在工作和生活中,人们在很多方面都依赖于电子设备。从移动通信到数据中心等各种设备都必须实现不间断运行,这使得电源供应的可靠性成为一个关键性的问题。不间断电源(UPS)可在停电时提供备用电源,因此被广泛用在电网停电时确保关键负载正常运行。
　　
　　尽管可以应用其他的科学技术(比如飞轮储能方式),但是大多数的UPS还是采用蓄电池来存储能量。电池几乎能在瞬时提供电力,如果UPS需要可靠运行,最重要的是蓄电池不仅要充满电,而且要状况良好。
　　
　　蓄电池的使用寿命有限。如果环境条件(尤其温度)超出适宜的范围,那么电池的使用寿命会大大缩短。大多数设备内的电池一般会根据保修规定的固定间隔时间(通常为5年)定期更换。但是这种方法也有缺陷,那就是电池在预期环境条件范围之外使用时会很快没电,而保养良好的电池使用寿命会更长。
　　
　　如今要求UPS提供更高的功率输出,因此需要配备许多电池。在大型电池组中,单个电池失效会导致整组电池失效。大型和中型UPS供电系统会进行冗余,以便确保电池组失效时不会导致整个UPS失效。与此同时,UPS会继续运行,输出的峰值电流会减小,使得UPS运行的时间缩短。而且,失效电池还会对蓄电池组中的其他蓄电池产生影响,从而缩短这些蓄电池组的使用寿命。
　　
　　电池监测和保养是与UPS相关的一项重要成本。一般来说,工程师会定期到现场巡查,对装置内电池的电气特性进行测量。工程师通常会测量电池的电压,以鉴别电池是否超范围使用,如果超出范围则进行更换。输出电压未必是电池失效的良好指标,因此在两次常规巡查之间电池可能会发生故障,工程师还需要进行额外的巡查。
　　
　　对电池进行在线监测,一方面减少工程师实际到现场检查每块电池状态的时间,提高了现场巡查的效率,因此缩减了成本;另一方面,在线监测还实现了预防性维护。通过对可能的故障进行鉴别,工程师在常规巡查过程中即可以更换故障电池,从而确保装置运行更可靠,无需再进行紧急巡查。
　　
　　Sentinel电池监测系统对配有800kVAUPS的广播设备中的电池进行测量。一组电池组中的几个电池的输出电压如图1所示。在这个案例中,每个电池组具有200块单体电池,能够提供大约440V的电压。电压变化很大,主要是由于电池条件配置不正确。

图1电池输出电压曲线

　　图中清晰地显示了一块电池输出为2V电压,而不是常规的2.2V电压。尽管一块电池产生的电压比预期的电压要低,但是差别却相当小而且很稳定。这种性能很常见,使得采用输出电压作为预测失效的指标不再可靠,这是由于电压值可以保持在阈值范围之内,因此不会触发报警器。
　　
　　在这个例子中,当未采取任何措施,图2显示了电池失效的情形。当采用了Sentinel电池监测系统对预定维护方案的有效性进行评估,目的并非是提示潜在的问题。注意:在电池电压降低到0.7V之前,故障电池的电压还是保持不变,未出现任何可能失效的迹象。在更换电池后,电池电压恢复到正常值。

图2电池失效电压曲线