近年来,数据中心的建设已成为电信业、金融业、互联网业等行业的建设热点,大型、超大型的数据机房不断涌现。任何的IT设备都离不开电源系统,数据中心配电系统是为机房内所有需要动力电源的设备提供稳定、可靠的动力电源支持的系统。供配电系统于整个数据中心系统来说有如人体的心脏-血液系统。
　　
　　数据中心一般采用模块化UPS组成“1+1”双总线供电系统,如图1所示:
　　
　　如果数据中心发生断电会导致不可估量的严重后果。UPS作为市电断电或发生异常等电网故障时的后备电源,其正常运行对数据中心有着十分重要的意义。而UPS能否正常运行绝大部分取决于蓄电池是否正常,所以说蓄电池是数据中心电力的最后一道防线,如果蓄电池发生了故障,那么数据中心的安全也会得不到保障。
　　
　　蓄电池智能管理的必要性:
　　
　　1.由于免维护铅酸蓄电池自放电少、性能稳定、经济性等优点,因此被广泛地应用于数据中心后备电源系统中。但是免维护铅酸蓄电池并不能真正的做到免维护。铅酸蓄电池仍需要专业人员定期的进行检查与维护,下表是为按IEEE1188推荐的蓄电池维护规程。
　　
　　由于铅酸蓄电池是一个密封的结构,所以大部分时候即使进行了维护,也无法确保蓄电池是否处于可用状态。据统计,目前国内蓄电池50%以上存在安全隐患继续在工作着。而蓄电池作为一个化学能量体,一旦发生故障,可能会引发不可估量的后果。
　　
　　2.数据中心的铅酸蓄电池作为备用电源,绝大多数时间处于浮充状态,电池很少有放电的机会。浮充对电池来说其实是一种损害,浮充会加速电池的腐蚀老化,长期的研究和测试发现,浮充型蓄电池累计浮充电量大约10C左右,电池寿命即告终止。
　　
　　3.数据中心蓄电池数量庞大,缺乏系统性的管理,大部分机房的电池监测仅靠UPS指示电池组电压,并且人工巡检维护缺乏监督,往往在故障发生之后,才知道电池出了问题。部分数据中心已经意识到蓄电池的重要性,部署了简单的电池检测系统,但由于电池检测系统只是简单的检测,缺乏有效的分析与预测,对于恶性事故也无法预防,所以电池的可用性并没有得到保障。
　　
　　BSBECOPlus简介:
　　
　　ECOPlus电池智能管理系统是基于BSB长期以来对电池技术及应用情况的深入理解,融合人工智能、互联网、物联网、大数据等技术,实现的电池智能管理解决方案。
　　
　　ECOPlus应用体系结构从下到上分三层:监控层、管理层和决策层。
　　
　　监控层采用开放协议,采集各厂家所有型号的电池运行数据,如单体电压、电流、温度、内阻等,对影响安全的关键点进行密监测,早期发现隐患并提示及时解决,避免火灾等恶性事故发生,从而避免各类安全事故的发生。监测主要包括:
　　
　　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。
　　
　　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。
　　
     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。
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。
　　
　　•管理层
　　
　　通过对蓄电池单体的监测,自动分析设备运行情况,对蓄电池设备进行主动管理。
　　
　　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最优的健康状态,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。
　　
　　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,从而避免电池出现鼓胀、漏液等故障。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,仅限于充电回路,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。
　　
　　•决策层
　　
　　电池管理系统除了常规的电池参数采集之外,还需要更加准确合理的计算方法,对电池的性能进行计算和评测,从而使得电池监测数据更具有参考价值。这些计算方法包括:
　　
　　SOC、SOH的精确测算: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,有效的指导电池的运维工作。
　　
　　准确的落后单体判断:在常见的落后单体判断方法中，所参考的电池电压通常是浮充电压和电池内阻。而电池的开路电压，能够更准确的反应电池的健康状态。所以电池管理系统需要将电池开路电压、浮充电压、内阻和高精度SOC/SOH结合起来进行综合分析，从而能够更准确的判断出落后单体。
　　
　　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初步判断,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和物力。
　　
　　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。
　　
　　结论:
　　
　　著名的墨菲定律提醒我们:在重要的系统中绝对不能忽视小概率的危险事件,任何一次事故都可能给我们带来巨大损失。作为对供电质量要求极高的数据中心用户,选用高可靠性电池智能管理系统十分必要。系统可以根据今天电池的监测数据,帮助用户确信电池明天能否正常工作;能及时检测出电池组中的不良电池单体;能够防止恶性事故的发生;指导运维,节省人力成本,大大提升了用户的管理水平,并真正消除了用户后备电源可能存在的隐患。
　　
　　作者简介
　　
　　赵俊,深圳市佰特瑞储能系统有限公司副总裁。1988年毕业于天津大学电化学专业,同年就职于艾诺斯(中国)电源系统有限公司,研制的GM和GFM阀控铅酸蓄电池获得国家优秀成果奖、广东省科技进步二等奖、深圳市科技进步一等奖;2003年被聘为深圳市化学工业专家工作组专家。2011年加入南都电源,历任阀控电池研究所副所长、大客户经理、海外事业部副总经理等职务,具有丰富的技术、市场经验。

   编辑：Harris