淺談數(shù)據(jù)中心機房UPS蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)研究

時間：2023-12-01

作者：安科瑞電子商務(上海)有限公司

1引言

數(shù)據(jù)中心是用于集中存放服務器、磁盤陣列、交換機、*墻等設備的基礎設施。在5G及移動互聯(lián)網時

代，伴隨著“新基建”的浪潮以及信息化和智能化技術的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心建設規(guī)模越來越大，數(shù)量也越來越

多。蓄電池作為**機房設備可靠運行的裝備，其重要性和安全性也越來越受到人們的關注。

數(shù)據(jù)中心蓄電池一般串聯(lián)為蓄電池組使用，同一組蓄電池在正常使用一段時間后，單體電池之間的電壓差

異會逐漸變大，蓄電池組的電壓一致性會逐漸變差，如果不采取有效措施，這種差異會越來越大，導致整組蓄

電池容量降低甚至報廢。

此外，蓄電池還存在自放電現(xiàn)象，同一組蓄電池各個單體電池之間的自放電電流值大小不等，由此也會導

致個別單體蓄電池發(fā)生過充電或者過放電的現(xiàn)象，從而影響整組蓄電池的健康度。

本文所研究的數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)利用單體蓄電池監(jiān)測模塊、蓄電池組總電壓監(jiān)測模塊和直

流電流監(jiān)測模塊，可以實時采集各單體電池的電壓、溫度和內阻，以及蓄電池組的電壓和充放電電流，并通過

以上數(shù)據(jù)分析各單體電池和電池組的健康狀況，對出現(xiàn)放電時間異常的電池及時進行維護或更換。

2系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)架構設計

數(shù)據(jù)中心蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測中心設備和現(xiàn)場監(jiān)測設備組成。系統(tǒng)組網結構如圖1所示。

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圖1蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)組網圖

監(jiān)測中心設備主要由數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、Web服務器、交換機和網管終端組成，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心

機房內所有被監(jiān)測蓄電池實時數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲和展示，并提供重要參數(shù)及告警的統(tǒng)計分析功能、用戶

管理功能、日志管理功能和安全管理功能等。

現(xiàn)場監(jiān)測設備主要由單體蓄電池監(jiān)測模塊、蓄電池組總電壓監(jiān)測模塊、電流變送器和數(shù)據(jù)處理單元組成。

2.2系統(tǒng)安全設計

蓄電池組總電壓監(jiān)測模塊采用隔離設計，從而保證進入數(shù)據(jù)采集處理單元的信號均為弱電安全電壓，保證

數(shù)據(jù)中心機房蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的安全性和可靠性。單體蓄電池監(jiān)測模塊與采集處理單元之間采用一級電氣隔離

電路設計，高耐壓2500Vac。采集處理單元與供電電源之間采用一級電氣隔離電路設計，高耐壓2500Vac。采集

處理單元與上位機監(jiān)測中心之間采用一級電氣隔離電路，高耐壓1000Vdc。

單體蓄電池監(jiān)測模塊電源輸入端采用自恢復電子保險，防止個別監(jiān)測模塊發(fā)生故障影響其它模塊的正常工

作。

3蓄電池內阻監(jiān)測

3.1蓄電池內阻特性

對單體蓄電池的監(jiān)測指標主要包括電壓、溫度和內阻。蓄電池容量降低后，其單體電壓值并無明顯變化，

而單體內阻值會明顯升高，因此內阻是反映蓄電池容量變化及蓄電池健康度的重要指標。

傳統(tǒng)的蓄電池監(jiān)測模塊僅采集單體電壓指標，無法準確反映蓄電池健康狀況。蓄電池內阻變化規(guī)律是維護單位

更換蓄電池的主要依據(jù)，因此有必要對蓄電池內阻進行監(jiān)測。

3.2蓄電池內阻測量原理

蓄電池內阻的測量方法較多，相互之間的差異也比較大，一般常用的測量技術為交流注入法和直流放電法

兩種。交流注入法測量時會在蓄電池正負極之間施加一個高頻交流信號，并測量由該高頻交流信號所帶來的蓄

電池正負極之間的電壓變化，根據(jù)歐姆定律可以計算出蓄電池的內阻值。采用交流注入法測量蓄電池內阻存在

易受UPS充電器紋波電流和其它工頻噪聲源干擾的問題，有些設備無法在線對蓄電池進行測試。

直流放電法測量內阻的原理是對蓄電池進行瞬間放電并測量蓄電池正負極之間的電壓變化值。當斷開和接

通負載設備時，依據(jù)瞬時的壓升和壓降，根據(jù)歐姆定律計算出蓄電池等效內阻。早期受A/D采樣芯片精度的限

制，內阻測量時瞬時放電的電流一般要達到30安培以上，對蓄電池性能有一定損害，同時也存在一定的安全隱

患。隨著A/D采集芯片及抗干擾技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可以準確地測量出電池上小至0.5mV的電壓變化，與之前

的技術相比，電壓分辨率提高了80%以上，在同等內阻測量精度下，內阻放電電流可以減小80%，所以采用小

電流測內阻時電流一般可設定在5A左右。

3.3蓄電池性能評價

不同于普通電阻,蓄電池的內阻包括金屬部分和化學部分，受到制造工藝和材料差異的影響，即使采用相同

的測量儀表，同一批次的每節(jié)蓄電池之間內阻值也存在差異，有時這種差異會達到50%以上。采用交流法監(jiān)測

內阻時，由于電池內部電容的旁路作用，交流法測量出的內阻會比直流法小，不同交流法或直流法測出的內阻

值之間也存在差別，但同一節(jié)蓄電池內阻的變化規(guī)律一致。因此，僅通過蓄電池內阻**值來判斷蓄電池性能

并不可行。

目前國內尚無針對蓄電池在線監(jiān)測的標準或行業(yè)規(guī)范，IEEEStd1188-2005《站用閥控鉛酸（VRLA）蓄電池

的維護、測試和更換方法》

（RecommendedPracticeforMaintenance,Testing,andReplacementofValveRegulatedLead-

Acid(VRLA)BatteriesforStationaryApplications）中提到，當單體蓄電池內阻值變大至該電池基準內阻值的1.3至

1.5倍時，其容量將降低至額定值的80%，即使電池仍具有滿足直流系統(tǒng)負載的電流能力，其性能退化速度也在

加劇，建議更換蓄電池。

綜上，本文所研究的數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)在蓄電池投運初期記錄初始內阻值，并作為該節(jié)蓄

電池的基準內阻值。系統(tǒng)將定期測量的內阻值與基準值進行比較，根據(jù)蓄電池內阻值變化幅度來評價蓄電池的

性能。

4安科瑞蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)介紹設備選型

4.1概述

安科瑞公司ABAT系列鉛酸蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)是在線電池監(jiān)測產品，可以提前對失效的鉛酸蓄電池進行預

警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標準要求。

該系統(tǒng)具有監(jiān)測電池的電壓、內阻與內部溫度功能，安裝、維護與接入非常方便。系統(tǒng)主要由ABAT-S模塊、

ABAT-C模塊及ABAT-M采集器組成，可通過采集器查詢告警與實時數(shù)據(jù)、設置參數(shù)等，可選配監(jiān)測平臺實現(xiàn)網

絡化集中管理。

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4.3軟件介紹

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5總結

本文所設計的數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)已在國鐵集團多個調度樓信息機房及全國大量高鐵站信息

主機房投入使用，系統(tǒng)實現(xiàn)了對機房蓄電池組的實時監(jiān)測，當蓄電池內阻變大并**出安全范圍時，系統(tǒng)會自動

發(fā)出報警提示，維護人員據(jù)此及時作出響應，對容量下降的蓄電池進行隔離和更換，保證蓄電池組工作在良好

狀態(tài)，避免停電后造成后備電源系統(tǒng)癱瘓，從而提高數(shù)據(jù)中心機房的安全性和可靠性。

圖2烏魯木齊鐵路局調度樓信息機房應用效果圖

【參考文獻】

【1】袁振江,周家梁,數(shù)據(jù)中心機房蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)研究.電子與通信技術.2020,(7).139-140

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【3】魏治華，奚少華，許飛.UPS蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)原理及應用

【4】安科瑞企業(yè)微電網設計與應用手冊2022.5版

18701808662

詞條
詞條說明
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摘?要:結合某工程設計實例對IT系統(tǒng)特點、構成及醫(yī)療IT系統(tǒng)相關規(guī)范要求進行了詳細闡述，并提供了醫(yī)療IT系統(tǒng)的工程設計經驗，旨在推動醫(yī)療IT系統(tǒng)的發(fā)展。關鍵詞:醫(yī)療IT系統(tǒng)，隔離變壓器，絕緣監(jiān)測，電擊隨著電子工業(yè)與醫(yī)療技術的發(fā)展，越來越多的醫(yī)療電氣設備介入到患者診斷、**過程中，而供配電系統(tǒng)的型式選擇與低壓電氣設備可靠運行以及醫(yī)護人員和患者人身安全密切相關，因此必須根據(jù)醫(yī)療場所實際情況合
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1、引言近年來，諸多建筑節(jié)能管理標準導則及用能單位能耗在線監(jiān)測管理標準相繼出臺，能源的使用效率得到越來越多的重視。安科瑞能源管理云平臺可以為建筑和企業(yè)能源消耗和節(jié)能提供數(shù)據(jù)支持。2、設計依據(jù)GB 50052《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50054《低壓配電設計規(guī)范》GB/T 50063《電力裝置的電測量儀表裝置設計規(guī)范》DL/T 448《電能計量裝置技術管理規(guī)程》3、項目概況東營市檔案館項目建筑面積