直流电源对电池的维护

2006-2-10 11:18:34

引言

　　通信业对直流开关电源最主要的要求，不外乎两点，一是给负载提供稳定，高效的直流电源，二是具有对电池进行高效的维护功能。

　　电池维护功能，各个厂家的电源监控器的功能设置虽然不同。但不外乎以下几类：浮充，温度补偿，均充，快充和限流。

　　在过去开关电源的使用中，由于电池的好坏是没有明显的标记的，日常维护工作中很容易忽视。近几年来，我国大部分地区出现了大面积停电，造成了通信基站停电后电池放电。出现了很多由于电池维护不当造成了损失的实例。

　　案例1

　　2003年6月27日晚，A移动高新区中心机房发生了交换机停机事故。开关电源在交流中断的瞬间，出现了系统掉电的情况。交流电恢复以后，系统正常。用户请求我们协助调查。

　　我们于第二天凌晨赶到现场，由于系统已经恢复，而且模拟操作交流断电有非常大的危险性。因此，我们决定通过调用监控器中的数据和事件记录，希望能从中发现事故的原因。

　　我公司的SM50监控器可以存储5000条事件和数据记录，通过相应的软件可以导出，通过Excel的形式浏览。

　　在事件记录中发现，监控器记录了事故当晚交流断电告警，紧接着是一个直流电压低告警，并没有发现其他的异常事件。但在数据记录中，我们却惊讶的发现，在交流断电之前电池已经开始放电，小电流放电时间长达48小时以上。由此，我们怀疑是否电池在事故之前就已经小电流放电，最后导致了电池电压突降，负载中断。

　　用户却认为2000AH的电池容量应该足以保证市电中断后的工作。经过我们的调查，该系统电源在开通时装有10个50A的模块，当时该高新开发区的用户量不大，所以停电后模块能较好的对电池充电。但近年来，用户量增大，负载突然上升至500A左右，所有的模块都已经接近满负荷工作。有时在高峰期，甚至高于500A,模块将处于限流限功率工作状态，电压下降电流增加,导致了电池开始小电流的放电。从我们的事件记录来看，此前有多个模块出现限流限功率的告警，也正说明了我们的判断。

　　该系统长期这样运行，一旦停电后再来电，由于模块都在给负载供电，无法对电池充电，造成了该电池不断的小电流放电。长期以往，即使再大容量的电池也会有放空的一天。由于是小电流放电，根据电池的放电曲线来看，电池的终止电压较高，也就是电池电压突降点比较高。通过我们的数据记录来看，停电后电池电压很快降到47V左右，就无法带动负载。这个数值也是符合该电池小电流放电的终止电压。

　　根据以上分析，我们建议对该系统进行扩容和电池更换。以10%的充电电流计算，电池充电至少需要200A,加上负载500A和冗余，至少扩容系统至700－800A。

　　案例2

　　2004年夏天，B移动突然发现B地区基站中断情况突然增加，一般交流停电以后，2小时内就必须派人前往站点用油机发电。

　　如此大面积的电池问题需要多方共同解决。B移动集合了设计院、电源厂家、电池厂家一同会诊，查找原因。

　　在抽查的几个站点中，我们将各个站点的数据记录导出，查看电池的充放电过程，出现此情况的原因是电池长期不能充足。

　　通过事件记录发现，B地区的停电次数很有规律性。一般白天会间歇性的停电，也就是供电用户的轮休，经常是3小时停电以后再来电3小时。这样的情况要持续到晚上8、9点以后,然后才有可能持续供电到第二天的4、5点左右。这样的供电情况也是B地区前所未有的。这样的后果就是电池在浮充的情况下充电了3小时，还未充满,就开始继续放电,如此反复,一个设计容量可以放电10小时的电池，到最后的实际容量也会不足2小时。

　　如何解决这个问题?一是增大电池的容量，但是这样会增加成本，同时开关电源系统也必须增大容量；二是开启开关电源的快充功能，也就是当电池放电到某个程度以后，再来电以后通过提升电压对电池进行快速的补偿充电。第二个方法可以很快的解决当前的矛盾，但是长期快充会缩短电池的寿命，这也是我们在出厂时默认关闭快充的原因。

　　B移动最后权衡利弊，还是采用了第二种方法。根据我们的事件记录和供电局的供电情况，对快充功能设置了参数，保证了能在3—4个小时内补充会尽可能多的电池容量。修改参数以后，经过试验大部分站点的电池持续时间明显增长，在白天的连续停电以后都不再出现断站的严重后果。但这样的做法也不是长期的解决方法，最根本的是改善供电环境和增加电池容量。

　　总结

　　通过上面的两个案例可以看出,电池维护在开关电源中往往容易忽视。因为在使用初期或者供电环境比较好的情况下,很少出现故障,但隐患却很容易被现象所掩盖。但是电池维护不当,造成的事故往往是断站等重大事故。

　　由于现在供电环境的复杂和多变，需要根据不同的情况对开关电源的电池维护功能进行合理的配置。在B移动出现这种情况以后，我们将情况及时通报了其它省市的用户，他们在我们的建议下对参数根据各个地区进行了修改，大大避免了类似情况的发生。

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