近些年来,随着数据中心行业的蓬勃发展,数据中心的安全问题也越来越受人重视,蓄电池也慢慢的成为了大家关注的一个焦点。解决电池使用中的问题,需要从系统的角度去看它,才会对电池的使用、对供电的安全保障有更大的帮助。
图1是一个机房的系统模型。发生停电故障时,蓄电池起到应急供电的作用。数据机房中可能90%以上的电池都很少在生命周期内碰到一次故障停电,但是电池必须时刻处于正常状况,否则停电时电池无法放电,后果将会非常严重。所以电池保持在一个健康可用的状态,才能保证数据中心的供电安全。
调查显示65%的受访者认为UPS电池故障是导致数据中心宕机的首要原因;2016年设备故障导致数据中心宕机的原因中,UPS系统故障占比大,占到了25%;而在UPS故障原因中,铅酸蓄电池是导致故障主要原因,概率高达50%。
蓄电池的故障原因其实可以分为三种:是质量问题,比如漏液及微短路。一般来说,UPS的接地系统应符合IEC60346标准关于低压接地系统的规定。这就意味着对于大部分UPS来说,电池组的中心线和电池架都是接地的。所以当电池组中有电池出现漏液,并且漏出的电解液流到电池架时,电池组间就会形成短路从而引发事故。而如果电池组中如果出现微短路电池,当电池放电时,微短路电池的电压会迅速下降,从而导致备电时间不足。
第二个问题使用维护的问题,表1为国际电池测试维护标准。
虽然维护规范里的项目不多,但是由于数据机房里的蓄电池的数量庞大,少的也有上百节,多的甚至可以达到上千节。所以这些项目光靠人去执行,总是不可能保证可靠的。另外还有电池的充电,不同的电池厂家对电池的充电电压要求可能不尽相同,如果按照统一的标准进行设置,就会导致电池欠充电或者过充电,长时间的欠充电和过充电都会导致电池寿命提前终止。
后一个问题是电池的老化问题,表2为蓄电池的充放电原理。
从表2可以看出,在电池的整个生命周期都存在着副反应,这些副反应是导致电池老化的根本原因。
综上所述,仅依靠传统的维护手段,很难保持电池的高可用性。有没有更好的维护手段?其实电池管理系统(BMS)是一个很好的解决方案。但要想通过BMS提高电池的可用性,不仅要时间了解蓄电池的实际性能数据,还要求能够对蓄电池的运行状态进行实时监控,及时发现故障隐患并发出告警,指引维护人员正确的应对处理,避免不必要的事故发生;同时能够准确的对蓄电池的健康状况(SOH=剩余容量/额定容量)进行评估,获得蓄电池更换和梯次利用的有效依据。既降低使用电池的系统风险,又避免不必要的资源浪费。
通过BMS提高电池的可用性,其关键在于:
1对每节蓄电池关键特征信息的准确采集
1
漏液情况监测
严密监测电池母线与地之间的绝缘阻抗变化,对电池漏液进行判断,并生成告警提示用户解决,避免火灾的发生;
2
连接条状态监测
严密监测电池接线端子处的温度和接触内阻的变化,对两方面数据进行综合分析,对连接条松动状况进行判断,并生成告警提示用户解决,预防火灾的发生;
3
微短路故障监测
严密监测电池的开路电压,判断电池是否出现了微短路故障,并生成告警提示用户解决,避免电池出现备电不足。
2对电池信息数据的准确分析与判断
1
SOC、SOH的jingque测算
通过对采集数据的分析和归纳,采用了神经网络算法,从而得到更加准确的SOC、SOH,有效地指导电池的运维工作;
2
电源充电管理参数自诊断
通过蓄电池组电压和环境温度的自诊断,分析电源的均充、浮充和温补参数设置是否正确,如果错误,产生告警提醒运维人员;
3
电源的容量管理
通过放电电流与设置负载电流的比较,可以判断电源的供电容量是否正常,如果错误,产生告警提醒运维人员。
3直观呈现数据结果并提供针对性的维护动作指引
1
智能化充电控制
通过对电池充电的智能化控制,在满容量情况下,能够断开充电回路,从而避免电池过充电,以减少电池板栅腐蚀和失水等副反应,进一步延缓电池自身的老化,从本质上使电池处于优的健康状态,使其在整个生命周期中充分发挥原有的性能,从而保证系统的安全运行;
2
高温保护
在高温情况下,系统能够断开充电回路,一方面大幅降低电池在高温下的老化速率,提高电池耐高温性能,另一方面防止电池出现热失控;
3
放电的无缝保障
智能化充电控制和高温保护措施所涉及的电池回路控制,于充电回路,而对于放电回路来说,则需要始终保持导通,从而保障电池的无缝放电,能够以0ms的间隔切换到放电状态;
4
智能运维指引
电池管理系统拥有一个完善的专家库,针对电池的每一条告警,能够对相关的参数和状态进行综合分析,从而对故障原因进行步判断,并输出能够用于维护的指导和建议,使得运维工作能够有的放矢的进行。这样既能提高运维效率,同时也降低了维护工作所需的人力物力;
5
日常自动巡检
根据运维管理制度和流程,可以根据用户设置的规则,对蓄电池设备进行自动巡检,并生成巡检报告,提高巡检效率,降低人工巡检的错误率。
通过电池管理系统可以让运维人员了解告警发生的原因,通过专家系统,对故障进行分析并铁工运维指导,从而让维护变得更简单。电池管理系统应该做到让所有不懂电池的人,通过系统平台成为电池的维护专家。
自身有损耗，有发热;给电脑的电力经过UPS电源时要经过恰当的处理，如滤波、调压等，也会有额外的损耗;这些都会增加电费。
UPS电源自身的耗电不太大，但是这样设备一向带电处于作业情况中，运用寿数也需求核算在其间的。
UPS电源是经过向蓄电池中充电贮存电能，当停电时再将电池中的电能经过逆变器变成所需的电压供设备运用。无论是充电器部分还是逆变器部分功率都是达不到的，尤其是逆变部分，功率更低。蓄电池中电能和化学能的转化也是有能量丢掉的。不过，UPS电源大部分时间都是处在待机情况，质量好的UPS耗电并不多。
尽管好，但是自身是耗电的，长时间开着不知浪费了多少电呢。功率越大，自身功耗越大。
电脑UPS主机的耗电量要以全部硬件作业时所用的电量进行核算，电源功率越大，能够负载的电量也就越大，也就能支撑更多的硬件一起进行作业或许支撑部分硬件满负载时的安稳工作。
在机器容量的10%左右。不同机型略有不同。功率高的在95%左右。是否在电器设备停用时关UPS，看运用环境。家用机型，关机能够省电。商用机型，看运用场景，大型数据中心一般1年只需几回停机保护时间，其它时分UPS电源均处于工作情况，以便支撑后端负载。