的时间、告警值、告警类型等详细数据，并可根据需要存储
9、下来，供后续查看。统计分析功能可以反映出某个采集量的实时变化情况，如单体电压值的波动以及波动的大概范围、温度的调变等，为我们对蓄电池的维护提供依据。3 监控网管的充放电管理系统底端解决方案蓄电池组是动环监控系统的一个重要监控对象，借助于动环监控系统丰富的采集和遥控功能，监控网管可以构建一套完善的蓄电池管理模块来帮助用户管理蓄电池组，提高VRLA蓄电池组的寿命和可靠性。基站蓄电池放电是针对电池维护工作中电池容量检测的一个方法，通过主动放电或市电停电后的数据采集，检测电池容量，修正电池标定电池容量。系统框架如下； 蓄电池和开关电源数据，经过前置台采集，存储到数据库当中。放电管理模块嵌入业务台，通过
10、数据库中查找蓄电池、开关电源的历史数据，显示为管理视图。放电管理插件将配置数据存储到数据库中。放电管理插件上的遥控指令（开始放电、停止放电），经过业务台发送到前置台，前置台发给FSU。 前置台上负责对蓄电池充放电状态的实时监控，负责对蓄电池放电记录的建立和更新，负责记录充放电过程中的放电电量和充电电量、负责接受业务台的查询协议并返回蓄电池的监控数据，负责将放电测试遥控指令发给FUS。 系统根据蓄电池的电压、蓄电池的电流、开关电源的直流系统负载电流，来判断蓄电池的充电、放电状态，并将蓄电池的放电、充电记录存储于数据库中。在充电放电过程中，存储蓄电池的电流、电压、直流负载、电压、放电电量、充电电量
11、、放电时间、充电时间等充放电相关数据，供相关业务分析使用。同时根据一定的算法来对容量进行分析。小结 在移动基站数量急剧增加的情况下，对蓄电池组进行管理变的越来越严峻和重要。使用本文所述的蓄电池监控模块或者监控网管，可以实时报告蓄电池的后备支撑时间，为动力调度提供重要的调度依据。同时，利用监控系统报表功能对各项指标进行分析，可作为蓄电池每年例行的放电测试原始记录，不仅节约了人力成本，还在很大程度上节省了物力、财力成本。别一方面通过对电池的容量测试过程，运维人员还可通过监控系统提供的报表及曲线功能来分析电池的健康状况，及时剔除落后电池，保证系统稳定可靠运行，并且放电过程中出现的落后电池也能及时被运维人员发现，做到早更换、早处理，达到提升蓄电池性能从而节约能源的目的。
