簡(jiǎn)婷

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801

  在現(xiàn)代電力保障體系中，UPS 蓄電池作為關(guān)鍵時(shí)刻的 “救命稻草”，其重要性不言而喻。然而，當(dāng)深入探究 UPS 蓄電池在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域時(shí)，諸多棘手痛點(diǎn)逐漸浮出水面。這些痛點(diǎn)如同隱藏在暗處的 “殺手”，悄無(wú)聲息地威脅著電力供應(yīng)的穩(wěn)定性與持續(xù)性，讓眾多依賴穩(wěn)定電力的企業(yè)和機(jī)構(gòu)苦不堪言。今天，就讓我們一同聚焦這些痛點(diǎn)，探尋背后的深層原因與解決之道。

  在數(shù)據(jù)中心、通信基站等對(duì)電力穩(wěn)定性要求的場(chǎng)所，UPS 蓄電池肩負(fù)著保障電力不間斷供應(yīng)的重任。可誰(shuí)能想到，看似可靠的 UPS 蓄電池在線監(jiān)測(cè)，實(shí)則暗藏重重痛點(diǎn)。從難以精準(zhǔn)察覺(jué)的電池老化隱患，到復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的頻繁波動(dòng)，這些問(wèn)題不僅增加了運(yùn)維成本，更隨時(shí)可能引發(fā)電力中斷事故，給生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)帶來(lái)難以估量的損失。接下來(lái)，讓我們一探究竟，看看這些痛點(diǎn)究竟如何困擾著我們。

一、監(jiān)測(cè)技術(shù)局限性

（一）電池健康狀態(tài)評(píng)估不準(zhǔn)

  傳統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測(cè)的片面性：目前多數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要依賴電池的電壓、電流等常規(guī)參數(shù)來(lái)評(píng)估健康狀態(tài)。但在數(shù)據(jù)中心復(fù)雜多變的運(yùn)行環(huán)境中，這些參數(shù)并不能全面反映電池的真實(shí)健康狀況。例如，部分電池內(nèi)部可能已經(jīng)出現(xiàn)極板硫化、活性物質(zhì)脫落等問(wèn)題，然而在正常充放電過(guò)程中，其電壓、電流表現(xiàn)仍處于看似正常的范圍，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)察覺(jué)潛在故障，為數(shù)據(jù)中心的電力保障埋下隱患。

  容量預(yù)測(cè)偏差大：準(zhǔn)確預(yù)測(cè)電池剩余容量是制定合理維護(hù)計(jì)劃、保障數(shù)據(jù)中心不間斷供電的關(guān)鍵。但現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在容量預(yù)測(cè)方面存在較大誤差。數(shù)據(jù)中心的電池使用場(chǎng)景復(fù)雜，負(fù)載電流波動(dòng)頻繁，這使得基于傳統(tǒng)模型的容量預(yù)測(cè)方法難以適應(yīng)。實(shí)際情況中，可能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)顯示電池容量充足，但在突發(fā)高負(fù)載情況下，電池實(shí)際可供使用的容量遠(yuǎn)低于預(yù)期，導(dǎo)致 UPS 過(guò)早切換至市電，嚴(yán)重時(shí)甚至引發(fā)電力中斷事故。

二、環(huán)境適應(yīng)性難題

（一）溫度影響監(jiān)測(cè)精度

  局部過(guò)熱難察覺(jué)：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部設(shè)備密集，散熱情況復(fù)雜，存在明顯的局部熱點(diǎn)區(qū)域。蓄電池對(duì)溫度極為敏感，溫度過(guò)高會(huì)加速電池老化、縮短使用壽命，同時(shí)也會(huì)影響監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一些在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖配備了溫度傳感器，但在面對(duì)數(shù)據(jù)中心復(fù)雜的溫度場(chǎng)時(shí)，傳感器布局往往難以做到全面覆蓋，導(dǎo)致部分區(qū)域的電池處于高溫環(huán)境卻未被及時(shí)監(jiān)測(cè)到。例如，在某數(shù)據(jù)中心的一個(gè)機(jī)柜內(nèi)，由于通風(fēng)不暢，局部溫度比其他區(qū)域高出 10℃以上，而該區(qū)域的電池溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)卻未能準(zhǔn)確反映這一異常，使得電池長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行，性能快速下降。

  溫度補(bǔ)償算法不完善：即使監(jiān)測(cè)到了溫度變化，現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，算法往往不夠精準(zhǔn)。不同品牌、型號(hào)的電池對(duì)溫度的響應(yīng)特性存在差異，而通用的溫度補(bǔ)償算法無(wú)法充分考慮這些差異，導(dǎo)致在溫度波動(dòng)時(shí)，對(duì)電池參數(shù)的修正不準(zhǔn)確。例如，當(dāng)環(huán)境溫度從 25℃驟降至 15℃時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)按照默認(rèn)的溫度補(bǔ)償算法對(duì)電池電壓進(jìn)行修正，結(jié)果與實(shí)際電池在該溫度下應(yīng)有的電壓偏差較大，進(jìn)而影響了對(duì)電池健康狀態(tài)的判斷。

（二）電磁干擾干擾信號(hào)傳輸

  復(fù)雜電磁環(huán)境影響傳感器性能：數(shù)據(jù)中心內(nèi)布滿了大量的電子設(shè)備，如服務(wù)器、交換機(jī)等，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。UPS 蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器多為精密電子元件，極易受到電磁干擾的影響。受到干擾后，傳感器采集的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)、跳變等異常情況，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤判電池狀態(tài)。例如，在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中的區(qū)域，由于電磁干擾強(qiáng)度大，該區(qū)域內(nèi)的電池監(jiān)測(cè)傳感器采集的電流數(shù)據(jù)頻繁出現(xiàn)大幅波動(dòng)，使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)頻繁發(fā)出錯(cuò)誤警報(bào)，嚴(yán)重干擾了運(yùn)維人員的正常工作。

  信號(hào)傳輸線路受干擾：從傳感器到監(jiān)測(cè)主機(jī)的信號(hào)傳輸線路也會(huì)受到電磁干擾的影響。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的布線錯(cuò)綜復(fù)雜，監(jiān)測(cè)信號(hào)傳輸線不可避免地會(huì)與其他強(qiáng)電線路并行或交叉，這增加了信號(hào)受到干擾的風(fēng)險(xiǎn)。一旦信號(hào)傳輸過(guò)程中受到干擾，數(shù)據(jù)丟失或錯(cuò)誤的情況就可能發(fā)生，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法獲取完整、準(zhǔn)確的電池信息，影響對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析。

三、運(yùn)維管理困境

（一）系統(tǒng)兼容性差

  不同品牌設(shè)備難以協(xié)同：數(shù)據(jù)中心在建設(shè)和升級(jí)過(guò)程中，可能會(huì)采用不同品牌的 UPS 設(shè)備和蓄電池，以滿足多樣化的業(yè)務(wù)需求。然而，現(xiàn)有的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)往往缺乏良好的兼容性，不同品牌設(shè)備之間的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)接口存在差異，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)和管理。例如，某數(shù)據(jù)中心同時(shí)使用了 A 品牌的 UPS 和 B 品牌的蓄電池，其配備的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能分別對(duì) UPS 和蓄電池進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)測(cè)，無(wú)法整合數(shù)據(jù)形成全面的電池狀態(tài)分析報(bào)告，給運(yùn)維人員的工作帶來(lái)極大不便。

  軟件升級(jí)困難：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要定期進(jìn)行軟件升級(jí)以提升功能和性能。但在數(shù)據(jù)中心實(shí)際運(yùn)維中，軟件升級(jí)往往面臨諸多困難。由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心內(nèi)其他關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在一定關(guān)聯(lián)，升級(jí)過(guò)程中可能會(huì)引發(fā)兼容性問(wèn)題，影響整個(gè)數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。此外，一些老舊的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由于廠商不再提供技術(shù)支持，無(wú)法進(jìn)行軟件升級(jí)，導(dǎo)致系統(tǒng)功能逐漸落后，難以適應(yīng)數(shù)據(jù)中心日益增長(zhǎng)的運(yùn)維管理需求。

（二）運(yùn)維成本高

  設(shè)備采購(gòu)與安裝成本：構(gòu)建一套完善的 UPS 蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要采購(gòu)大量的監(jiān)測(cè)設(shè)備，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器、監(jiān)測(cè)主機(jī)等，這本身就是一筆不小的開(kāi)支。在數(shù)據(jù)中心規(guī)模較大的情況下，設(shè)備采購(gòu)成本更是高昂。此外，設(shè)備的安裝也需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，尤其是在已建成的數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝，需要對(duì)現(xiàn)有的電池組進(jìn)行改造、布線，施工難度大，進(jìn)一步增加了安裝成本。例如，一個(gè)擁有 1000 組電池的數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)備采購(gòu)和安裝成本高達(dá)數(shù)十萬(wàn)元。

  運(yùn)維人力成本：即使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用后，后續(xù)的運(yùn)維人力成本也不容忽視。由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性以及可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，需要專(zhuān)業(yè)的運(yùn)維人員進(jìn)行日常巡檢、數(shù)據(jù)分析、故障排查等工作。在數(shù)據(jù)中心規(guī)模較大時(shí)，還需要配備專(zhuān)門(mén)的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。例如，某大型數(shù)據(jù)中心為了保障 UPS 蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，專(zhuān)門(mén)組建了一個(gè) 5 人團(tuán)隊(duì)，每年的人力成本支出高達(dá)上百萬(wàn)元。而且，運(yùn)維人員需要不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)和知識(shí)，以應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)的新問(wèn)題，這也間接增加了人力成本。

四、安科瑞UPS蓄電池在線監(jiān)測(cè)方案

  ABAT100系列蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可提供電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度等電池運(yùn)行信息，并可提前對(duì)失效的電池進(jìn)行預(yù)警及電池均衡，保障電池組備電時(shí)間并延長(zhǎng)電池組使用壽命。該系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)功能，安裝、維護(hù)與接入非常方便，系統(tǒng)主要由ABAT100-S單電池監(jiān)測(cè)模塊、ABAT100-C組電池監(jiān)測(cè)模塊、ABAT100-HS采集器模塊以及觸摸屏等組成，可通過(guò)觸摸屏查詢告警與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)等，可選配監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理。

具有監(jiān)測(cè)電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi) 部溫度功能，安裝、維護(hù)與接入非常方便。

ABAT100-HS數(shù)據(jù)采集器

  用于管理采集前端分布式單電池監(jiān)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、解析、告警生成、保存和上傳；一個(gè)采集器可以管理 1組, 120節(jié) 蓄電池；數(shù)據(jù)自動(dòng)分析處理，可估算電池剩余容量；支持MODBUS協(xié)議可接入第三方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

ABAT100-S單體電池監(jiān)測(cè)模塊復(fù)雜

  每天24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)性能劣化的電池；

  分為2V、6V、12V三種檢測(cè)范圍，滿足絕大多數(shù)蓄電池要求；

  每個(gè)模塊監(jiān)測(cè)一節(jié)電池，監(jiān)測(cè)電壓、內(nèi)阻與負(fù)極溫度；

  安裝簡(jiǎn)單，正負(fù)極各接一根線，無(wú)專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)就能安裝。

ABAT100-C單組電池監(jiān)測(cè)模塊

  充放電電流與環(huán)境監(jiān)測(cè)

  每天24小時(shí)在線監(jiān)測(cè)充放電電流與環(huán)境溫度

  帶光電隔離，支持MODBUS協(xié)議，極易接入第三方監(jiān)測(cè)

  系統(tǒng)性能高可靠穩(wěn)定

ABAT100-C模塊配套霍爾電流傳感器

ATP觸摸顯示屏

  實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、告警信息、事件查詢和統(tǒng)計(jì)

  曲線圖、柱形圖、環(huán)形圖等多元化圖形展示

  RS485串口 / RJ45網(wǎng)口 / USB接口

  24VDC供

  電嵌入式安裝

  7/10寸工業(yè)級(jí)觸控屏可選

組網(wǎng)方案

組網(wǎng)方案一：觸摸屏串口采集組網(wǎng)方案

組網(wǎng)方案二：AcrelEMS，EIOT平臺(tái)組網(wǎng)方案

選型示例根據(jù)項(xiàng)目信息配置如下方案每臺(tái)UPS主機(jī)下的蓄電池監(jiān)控配置方案：

五、安科瑞AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)

平臺(tái)組成

   安科瑞電氣緊跟數(shù)據(jù)中心能效、資源利用率和可用性，提高運(yùn)維效率并降低運(yùn)維成本。

  AcrelEMS數(shù)據(jù)中心的能源管理提供全*位的監(jiān)測(cè)和控制，主要分為電力監(jiān)控、動(dòng)環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計(jì)分析（能源管理）、蓄電池監(jiān)控、精*配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控、智能照明、消防相關(guān)的子系統(tǒng)。

平臺(tái)拓?fù)鋱D

蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

作者簡(jiǎn)介：簡(jiǎn)婷，女，本科，現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)樾铍姵卦诰€監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。