簡婷

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)測領(lǐng)域時，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、通信基站等對電力穩(wěn)定性要求的場所，UPS 蓄電池肩負(fù)著保障電力不間斷供應(yīng)的重任。可誰能想到，看似可靠的 UPS 蓄電池在線監(jiān)測，實(shí)則暗藏重重痛點(diǎn)。從難以精準(zhǔn)察覺的電池老化隱患，到復(fù)雜環(huán)境下監(jiān)測數(shù)據(jù)的頻繁波動，這些問題不僅增加了運(yùn)維成本，更隨時可能引發(fā)電力中斷事故，給生產(chǎn)經(jīng)營帶來難以估量的損失。接下來，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)測技術(shù)局限性

（一）電池健康狀態(tài)評估不準(zhǔn)

  傳統(tǒng)參數(shù)監(jiān)測的片面性：目前多數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)主要依賴電池的電壓、電流等常規(guī)參數(shù)來評估健康狀態(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)脫落等問題，然而在正常充放電過程中，其電壓、電流表現(xiàn)仍處于看似正常的范圍，導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)無法及時察覺潛在故障，為數(shù)據(jù)中心的電力保障埋下隱患。

  容量預(yù)測偏差大：準(zhǔn)確預(yù)測電池剩余容量是制定合理維護(hù)計劃、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)測技術(shù)在容量預(yù)測方面存在較大誤差。數(shù)據(jù)中心的電池使用場景復(fù)雜，負(fù)載電流波動頻繁，這使得基于傳統(tǒng)模型的容量預(yù)測方法難以適應(yīng)。實(shí)際情況中，可能監(jiān)測系統(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 過早切換至市電，嚴(yán)重時甚至引發(fā)電力中斷事故。

二、環(huán)境適應(yīng)性難題

（一）溫度影響監(jiān)測精度

  局部過熱難察覺：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。蓄電池對溫度極為敏感，溫度過高會加速電池老化、縮短使用壽命，同時也會影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一些在線監(jiān)測系統(tǒng)雖配備了溫度傳感器，但在面對數(shù)據(jù)中心復(fù)雜的溫度場時，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)境卻未被及時監(jiān)測到。例如，在某數(shù)據(jù)中心的一個機(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)測數(shù)據(jù)卻未能準(zhǔn)確反映這一異常，使得電池長期在高溫下運(yùn)行，性能快速下降。

  溫度補(bǔ)償算法不完善：即使監(jiān)測到了溫度變化，現(xiàn)有的在線監(jiān)測系統(tǒng)在進(jìn)行溫度補(bǔ)償時，算法往往不夠精準(zhǔn)。不同品牌、型號的電池對溫度的響應(yīng)特性存在差異，而通用的溫度補(bǔ)償算法無法充分考慮這些差異，導(dǎo)致在溫度波動時，對電池參數(shù)的修正不準(zhǔn)確。例如，當(dāng)環(huán)境溫度從 25℃驟降至 15℃時，監(jiān)測系統(tǒng)按照默認(rèn)的溫度補(bǔ)償算法對電池電壓進(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)而影響了對電池健康狀態(tài)的判斷。

（二）電磁干擾干擾信號傳輸

  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)行過程中會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁干擾。UPS 蓄電池在線監(jiān)測系統(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)會出現(xiàn)波動、跳變等異常情況，導(dǎo)致監(jiān)測系統(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)測傳感器采集的電流數(shù)據(jù)頻繁出現(xiàn)大幅波動，使監(jiān)測系統(tǒng)頻繁發(fā)出錯誤警報，嚴(yán)重干擾了運(yùn)維人員的正常工作。

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

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)和升級過程中，可能會采用不同品牌的 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)測和管理。例如，某數(shù)據(jù)中心同時使用了 A 品牌的 UPS 和 B 品牌的蓄電池，其配備的在線監(jiān)測系統(tǒng)只能分別對 UPS 和蓄電池進(jìn)行獨(dú)立監(jiān)測，無法整合數(shù)據(jù)形成全面的電池狀態(tài)分析報告，給運(yùn)維人員的工作帶來極大不便。

  軟件升級困難：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在線監(jiān)測系統(tǒng)需要定期進(jìn)行軟件升級以提升功能和性能。但在數(shù)據(jù)中心實(shí)際運(yùn)維中，軟件升級往往面臨諸多困難。由于監(jiān)測系統(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)，升級過程中可能會引發(fā)兼容性問題，影響整個數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行。此外，一些老舊的監(jiān)測系統(tǒng)，由于廠商不再提供技術(shù)支持，無法進(jìn)行軟件升級，導(dǎo)致系統(tǒng)功能逐漸落后，難以適應(yīng)數(shù)據(jù)中心日益增長的運(yùn)維管理需求。

（二）運(yùn)維成本高

  設(shè)備采購與安裝成本：構(gòu)建一套完善的 UPS 蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，需要采購大量的監(jiān)測設(shè)備，包括傳感器、數(shù)據(jù)采集器、監(jiān)測主機(jī)等，這本身就是一筆不小的開支。在數(shù)據(jù)中心規(guī)模較大的情況下，設(shè)備采購成本更是高昂。此外，設(shè)備的安裝也需要耗費(fèi)大量的人力和時間，尤其是在已建成的數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行監(jiān)測系統(tǒng)的安裝，需要對現(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，一個擁有 1000 組電池的數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)備采購和安裝成本高達(dá)數(shù)十萬元。

  運(yùn)維人力成本：即使監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)的復(fù)雜性以及可能出現(xiàn)的各種問題，需要專業(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，還需要配備專門的運(yùn)維團(tuán)隊。例如，某大型數(shù)據(jù)中心為了保障 UPS 蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的正常運(yùn)行，專門組建了一個 5 人團(tuán)隊，每年的人力成本支出高達(dá)上百萬元。而且，運(yùn)維人員需要不斷學(xué)習(xí)新的技術(shù)和知識，以應(yīng)對監(jiān)測系統(tǒng)不斷出現(xiàn)的新問題，這也間接增加了人力成本。

四、安科瑞UPS蓄電池在線監(jiān)測方案

  ABAT100系列蓄電池在線監(jiān)測系統(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，并可提前對失效的電池進(jìn)行預(yù)警及電池均衡，保障電池組備電時間并延長電池組使用壽命。該系統(tǒng)具有監(jiān)測功能，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)測模塊、ABAT100-C組電池監(jiān)測模塊、ABAT100-HS采集器模塊以及觸摸屏等組成，可通過觸摸屏查詢告警與實(shí)時數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)等，可選配監(jiān)測平臺實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理。

具有監(jiān)測電池的電壓、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；一個采集器可以管理 1組, 120節(jié) 蓄電池；數(shù)據(jù)自動分析處理，可估算電池剩余容量；支持MODBUS協(xié)議可接入第三方監(jiān)測系統(tǒng)。

ABAT100-S單體電池監(jiān)測模塊復(fù)雜

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

  分為2V、6V、12V三種檢測范圍，滿足絕大多數(shù)蓄電池要求；

  每個模塊監(jiān)測一節(jié)電池，監(jiān)測電壓、內(nèi)阻與負(fù)極溫度；

  安裝簡單，正負(fù)極各接一根線，無專門培訓(xùn)就能安裝。

ABAT100-C單組電池監(jiān)測模塊

  充放電電流與環(huán)境監(jiān)測

  每天24小時在線監(jiān)測充放電電流與環(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

  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)時數(shù)據(jù)、告警信息、事件查詢和統(tǒng)計

  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)測和控制，主要分為電力監(jiān)控、動環(huán)監(jiān)控、能耗統(tǒng)計分析（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)。

平臺拓?fù)鋱D

蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)

作者簡介：簡婷，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)測系統(tǒng)。