全在线蓄电池放电安全节能技术

通信后备蓄电池质量是通信网络供电不间断的重要保障，是整个通信电源设备供电保障，保证通信网络正常运行的最后一道防线。根据蓄电池特性和维护要求，蓄电池放电容量测试工作是必不可少的。本文论述了当前两种蓄电池放电容量测试技术的利弊，提供了一种创新性的全在线蓄电池放电安全节能技术，为解决业界几十年来蓄电池放电测试的安全隐患问题进行有益的探索。

1 当前电池放电技术分析

1.1 离线式放电法技术分析

(1)将其中一组电池脱离系统后，一旦市电中断，系统备用电池供电时间明显缩短，何况此时尚不清楚另一组在线电池是否存在质量问题，此放电方式事故风险性高。如要用此方式放电，建议提前启用发动机组，并确保发电机组、开关电源等设备能正常运行，保证安全；
(2)离线放电结束后的电池组与在线电池组间存在较大电压差，若操作不当将引起开关电源和在线电池组对离线放电后的电池组进行大电流充电，产生巨大火花，易发生安全事故。用此方式放电，需要配备一台整组智能充电机，对该离线电池组先充电恢复后再并联回系统，以解决打火花问题，这样将使系统更长时间处于单组供电状态，事故风险高。另通过调整整流器输出与被放电的电池组电压相等后进行恢复连接。上述操作一定要谨慎操作；
(3)此放电方式操作时既要脱离电池组的正极，又要脱离电池组的负极，尤其是脱离电池组负极时需要特别小心，操作不当引起负极短路，将造成系统供电中断，导致通信事故的发生；
(4)此方式是将电池通过假负载以热量形式消耗，浪费电能，影响机房设备运行环境，需要维护人员时刻守护以免高温引发事故。

1.2 在线评估式放电法技术分析

(1)调整整流器输出电压至保护低压值(如46V)，使所有后备电池组直接对实际负荷进行放电至整流器输出电压保护设置值。由于现网系统设备绝大多数电池配置后备供电时间为1～4h，放电电流大，应考虑电池组至设备供电回路压降及设备低压工作门限，以及保证系统供电安全，在线评估式放电其调整整流器输出电压不允许过低(如46V)，放电深度有限，对实际负载的放电时间掌握比较困难，评估电池容量难以准确，对电池性能测试有不确定因素存在，从而对保持电池组活性这一放电测试目的难以达到维护预期工作效果；
(2)如果两组电池都有失容或欠容、落后等质量问题，当其放电至整流器输出保护值的时间，不易被维护人员及时发现，此时可能后备电池容量所剩无几，存在高风险。在此情况下，此放电方式比离线放电方式安全性更低；
(3)由于放电深度有限，对保持电池组的活性这一放电测试的目的无法达到，更为关键的是在全容量放电的实践中我们经常发现有些电池组在放电前期表现正常，但到中后期，有些落后电池才开始逐步暴露出来。这一部分落后单体，于此放电方式的深度不够而没有被发现。所以我们称此放电方式为在线评估式，它只能大致评估电池组性能，或检测此电池组可以放电至此保护电压的时间长短，而无法进一步检查除此时间外究竟还能放电多长时间；
(4)组间电池放电电流不均衡。各组电池将根据自身情况自然分摊系统的负荷电流来放电，落后电池组，内阻大，分摊电流小，而健康电池组，内阻低，分摊电流大，造成某些落后电池因放电电流不够大而无法暴露出来的现象，达不到我们进行放电性能质量检测目的。

综上所述，在中心机房蓄电池必须定期进行容量测试的需求下，目前两种容量测试方法，各有特点又各有弊端，离线放电方法虽然可以达到蓄电池容量测试的目的，但是工作量太大，系统安全性偏低，而在线评估式放电方法虽然工作量比较小，但是系统安全性低，达不到蓄电池容量测试的目的，潜在的安全隐患大。因此，当前的蓄电池容量测试方法必须改革，现将引入一种全新的、科学的容量测试技术——全在线放电技术，以使电池放电容量测试达到预期维护质量检测效果，电池放电维护操作简便安全，提高了维护工作效率易得到有效的落实。

2 全在线放电技术分析

全在线放电技术指被测电池组通过串接电池组全在线放电测试设备提升在线供电电压，以自动稳流或恒功率控制输出，使被测电池组对在线负载设备进行供电，实现被测电池组恒电流放电测试或恒功率放电测试，达到安全节能维护效果。

系统技术原理图如图1所示。

图1 蓄电池全在线放电设备工作原理图

放电技术原理如图2所示。被测电池组的全在线放电原理分析：如图2所示，在被测电池组的正极串联电池组全在线放电设备，使被测组电池所在支路的电压略高出整流器输出或另一组电池的电压，这样就能使该组电池对实际负荷进行放电，在其放电过程被测电池组电压随着放电时间的变化(延长)而变化(逐渐下降)，通过全在线放电设备进行自动电压补偿调整，保证被测电池组始终保持恒定的电流或恒定的功率进行放电，当电池组放电终止电压、容量、时间和单体电压达到我们预期所设置的放电门限值时，完成放电测试。实现该电池组在线放电测试目的和预期维护效果。全在线放电工作原理，如图3所示。

图2 全在线放电原理

图3 在线放电工作原理图

2.1 在线放电结束后，自动完成在线充电恢复等电位连接

被测电池组放电测试结束后，电池组全在线放电设备自动进入充电程序，引导在线开关电源的整流输出，经过全在线放电测试设备的充电、等电位控制保护电路自动对被测放电的电池组进行限流充电，自动完成在线等电位连接，根据全在线放电测试设备系统提示操作要求，恢复系统的正常连接后，全在线放电测试设备退出服务，完成结束蓄电池组全在线放电、充电恢复等电位正常连接全过程。另一组电池以同样的方式进行在线放电容量测试。如图4所示。

图4 在线充电自动控制等电位连接工作原理图

2.2　在线放电“无缝连接”技术

为确保电池放电测试的安全性，电池组全在线放电设备在串联接入电池组正极时要求以无缝连接方式，如图5所示。

图5 在线放电容量测试接线图

电池组在线放电测试无缝连接操作，“设备”接入应遵守“先接三，后拆一”，即为先接电源线L1、L2、L3，后拆原电源连接线L5；“设备”成测试退出服务，应遵守“先接一，后拆三”的原则，即为先接原电源连接线L5，后拆电源线L1、L2、L3。

3 在线放电技术与当前放电技术对比分析

3.1 与离线放电技术对比分析

(1)放电过程最大限度保证电池组备用电能，最大限度降低放电测试造成系统瘫痪的风险；
(2)电池组放电后能自动进行充电恢复，克服离线放电后等电位接入系统操作难度大及潜在安全等问题；
(3)电池组存储的电能最大限度地得到利用，克服了离线放电能源的浪费，基本没有发热现象，不存在高温的危险，不影响机房环境温度；
(4)仅在电池组的正极进行无缝连接操作，避免了离线放电因操作不当引起的短路风险；
(5)该设备一旦串联接入电池组的正极，设定相关放电参数后，所有放电充电工作自动完成，维护人员可以进行其它工作，降低工作强度，提高工作效率。

3.2 与在线评估式放电技术对比分析

(1)全在线放电方式能够达到深度放电保持电池活性及检测落后电池的放电测试目的，充分把握电池组剩余容量和后备供电时间；
(2)在放电过程中最大限度地保证电池组备用电能，最大限度地降低了容量测试造成系统瘫痪的风险；
(3)全在线放电方式能够实现各组电池以相同电流进行分组放电，任何落后单体电池都能暴露出来，克服了在线评估式放电的局限性；
(4)全在线放电设备一旦串联接入电池组的正极，设定相关放电参数后，所有放电充电工作自动完成，维护人员可以进行其它工作，降低工作强度，提高工作效率。