基于多頻點技術的蓄電池內阻在線檢測及蓄電池內阻與蓄電池容量相關度研究項目
技術總結報告
“基于多頻點技術的蓄電池內阻在線檢測及
蓄電池內阻與蓄電池容量相關度研究項目”項目小組
2012年12月
目錄
9．1．7 充放電過程全過程記錄功能（蓄電池組核容和交流停電）.... 66
10．4 核容放電均充及停電放電/均充全過程記錄.... 72
根據上級部門下達的研究項目《基于多頻點技術的蓄電池內阻在線檢測及蓄電池內阻與蓄電池容量相關度研究項目》科技項目小組與深圳市普祿科智能檢測設備有限公司共同研制開發了“基于多頻點技術的蓄電池內阻在線檢測及蓄電池內阻與蓄電池容量相關度研究系統”。該系統在廣州移動西華機樓一樓電池機房UPS電池上投入運行半年多以來，性能穩定可靠，達到了預期的效果。
該系統采用*的交流放電法多頻點在線監測蓄電池的內阻，結合電壓、電流等數據，判定電池的容量，使維修及管理人員及時掌握蓄電池的真實狀態。系統還具有連線電阻及充電機綜合特性測試功能，有危險狀況出現時，系統可提前預警，維護管理人員可根據預警信息及時處理，消除安全隱患。
本項目管理系統可以指導對蓄電池的維護方式進行創新，將以往的定期檢測，逐漸轉變為以蓄電池實際工作狀態為基礎的狀態檢測，確保供電系統的安全，因而具有十分重要的現實意義。
2．1 概述
*，電力系統中有三大設備，即一次設備（如主變壓器等）、二次設備（如保護、測量等）與直流設備。
直流設備的核心是蓄電池組，它與充電整流、直流網絡構成直流系統。
蓄電池組是一個獨立于變電后交流電源的直流電源，是電力系統中zui后一道防線。在正常狀態下，它為斷路器提供合閘電源；在故障狀態下，當機房交流用電中斷時，發揮其“獨立電源”的作用，為繼電保護及自動裝置、斷路器跳閘與合閘、拖動機械設備的整流設備、通信提供電源。可見，直流電源是機房通信安全運行的可靠保證，發揮著不可替代的作用。直流電源本身的安全可靠是保證系統正常運行的重要條件。其中，蓄電池組作為后備電源，無疑是生產中的zui后動力保障。因而，被人把蓄電池組比喻為變電站的心臟。
閥控鉛酸蓄電池采用陰極吸收技術，電池密閉封裝，運行中無需進行傳統的電解液控制維護，在業界得到廣泛應用。然而，電池密封在使用方便的同時，也使得檢測和維護更加困難，“免維護”又導致用戶放松了對電池的日常維護管理，在實際應用中暴露了越來越多的問題，而不合理的工作條件又導致電池的使用壽命縮短。更為嚴重的是由于缺乏有效的監測維護手段，不能及時、準確地掌握電池狀態，無法消除電池問題帶來的隱患。經統計因電池問題造成的事故或停機的損失，往往遠比電池本身價值要高得多。2011年3月11日在日本東北地區發生的大地震并由此引起的海嘯，而導致的福島*核電站1～4#反應堆因冷卻系統癱瘓，zui終相繼發生爆炸而產生核泄露的災難性事件，再次為人們敲響了警鐘。
實踐證明，VRLA電池端電壓與放電能力無相關性，VRLA電池和電池組在運行過程中，隨著使用時間的增加，必然會有個別或部分電池因內阻變大，呈退行性老化現象。實踐證明，整組電池的容量是以狀況zui差的那一塊電池的容量值為準，而不是以平均值或額定值（初始值）為準，當電池的實際容量下降到其本身額定容量的90% 以下時，電池便進入衰退期；當電池容量下降到原來的80%以下時，電池便進入急劇的衰退狀況。衰退期很短，這時電池組已存在極大的事故隱患。
過去的維護和管理人員，往往只重視備用電源的設備部分的維護和管理，而忽視電池組的重大作用。殊不知，斷電的危險很大程度上就潛伏在電池組。整組電池充電的特性是，若電池組中有一節或幾節內阻變大的老化電池，其容量必然變小。充電器給電池組充電時，老化電池因容量小，將很快充滿，并導致電池電壓急劇升高，充電器會誤以為整組電池已充滿而停止充電，造成其余狀態良好的電池不可能充滿，長期未充滿的電池會因硫酸鹽化而使容量降低及壽命縮短。電池放電時，容量不足電池的電壓短時間就會急劇降低，整組電池提前達到截止電壓。因而電池組將以老化電池的容量為標準進行充放電，經多次浮充--放電--均充--放電--浮充的惡性循環，容量就會不斷整體下降，電池后備時間縮短。因此，如不及時檢測，找出老化電池給予調整，電池組的容量將變小，電池壽命縮短，繼而影響整個供電系統的安全運行。
受當前診斷技術水平的制約，目前我國對蓄電池的維護管理方式還主要采用以產品壽命理論為基礎的定期檢修和定期更換模式。然而，影響電池壽命因素眾多，即使同一廠家同一批次的蓄電池，實際壽命差別也相當大，甚至有新電池幾個月就失效的案例。幾十節串聯的電池，只要一節過早損壞，如不及時發現，時間一長，整組電池即會失效。如果失效正好發生在兩次定期檢修之間，在停電或設備故障時，將會產生災難性的后果。因此，目前的定期檢修模式實際上是存在安全隱患的，也是電力系統迫切需要解決的問題。
2．2 蓄電池維護管理目前存在的問題
從實際運行情況看，這個“通信機房的心臟”并沒有*得到安全可靠的運行維護，仍然存在很大的安全隱患，主要表現在：
2．2．1 電網運行存在安全隱患
根據有關規程要求，對蓄電池在投入運行前驗收時進行核對性容量試驗，正常運行期間每1～2年進行核對性容量試驗。而兩次核容試驗之間的這一兩年內，由于有多種因素會影響蓄電池的狀況，蓄電池的實際狀況可能發生變化，而維護人員對這些變化一無所知。一旦發生停電或故障需要蓄電池發揮作用，蓄電池狀態不良，就可能影響到電網的安全運行。
2．2．2 定期檢修無法實現安全
目前的檢測維護制度是建立在定期檢測維護的理論基礎上的，即“定期檢測”的概念。“定期檢測”是在沒有很好的檢測技術和手段的情況下，人們基于概率統計的原理提出的一種檢測制度。這種制度雖然可以避免事故的發生，但是從理論上不能保證系統安全，這對具有高度可靠性要求的系統來說，其可靠性是無法滿足人們要求的。
2．2．3 檢修維護人員勞動強度大，工作效率低。
由于檢測維護人員少，而要維護的站點數量多，每天需要派人、派車，開票、下站，大量時間要花在路上。檢測得到的數據，進行數據處理也要花費大量的時間，造成檢測維護人員勞動強度大，工作效率低。
2．2．4 蓄電池壽命無法達到設計要求
蓄電池往往在使用一年后就開始有劣化的情況出現，使用超過5年的蓄電池一般會有比較嚴重的劣化現象，達到額定容量的很少。主要原因有二，一是蓄電池生產廠家對蓄電池的使用壽命年限是在理想運行環境下做的預測，實際系統都是對整組電池進行充放電管理，電池間的差異會越來越大，造成電池失水、硫化；二是在蓄電池的實際運行過程中，沒有得到有效的管理與維護，無法及時發現落后蓄電池，導致蓄電池劣化加劇，過早報廢。
2．2．5 運行人員無法評價蓄電池的性能狀態
由于缺乏良好的技術管理手段，運行維護人員無法充分了解并評價整個地區、各個站點蓄電池的運行情況以及性能狀況，沒有對蓄電池歷史數據的整理與分析，對蓄電池的內阻、剩余容量等都無法及時清楚地了解。
2．2．6 無法掌握充電機特性參數
過去，對充電機特性參數沒有真正意義上做過檢測，更無法遠程監測，假如要對充電機特性參數的檢測必須到現場采用專門設備進行測試，耗時長，勞動強度大。
2．2．7 接頭松動、銹蝕無法及時掌握，存在嚴重安全隱患
過去，接頭松動、銹蝕甚至接近斷線，*無法掌握，一旦停電，直流系統將立即崩潰。另外，接頭松動銹蝕極易造成火災。這些安全隱患的存在，都將危及通信機房的安全。
2．2．8 蓄電池管理維護的理念需要改進
由于受到“免維護”的誤導，運行人員認為“免維護”就是不維護。這樣的維護理念，使得蓄電池的維護工作展開起來比較困難。
2．3 蓄電池在線監測管理系統的作用
本項目在線監測管理系統的投入使用，可以產生以下作用：
2．3．1 提高供電系統的安全性和可靠性
本項目管理系統可以對各單節蓄電池的內阻、電壓、充放電電流、溫度等參數進行在線監測，維護管理人員可以隨時在計算機上查詢蓄電池的各項數據，全面掌握蓄電池的狀況。可以檢測蓄電池連線電阻，當接頭松動、銹蝕、即將斷線時，系統可以及時檢測出來。可檢測充電機特性參數，出現異常可及時發現。一旦有危險隱患出現，系統將以聲光形式發出預警，提醒維護管理人員及時處理，避免事故的發生，極大地提高了供電系統的安全性和可靠性。
2．3．2 延長蓄電池的使用壽命
項目管理系統可以及時發現個別劣化的蓄電池，提醒維護人員及時處理，從而減小了因個別蓄電池劣化而造成整組蓄電池損壞的可能，相應延長了蓄電池的使用壽命。
2．3．3 節約成本
維護管理人員在各自權限范圍內進入在線監測系統，可以及時掌握各各機房（站）蓄電池的狀態，大大減少了現場檢測工作量、人工費用和車輛費用。
VRLA電池采用粉末多孔電極，即正負極板采用粉末狀多孔活性物質與其他組份配制后和基板（板柵）構成。板柵是活性物質的載體，同時傳導電流，負極板或正極板與硫酸溶液接觸后，便構成了鉛電極或二氧化鉛電極。
VRLA電池負極活性物質為絨狀鉛，與硫酸溶液構成難溶鹽電極；正極活性物質為PbO2，與硫酸溶液構成氧化—還原電極。
鉛酸蓄電池電極平衡電勢可用Nernst方程計算。
3．1．1鉛電極電勢
鉛電極可用PbSO4/Pb電對表示，其平衡電極反應為：
Pb+HSO4-=PbSO4+H++2e
鉛電極平衡電勢為：
E（-）= -0.356－0.02955lg（[SO42-]）
其中[SO42-]為電解液中SO42-離子的濃度，公式表明，鉛電極的電勢隨著SO42-離子濃度的增加向負值方向增加。
3．1．2 氧化鉛電極電勢
氧化鉛電極可用Pb4+/Pb2+電對表示，其平衡電極反應為：
PbO2+3H++HSO4-+2e=PbSO4+2H2O
氧化鉛電極平衡電勢為：
E（+）=1.685+0.02955lg（[H+]4*[SO42-]）
其中[H+] 、[SO42-]分別為電解液中H+離子、SO42-離子的濃度，公式表明，氧化鉛電極的電勢隨著H+離子、SO42-離子濃度的增加向正值方向增加。
3．1．3鉛酸蓄電池的電動勢
E池= E（+）－E（-）
=2.041+0.02955lg（[H+]4·[SO42-]2）
公式表明,在一定溫度下,鉛酸蓄電池的電動勢僅與電解質溶液濃度有關。
當鉛酸蓄電池進行放電，或進行充電，由于電流流過兩電極，使兩電極電勢離開平衡電極電勢而變化，則電極或電池便發生的極化。鉛酸蓄電池的極化，分為濃差極化、電化學極化和歐姆極化。
3．2．1濃差極化
（1）濃差極化電勢
鉛酸蓄電池中有電流流過之后，正負極表面附近的電解液濃度都要發生變化。這個變化除由于電極反應外，還有電遷移和擴散的影響。
在充電時，正極反應的生成物中，有H+離子、SO42-離子，負極的反應生成物中有SO42-離子。因此，電極表面附近的電解液濃度都要增大。而在放電時，兩電極反應中都要H2SO4分子參加，正極消耗H+離子、SO42-離子，而負極消耗SO42-離子，則電極表面附近電解液濃度要減小。
正極濃差極化超電勢：
ηC（+）=0.02955lg（（[H+]c4·[SO42-]c）/ （[H+]r4·[SO42-]r））
負極濃差極化超電勢：
ηC（－）=-0.02955lg（[SO42-]c/ （[SO42-]r））
式中：
[H+]c、[SO42-]c、充放電過程中電極表面附近H+離子、SO42-離子摩爾體積濃度；
[H+]r、[SO42-]r、大體積溶液中H+離子、SO42-離子摩爾體積濃度。
（2）電極反應及電遷移對濃差極化的影響
在充電時，由于[H+]c＞[H+]r，[SO42-]c＞[SO42-]r，所以正極濃差超電勢ηC（+）是正值，而負極濃差超電勢ηC（－）是負值。在放電時，由于[H+]c＜[H+]r，[SO42-]c＜[SO42-]r，所以正極濃差超電勢ηC（+）是負值，而負極濃差超電勢ηC（－）是正值。由于正極電勢受[H+]c4、[SO42-]兩項因此限制，而負極僅受[SO42-]一項因此限制，所以正極極化超電勢比負極極化超電勢大。
電遷移對濃差極化也有很大的影響，以電池充電為例，自正極遷移到負極表面的H+離子數目，遠多于從負極表面遷移到正極周圍的SO42-離子數目，伴隨差充電過程正極還要耗水析氧，所以正極濃差極化的作用，大于負極濃差極化的作用。
因此，在充電及放電過程中，由以上兩項產生的濃差極化電勢ηC（+）＞ηC（－）。
（3）擴散對濃差極化的影響
電極反應及電遷移作用產生了濃差極化，而擴散是要消除濃度的差別，即減緩電極表面附近的濃度極化。若擴散作用大，這種減緩作用就大，濃差極化便不嚴重，電極濃度超電勢就小。擴散速度受大體溶液濃度與電極表面附近濃度差、擴散面積、擴散距離所控制。濃度差越大、擴散面積越大、擴散距離越小，越容易擴散。
電池放電開始，由于濃差極化的結果，電極電勢很快離開平衡電勢。此過程擴散速度僅由電極外面和附近電解液濃度差決定。放電初期，時間很短，電極外面電解液濃度變化很小，因而擴散速度隨電極表面附近電解液濃度迅速下降而增加，但總小于電極反應與電遷移的綜合速度，所以濃差極化作用大，兩極電極電位迅速離開平衡電極電位，說明電極電位移動迅速。
在放電中期，隨著放電的進行，電極表面附近的濃度降低越來越慢，到某一程度時，擴散速度等于電極反應及電遷移的綜合速度，則放電消耗了多少H2SO4分子，從電極外面就有多少H2SO4分子擴散進來，因而電極附近電解液濃度維持不變，電極電位也維持在穩定階段。在此階段，電極電位仍存在變化的趨勢，其原因是放電時間增長，大體電解液濃度減小了，使擴散速度減小。同時PbSO4和Pb的數量都變小了，所以擴散面積也變小了，都使擴散速度減小。還有隨著放電的進行，擴散距離要增加，致使擴散速度又有減小的傾向。為了維持擴散速度不變，電極表面附近電解液濃度要減小，使電極電勢有減小的趨勢。
到了放電后期，電極表面附近電解液濃度降到了zui小值，大體電解液濃度也降到了zui低值。此時擴散面積已很小，而且擴散距離相應增加，此時擴散速度便很小了，使電極電勢又急劇變化。
降低濃差極化的方法，主要是提高擴散速度，以消除電極反應所引起的大體溶液濃度與電極表面附近電解液濃度的差別。如增加電極的真實表面積，減小極板的厚度，以縮短擴散距離等方法，以改善擴散性能。
3．2．2電化學極化
鉛酸蓄電池在充電或放電過程中，由于電極過程某一步的遲緩，阻礙了電極過程的進行，使之引起電極電勢的變化，稱為電化學極化。
電化學極化電勢和電流密度的關系：
|η|=a+b×lg（i）
式中，i為真實電流密度，即電流密度與電極真實表面積的比值。
鉛酸蓄電池在放電初期和中期真實表面積很大，故真實電流密度不大。當放電終期時，電極真實表面積已很小，所以真實電流密度很大，由于電化學極化引起的超電勢遠大于前期。
3．2．3內阻極化
電池內阻分為兩種，即歐姆內阻和非歐姆內阻，前者用RΩ表示，它由極板、極柱、電解液、隔膜等的電阻組成。它們服從歐姆定律。后者用Rc表示，它由電荷傳遞電阻、擴散極化電阻組成，這種電阻是由電極動力學過程和物質轉移引起，它們不服從歐姆定律。電池連接部分主要是歐姆電阻，而電極活性物質部分既有歐姆電阻，又有非歐姆電阻（極化電阻）。
當電流流過電池時，要消耗一部分電壓來克服電池的內阻，所產生的電位差為內阻極化。其大小由電流強度與電池內阻決定。
鉛酸蓄電池在充電及擱置期間，會有氫氧氣體的產生。
3．3．1 負極氫氣的產生
鉛酸蓄電池在充電期間，負極除了充電反應：
PbSO4+2e→Pb+HSO4-
還有如下副反應：
2H+2e→H2
在充電前期，負極極化電位很小，析氫速率很小，但在充電后期，負極的電極電位向負方向增加，提高了析氫速率。
3．3．2 正極氧氣的產生
鉛酸蓄電池在充電期間，一些電流用于電極反應：
PbSO4+2H2O-2e→PbO2+3H++HSO4-
另一些電流用于氧氣的產生。正極在充電的初期，正極電極電位低，氧氣產生較慢。而充電后期，正極電極電位升高，氧氣產生較快。
3．3．3 氫氧氣產生與電池端電壓的關系
普通鉛酸蓄電池采用10小時率電流持續充電，當電池端電壓達到2.3～2.35V/只之后,便在電池槽可見氫氧氣體的竄動所形成的電解液“沸騰”現象,電壓再升高時,冒氣更為激烈,通常定義2.3V/只為發氣點。若充電到后期，端電壓可提升到2.65V/只，流入電池的電流幾乎全部用于水解。
VRLA蓄電池在接近*充電時，電池內部有少量水被電解，少量的氧氣從正極上析出：
2H2O-4e→4H++O2
氧氣自正極透過吸液隔膜擴散至負極絨狀態鉛的表面，而與之化合，zui終復合為水。氧氣復合歷經如下步驟：
Pb+O2+2H++HSO4-→PbSO4+2H2O
影響氧氣陰極吸收的因素：
（1）氧氣擴散速率
由于VRLA蓄電池為貧液式結構，即一定濃度的電解液全部被隔膜小孔所吸附，電池內無游離的電解液，由于正極板上產生的氧氣可形成較高的氣壓，使之以足夠的速度擴散到陰極，保證氧在鉛電極表面復合。實驗證實，氧的輸送速率與鉛電極有效表面積成正比，與隔膜厚度成反比，因此，增加鉛電極有效表面積，減小隔膜厚度，有利于提高氧擴散速率。
（2）正極析氧速率
在充電初期，正極析氧速率極小。隨著充電的進行，當正極充電到PbSO4數量占70%開始析氧。采用恒流限壓充電，以控制正極析氧的速率和負極氧還原的速率。
（3）鉛電極上氫所析出的速率
當鉛電極電位較低時，會有氫氣的析出，并使氧氣的分壓降低，在一定程度上抑制了陰極吸收動力過程。鉛電極析氫，還意味著水的分解，使電解液隨時間的延長而損耗，加速了失水過程，zui終引起電池失效。為了減小VRLA電池氫氣析出速率，應控制充電電壓。
3．5．1 充放電過程放熱或吸熱現象
電池放電或充電過程中產生的放熱或吸熱的原因，其一是電池內產生的焦爾熱；其二是電化學反應的可逆放熱或吸熱。
焦爾熱因電池內存在內阻，當通電后而產生：Q1=I2Rt，顯然降低電池內阻，有利于減小電池內焦爾熱。
電化學反應的可逆放熱或吸熱：Q2=-T×dE/dT
式中dE/dT是電池的電動勢溫度系數，放電時為正值表示吸熱，充電時為負值表示放熱。
鉛酸蓄電池充電時放出的熱量為焦爾熱Q1和反應熱Q2的總和，所以電池溫度升高。
鉛酸蓄電池放電時，若Q1 ＞Q2，則電池溫度上升；若Q1 ＜Q2，則電池溫度降低。
3．5．2 過充放電時放出的熱量
VRLA電池以一定的充電方法補足電池容量后，持續充電稱為過充電。在過充電過程中，蓄電池起到了水解槽的作用，從而產生了熱量。
實驗表明，鉛酸蓄電池工作溫度降低到0℃以下，在充電初期負極板就會產生嚴重的濃差極化，使充電能力被限制。
（1）溫度對電極電勢的影響
溫度對電極電勢也有明顯的影響，在一定濃度下，PbO2電極電勢隨溫度升高而降低，而Pb電極電勢隨溫度的升高向負的方向增加。
項目 | H2SO4濃度 | 溫度 | ||||
mol/L | 0℃ | ℃25 | 30℃ | 40℃ | 50℃ | |
PbO2電極 | 7 | 1.75608 | 1.75012 | 1.74902 | 1.74690 | 1.74400 |
6 | 1.73861 | 1.73279 | 1.73171 | 1.72970 | 1.71780 | |
5 | 1.72003 | 1.71428 | 1.71325 | 1.71120 | 1.70930 | |
4 | 1.70009 | 1.69499 | 1.69348 | 1.69153 | 1.68970 | |
3 | 1.69360 | 1.67378 | 1.67276 | 1.67147 | 1.66960 | |
2 | 1.65728 | 1.65145 | 1.65040 | 1.64841 | 1.64657 | |
1 | 1.63214 | 1.62502 | 1.62370 | 1.62121 | 1.61886 | |
Pb電極 | 7 | -0.39463 | -0.40920 | -0.40700 | -0.41120 | -0.41592 |
6 | -0.38049 | -0.39089 | -0.39300 | -0.39726 | -0.40153 | |
5 | -0.36499 | -0.37546 | -0.37756 | -0.38189 | -0.38623 | |
4 | -0.34780 | -0.35840 | -0.36504 | -0.36489 | -0.36929 | |
3 | -0.32938 | -0.34002 | -0.34219 | -0.34594 | -0.35100 | |
2 | -0.30909 | -0.31954 | -0.32167 | -0.32968 | -0.33030 | |
1 | -0.28523 | -0.29443 | -0.29632 | -0.30013 | -0.30502 | |
（2）溫度對負極活性物質利用率的影響
通常，電池在低溫度狀態下放電，負極活性物質利用率極低，例如VRLA蓄電池在-10℃下放電時，負極容量僅能達到35%的額定容量。
在低溫下放電，負極板上的海綿狀鉛極易變成小尺寸的晶粒，且小孔又易被凍結和堵塞，從而減小了活性物質的利用率。若電池處于大電流、高濃度、低溫惡劣條件下放電，負極活性物質中小孔會更嚴重地被堵塞，海綿狀態鉛變成致密PbSO4層，使電池終止放電。
電池在放電過程，兩電極上活性物質逐漸形成PbSO4，這種PbSO4隨著放電時間增加逐步向電極深處發展，造成活性物質中的微孔變窄，同時電極區至反應區距離增大，又使擴散速度變小。這樣部分小孔被堵塞，被堵塞的小孔內部電解液很快變稀，在低溫下這種小孔容易發生凍結。溫度越低，小孔堵塞現象加劇，導致活性物質利用率降低。
（3）溫度對正極活性物質利用率的影響
VRLA蓄電池在-10℃下放電，正極板活性物質利用率約為75%。正極板溫度系數為負值，使在低溫下具有較高的電極電位，因而在低溫下正極放電速率大于負極。
（4）高溫對電池容量的影響
在環境溫度10～45℃范圍內，鉛酸蓄電池容量隨溫度升高而增加。因為在較高溫度下，電解液粘度降低，從而減小了濃差極化的影響。同時電池電動勢也升高，在兩者綜合作用下，使電池放電量增加。
若在環境溫度45～50℃條件下放電，則電池容量明顯減小。因為正極活性物質β-PbO2達到極限破壞溫度，結構遭到破壞，變為大孔的孔洞相分割的粒子聚合體。這種物質若放電轉變為PbSO4，其顆粒間形成了電氣絕緣，容量反而減小。
在0～30℃環境溫度下放電，電池內阻隨溫度升高而逐漸降低。見圖1。
圖1：溫度對蓄電池內阻的影響
當環境溫度降到0℃以下，溫度每降低10℃，內阻約增加15%左右，因為電解液粘度變大，增大了比電阻，而且加重了電極極化的影響。
在低溫下充電，濃差極化加劇，引起充電效率降低。另一方面，上次放電的PbSO4，在低溫下溶解速率小，溶解度也很小。在這種PbSO4微細小孔中，很難使電解液維持飽和度，又使電池放電反應阻力增加，進一步降低了充電效率。
若電池在10℃以上的環境溫度下充電，極化作用將明顯減小，PbSO4溶解速率和溶解度都可提高，加之在較高的溫度下氧擴散的速率也增大，這些因素使電池充電效率提高。
在直流系統中，蓄電池采用浮充工作方式，市電正常時，蓄電池與充電機并聯運行，蓄電池自放電引起的容量損失在浮充過程中得到補足。在市電中斷或其他特殊場合，由蓄電池單獨向負荷供電。
（1）浮充電流設定的依據
電池中若浮充電流僅滿足自放電的需要，浮充電流約為42mA/100Ah，實際工作中還應考慮氧循環的需要。
（2）浮充電流與浮充電壓的關系
VRLA蓄電池內析出氣體的電流與電壓關系服從TAFEL公式，浮充電流隨電壓增大而增大。實際上，浮充電流密度隨正極電位的升高而急劇變大。由于VRLA蓄電池正極析出的氧氣擴散到負極后進行氧復合起到了去極化作用，因而負極析氫電位停留在近于開路的平衡條件電位，負極析氫的電流密度在浮充狀態極小，且不受負極電位與溫度變化的影響。
（3）浮充電流與溫度的關系
在同一浮充電壓下，浮充電流隨溫度升高而增大。VRLA蓄電池的浮充電流對溫度變化極為敏感，溫度每變化10℃，浮充電流成倍變化。VRLA蓄電池溫度系數為3～4mV/℃，即若維持浮充電流不變，溫度每增加1℃，浮充電壓應減小3～4mV。
（4）浮充電流與蓄電池新舊程度的關系
VRLA電池浮充電流隨電池使用年限的增長而加大，其原因是多方面的，如正極板柵腐蝕嚴重，電池各組成部分有害雜質增多，都導致電池循環壽命后期浮充電流變大。
圖2：VRLA蓄電池的充電特性曲線
圖2是VRLA蓄電池的充電特性曲線。圖中示出充電過程的電流—時間曲線、電壓—時間曲線。在充電過程中，電池電流在充電前期（*階段）恒定不變，保持電流為0.1C10,而電池端電壓逐漸上升至2.3V/只, 之后充電電壓恒定不變,進入第二階段。在第二階段，充電電流按指數規律衰減，zui后，電流衰減速率變慢，充電結束前幾個小時起，充電電流不再改變。
（1）在電池充入電量至70～80%之前：利用充電機的限流特性使充電電流不變，電池端電壓幾乎呈直線上升，用下式表明：
U=（φ+-φ-）+IY
上式中φ+和φ-是電池充電電流的正極或負極極化電勢，其中包含平衡電極電勢E+或E-， 還包含了電化學極化及濃差極化產生的過電位η+或η-。恒流充電過程E+或E-，隨電極表面活性物質小孔內電解液濃度增加而提升或變得更負。η+或η-隨電流密度增大所產生的電化學極化與歐姆極化的加劇，其值向正或負方向增加。又受濃差極化的作用有維持η+被提升和η-繼續變負的趨勢。直到充電機從穩流工作方式轉變為穩壓工作方式，電池端電壓才被限制到設定點。
（2）當電池的端電壓上升到穩壓點附近時，由于充電過程已到后期，此時正極板上PbSO4數量已不多，使交換電流密度隨反應面積的變小而增大，所以電化學極化作用已經變小，而電池內阻也明顯變小。但是充電的真實表面積已經變小了，故引起了電極真實電流密度的增大。繼而使電極表面附近電解液濃度增高，導致濃差極化影響嚴重，造成電池內電流迅速衰減。
（3）當充電至后期，電池充電電流已經明顯變小，所以濃差極化作用隨之減小。而電化學極化作用影響又增加，所以電池電流繼續衰減，只是衰減速度變慢。
（4）充電終了，充入電池的電流大部分用于維持電池內氧循環，僅有極小的電流用于維持活性物質的恢復，因而電池電流穩定不變。
在恒壓限流充電方法中，若提高電壓設定值，則充電過程電流變化速率變大，充電提前終了。
以不同的充電電壓對VRLA電池充電時，電壓低時（如2.2V/只），氣壓增長較緩慢，充電后期的氣壓也較平穩。若采用高電壓充電（如2.4V/只）者氣壓明顯升高。由于氣壓主要來自氫氣，數量增多后導致氧循環失效，所以忌用高電壓長期充電。
蓄電池內阻分為歐姆電阻和極化電阻，前者由極板、極柱、溶液、隔膜組成，后者由電化學極化電阻和濃差極化電阻組成。蓄電池在*充足電時內阻zui小，內阻隨著放出電量的增多而變大。因而可通過檢測電池內阻了解電池的荷電量及電池的老化狀況。
電池是一個極為復雜的系統，放電及充電反應是復雜的化學及電化學過程，真正決定蓄電池容量的是電池的化學和電化學狀態。不同的研究者提出了不同的電池模型，其中得到實驗驗證并被大家普遍認可的是如下電池模型，見圖3。
圖3：電池電路模型
圖6電池電路模型中，各符號的含義：
E：蓄電池電動勢；
R1：蓄電池歐姆電阻，包括極板、極柱、溶液、隔膜的電阻及接觸電阻；
R2：蓄電池極化電阻，包括電化學極化和濃差極化的電阻；
C2：電極雙電層電容。
蓄電池復阻抗計算公式：
式中：f為測試信號頻率。
從蓄電池復阻抗計算公式可以看出，蓄電池的阻抗和測量頻率有關，不同的蓄電池測試設備，測試頻率有很大的不同，因而測試結果會有很大的不同，見圖4。
圖4是項目組在蓄電池放電過程中測試的一組數據：
圖4：測試信號分別為5Hz、15Hz條件下阻抗（單位為微歐）與荷電量的關系
下圖是應用基于模型的多頻點蓄電池測試技術，測量蓄電池歐姆電阻、極化電阻、雙電層電容，分析與量電的關系如下：
如圖：蓄電池在放電及充電過程中歐姆電阻、極化電阻、雙電層電容的變化
R1：蓄電池歐姆電阻，包括極板、極柱、溶液、隔膜的電阻及接觸電阻；
R2：蓄電池極化電阻，包括電化學極化和濃差極化的電阻；
C2：電極雙電層電容。
從圖中可以，綜合利用R1、R2、C2，比單獨用R1，測量蓄電池容量，要得多。
（1）隔膜的內阻
VRLA蓄電池的電解液已被具有高孔率、高吸附性、可壓縮的超細玻璃纖維隔膜全部存貯，又由于隔膜在電池內部被緊密裝配，所以VRLA蓄電池內阻比普通鉛酸蓄電池內阻小。隔膜內阻受下列因素影響：
當蓄電池放電電流增大時，兩電極上PbSO4層迅速增厚，使組成電池內阻的歐姆內阻和極化內阻都變大，所以蓄電池內阻隨著工作電流增大而變大。
在日常工作中，總希望了解充電保存后蓄電池容量，或在線運行電池的荷電狀態。可通過測量電池內阻達到這個要求。圖7是實測的蓄電池阻抗與荷電量的關系。
圖7：測試信號分別為5Hz、15Hz測試阻抗（單位為微歐）與荷電量的關系
圖7表明，荷電量大的蓄電池，內阻較小。
圖8是采用本研制項目系統監測到的廣州移動西華機樓其中一節蓄電池的數據。
圖8：蓄電池內阻變化與容量的關系
從圖8可以看出，蓄電池浮充狀態下，蓄電池端電壓*正常，而蓄電池內阻出現了明顯的變化；其蓄電池容量隨各自的內阻變化而發上了改變，所以，蓄電池內阻與蓄電池容量有直接的相關性，而且相關性很大。其關系如下：
測量電池的內阻： ; 標準電池的內阻： 內阻比值： ＝
測量電池的電壓： ; 標準電池的電壓： 電壓比值： ＝
蓄電池內阻與容量關系算法：
當電池狀態顯示為異常時，容量C＝0;
當 <1.2 , 容量C＝100;
當 <2.0： 容量C＝100－（ －1.2）/0.8*20.0;
當2.0 <5.0 ： 容量C＝80－（ －2.0）/3.0*50.0;
當5.0 <10.0 ： 容量C＝30－（ －5.0）/10.0*30.0;
當10.0 ： 容量C＝0;
蓄電池狀態判斷：
當 <1.15 , 則電池顯示為；
當1.15 <1.5, 則電池顯示為良好；
當1.5 <2.0 , 則電池顯示為中等；
當2.0 , 則電池顯示為更換；
當 < 0.9 或 > 1.2* , 則電池顯示為異常；
系統檢測出蓄電池內阻異常變化，并發出報警信息，維護人員及時進行處理，更換該節電池，消除事故隱患，保證變電站的安全。
目前，大中型電源中廣泛使用密封閥控鉛酸蓄電池（VRLA蓄電池）。VRLA 電池和電池組在運行過程中，隨著使用時間的增加必然會有個別或部分電池因內阻變大，呈退行性老化現象，整組電池的容量是以狀況zui差的那一塊電池的容量值為準，而不是以平均值或額定值（ 初始值） 為準。閥控式鉛酸（VRLA）蓄電池由于采用貧液式設計，直流電源（模塊）的特性指標對其的影響要比對濕式電池的影響大得多，許多蓄電池不是用壞的，而是充壞的。當電池的實際容量下降到其額定容量的90%以下時，電池便進入衰退期；當電池容量下降到額定容量的80%以下時，電池便進入急劇衰退期。衰退期很短，這時電池組已存在極大的安全隱患。
對于VRLA電池，通常的失效原因有：電池失水、極板硫酸化、極板腐蝕、熱失控等，以下是幾種失效原因分析。
鉛酸蓄電池失水會導致電解液比重增高及電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質減少，從而使電池的容量降低而失效。
閥控式鉛酸蓄電池充電后期，正極釋放的氧氣與負極接觸，發生反應，重新生成水，即
O2+2Pb=2PbO
PbO+H2SO4=H2O+PbSO4
使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態，因而不產生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收，再進一步化合成水的過程，即所謂陰極吸收。
在上述陰極吸收過程中，由于產生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維護電池的由來。但在充電過程中，當充電電壓超過2．35V時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間產生了大量氣體來不及被陰極吸收，壓力超過某個值時，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池損失了氣體，也等于損失了水。所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電機的要求是非常嚴格的，充電機的穩壓精度、穩流精度、紋波電壓系數等特性指標要嚴格滿足要求。
電池負極柵板的主要活性物質是海綿狀鉛，電池充電時正負極柵板發生如下化學反應：
負極上發生還原反應：PbSO4+2e=Pb+SO4-
正極上發生氧化反應：PbSO4+2H2O=PbO2+4H++SO4-+2e
放電過程發生的化學反應是這一反應的逆反應，當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時，在電池的正負極柵板上就有PbSO4存在，PbSO4長期存在會因晶粒長大而失去活性，不能再參與化學反應，這一現象稱為活性物質的硫酸化，為防止硫酸化的形成，電池必須經常保持在充足電的狀態，并有蓄電池不能過度放電。
由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇極板腐蝕，防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發生。
熱失控是指蓄電池在恒壓充電時，充電電流和電池溫度發生一種累積性的增強作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是浮充電壓過高。
一般情況下，浮充電壓定為2.23～2.28V/單體（25℃）比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用2.35V／單體（25℃），則連續充電4個月就可能出現熱失控；或者采用2.30V/單體（25℃），連續充電6～8個月就可能出現熱失控；如果是采用2．28V／單體（25℃），則連續 12～18個月就會出現嚴重的容量下降，進而導致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，zui后失效。
電池是一個極為復雜的系統，放電及充電反應是復雜的化學及電化學過程，真正決定蓄電池容量的是電池的化學和電化學狀態。電池的等效電路如圖9所示。
圖9：電池電路模型
圖6電池電路模型中，各符號的含義：
E：蓄電池電動勢；
R1：蓄電池歐姆電阻，包括極板、極柱、溶液、隔膜的電阻及接觸電阻；
R2：蓄電池極化電阻，包括電化學極化和濃差極化的電阻；
C2：電極雙電層電容。
蓄電池復阻抗計算公式：
式中：f為測試信號頻率。
目前，市場上對蓄電池檢測的方法主要有測量浮充電壓法、直流放電法和交流注入法。測量浮充電壓法是市場上早期的產品，對判斷蓄電池的容量沒有太大的作用。而對蓄電池內阻的測試方法主要是直流放電法與交流注入法。
4．2 測量浮充電壓法
浮充電壓的設置對電池的壽命具有相當重要的影響。在理論上要求浮充電壓產生的電流量足以補償電池的自放電。浮充電壓過高會引起電池正極腐蝕和失水，使電池容量下降，而浮充電壓過低，也會使電池充電不足，引起電池落后，嚴重時會出現電極硫酸鹽化。浮充電壓的選擇可以根據廠家說明書的要求而設定。
雖然測量浮充電壓并及時做出調整是蓄電池日常維護的一項重要工作，但是，國內外大量的實踐證明，浮充電壓和蓄電池的容量不具有相關性。也就是說，光靠測量浮充電壓并不能發現落后的單體電池。上圖8的曲線也得出這一結論；
根據電池的等效電路模型，用一個恒定電流對電池通電，則電池兩端電壓隨時間t的變化而變化：
ΔV=IR2[1-exp（-1/R2C2）]+ IR1
式中：前項為極化電阻上電壓的變化，該項在充電初始因對雙電層充電，所以較遲產生壓降。后項為歐姆電阻上的壓降，充電初始已經產生。當時間t小于時間常數τ時（τ=R2C2），極化電阻上的電壓變化相對較小，如果精度要求不高時可以忽略，所記錄下的電池端電壓的變化可以認為時歐姆內阻上的壓降，電池內阻計算公式可簡化為：
R=ΔV/I
直流放電法是在電池組兩端接入放電負載，在不同電流（I1、I2）變化瞬間測量蓄電池端電壓變化（U1一U2）來計算內阻值，見圖11所示。常采用如下公式計算：
R=（U1-U2）/（I2-I1）
圖11：蓄電池直流放電法電壓電流曲線
圖12：實測到的蓄電池直流放電法電壓電流曲線
由于內阻值很小，在一定電流下的電壓變化幅值相對較小，并且由于放大器零漂的影響，準確測量微弱的直流信號極為困難，給準確測量帶來困難。由于放電過程電壓的變化，需要選擇穩定區域計算電壓變化幅值。實際測量中，直流方法所得數據的重復性較差，準確度很難達到10％以上。為了提高測量準確性，往往采用很大的放電電流（40～150A），過大的放電電流對蓄電池產生損害，由于應力作用造成極板變形、龜裂及活性物質脫落，嚴重降低電池奉命。還可能對直流系統和繼電保護設備產生干擾，造成安全隱患。
直流放電法的特點：
直流放電法測試蓄電池內阻時，由于大電流放電引起電池電壓變化，充電機輸出電壓電流會因此而變化。監測設備由于無法采用濾波技術及現代數字信號處理技術對測量信號進行處理，無法消除直流充電模塊的充電電流紋波對測量的影響，因而需要在蓄電池工作主回路上串入接觸器，由蓄電池監測設備進行控制，在蓄電池內阻測量時斷開主回路，測量后再復原，見圖2。由于在蓄電池工作主回路中加了控制器件（如二極管、接觸器），在二極管、接觸器故障時或監測設備故障時，如果出現停電，蓄電池組可能因斷路而造成直流系統崩潰，從而產生重大安全事故。
圖13：直流放電法蓄電池內阻測量時蓄電池工作主回路控制
由于運算放大器零漂的影響，對微伏級直流信號的準確測量極為困難，因而需要很大的測量電流，以獲得較大的電壓信號幅值。大電流反復沖擊，造成蓄電池柵板變形，活性物質脫落，對蓄電池產生損害，降低蓄電池壽命。
（3）對繼電保護系統產生干擾，產生安全事故。
大電流瞬間沖擊，將產生很大的電磁干擾，造成繼電保護系統誤動作，產生安全事故。
（4）測量精度低，影響蓄電池監測效果。
目前對蓄電池監測分析和容量預估，主要是基于內阻測量和分析。在大電流放電瞬間，由于ⅰ）蓄電池由于雙電層電容及濃差極化、電化學極化等因素的影響，蓄電池電壓是不穩定的，處于不斷變化之中，因而大電流放電瞬間Δt內，測量的V1和V2也是變化的，造成測量誤差；ⅱ）由于運算放大器零漂的影響，對微伏級直流信號的準確測量極為困難；ⅲ）無法采用濾波技術及現代數字信號處理技術對測量信號進行處理，因而內阻測量精度較低，重復性差，影響蓄電池監測效果。
4．4 交流注入法
交流注入法的原理是，利用電池等效于一個有源電阻的特點,給電池施加一個固定頻率的電流（目前一般使用1kHz頻率，50mA），對其電壓進行采樣濾波等一系列處理從而測量其阻值。
圖14：蓄電池內阻交流注入測量原理圖
當使用受控電流時，△I=ImaxSinωt，產生的電壓響應為
即阻抗是與頻率有關的復阻抗，其相角為φ，而其模|Z|=Vmax/Imax。
從理論上講，向電池饋入一個交流電流信號，測量由此信號產生的電壓變化即可測得電池的內阻。即
R=Vav/av （6）
式中：Vav為檢測到交流信號的平均值；
Iav為饋入的交流信號的平均值。
交流注入法的優缺點：
4．5 交流放電法
交流放電法綜合了直流放電法和交流注入法的優點。其原理是CPU通過D/A控制智能負載，使蓄電池向智能負載放電，產生一個3Hz～35Hz低頻的3～（有效值）正弦波交流激勵電流信號（特征激勵信號），由于蓄電池阻抗的存在，每節蓄電池上也產生相應的特征電壓信號，由于蓄電池內阻極小，一般為微歐級，相應地，特征激勵電流信號產生的特征電壓信號非常小，也為微伏級。因此需要采用高精度、低零漂的多級放大器進行放大。
蓄電池內阻交流放電法測量原理圖、信號波形圖見圖15、圖16。
圖16：交流放電法特征激勵電流及特征電壓波形圖
低頻交流激勵電流信號和蓄電池上感應電壓信號經放大、濾波后，送入同步高速A/D轉換器轉變為數字信號。由于蓄電池組在線工作時還存在較大的工作電流，而工作電流存在各種頻率的諧波成分，相應在蓄電池上也感含有應出各種頻率的諧波成分的電壓信號。這些干擾信號的幅值較大，往往大于測量信號，測量電路需要采用多級帶通濾波器對測量信號進行處理。由于理想的帶通濾波器是不存在的，因此，實際采樣的電流和電壓的數字信號除有效成分外，還夾雜著大量的各種頻率的非有效成分，需要用數字信號分析處理方法對實際采樣的電流和電壓的數字信號進行分析處理，提取出有用信號。
設電流信號和電壓信號經高速同步采樣后得到u（t）、i（t）。DSP分別對電流信號和電壓信號在復平面內進行付利葉變換：
式中an電流（電壓）信號n次諧波的實部；
bn電流（電壓）信號n次諧波的虛部；
通過付利葉變換，分別計算出某個頻率下的電壓信號i1和該頻率下的電流信號u1，注意，經付利葉變換得到的信號都為復平面上的復信號。根據歐姆定律，z=u/i，計算出該頻率下的復阻抗z1，其實部和虛部分別是X1、Y1。
由于UPS、常規整流設備、高頻開關電源輸出信號除直流以外，主要是50Hz以上工頻和高頻信號，因此課題組將測試頻率選擇在3～35Hz范圍內。
經過帶通濾波器濾波及數字信號處理，UPS、常規整流設備、高頻開關電源的紋波干擾信號*可以被濾除，因而采用多頻點交流放電法測試技術抗*力非常高，經實驗，幾安培至幾十安培的紋波干擾信號對內阻測試結果都不會產生影響。在本項目中，對在線工作的蓄電池組，在浮充、均充、放電條件下均可進行內阻測試。
類似地，通過CPU控制蓄電池在線監測設備，改變測試信號的頻率，在其他頻率下進行測試，可以得到不同頻率下的復阻抗X2、Y2；X3、Y3；…；Xn、Yn。根據蓄電池的等效電路模型：
圖17：電池電路模型
蓄電池復阻抗計算公式：
式中：f為測試信號頻率。
通過解聯立方程組，可以分別計算出蓄電池的歐姆電阻R1、極化電阻R2、雙電層電容C2。
交流放電法的特點：
蓄電池工作主回路不接入任何設備，并且測量回路設計有10kΩ限流電阻和保險管，并且測量回路為高阻設計，電流為μ*。因此蓄電池工作回路和測量回路安全獨立，互不影響，可以在蓄電池工作時更換蓄電池監測設備。
交流放電法測量蓄電池阻放電電流為3～（有效值），不對蓄電池產生沖擊，不會造成柵板變形及活性物質脫落，對蓄電池壽命無影響。
放電電流小，且放電電流為純正弦波，產生電磁干擾小，不會對繼電保護系統產生干擾，。
交流放電法可以采用強編程帶通波器進行濾波，并運用當代的數字信號處理技術（如FFT信號分析技術、小波信號變換技術、數字鎖相技術）對信號進行處理，有效地消除了直流充電模塊紋波對測量的影響，具有很好的抗干擾性能，適應于對工作中的蓄電池進行實時在線監測。
交流放電法可以采用高精度儀表運算放大器對極其微弱的低頻交流信號進行放大，采用強編程帶通波器進行濾波，運用當代的數字信號處理技術（如FFT信號分析技術、小波信號變換技術、數字鎖相技術）對信號進行處理，確保蓄電池內阻測試精度。高精度的內阻測量，為蓄電池分析和預測打下了良好的基礎。
在通信機房（站）直流系統中，對蓄電池影響zui大的是充電機，充電機的特性如穩壓精度、穩流精度、紋波系數等技術指標對蓄電池的壽命影響極大。對電站VRLA電池來講，由于采用貧液式設計，電池失效的主要形式為失水、硫化、極板腐蝕，其中失水是限制蓄電池壽命的關鍵，實際上，對于電站VRLA電池，對充電機的特性更加敏感，許多電池是充壞的，而不是用壞的。充電機在使用過程中，由于電氣元件參數的漂移，或由于充電機工作參數人為設置錯誤，都可能對蓄電池產生不利的影響。因此，只對蓄電池進行監測，而不對充電機特性及充電程序進行監測，是不全面的。
正因為如此，在電力系統中，南方電網和*都加大了對充電機特性的管理力度，廣東電網09年以后相繼出臺了一系列直流系統定檢、年檢、驗收的技術規范，要求各單位嚴格按標準執行。但是由于各*直流維護管理人員少，工作量大，實際執行起來有相當大的難度。
項目組對此展開了技術攻關，已經實現了對充電機特性及充電程序的監測功能，只要通信機房（站）蓄電池核容放電或停電放電，本項目監測系統就可以監測到完整的放電充電過程，并可以計算出充電機的穩壓精度、穩流精度、紋波系數，并判斷充電程序是否異常。
圖18：充電機充電程序監測及穩壓精度、穩流精度、紋波系數監測
充電裝置穩壓精度對直流電源系統，特別是對蓄電池安全性、可靠性和壽命有極為重要的影響。標準要求其穩壓精度δu≤±0.5%。計算公式：
式中：δu：穩壓精度； UM：輸出電壓波動極限值； Uz：輸出電壓整定值；
充電裝置紋波系數對直流電源系統，特別是對蓄電池安全性、可靠性和壽命有極為重要的影響。標準要求其紋波系數δpp≤±0.5%。計算公式：
式中：δpp：紋波電壓峰值系數； Upp：紋波電壓峰—峰值； Udc：直流電壓平均值；
充電裝置穩流精度對直流電源系統，特別是對蓄電池安全性、可靠性和壽命有極為重要的影響。標準要求其穩流精度δI≤±1%。計算公式：
式中：δI：穩流精度； IM：輸出電流波動極限值； Iz：輸出電流整定值；
6．項目主要內容及技術路線
變電站是電網的樞紐，直流電源系統是變電站的重要組成部分，它為通信信號設備、繼電保護、自動裝置、事故照明及斷路、合閘操作提供直流電源，并在外部交流故障的情況下，保證由后備電源繼續提供直流電源，是繼電保護、自動裝置和斷路器等設備正確動作的基本保證。其穩定運行對防止系統破壞、事故擴大和設備嚴重損壞至關重要。
通信機房直流電源系統由直流電源、蓄電池、直流斷路器、防雷器等組成，“基于多頻點技術的蓄電池內阻檢測系統”的研制及投入使用，可以實現對通信機房直流電源系統（直流電源及蓄電池）進行在線監測，及時發現直流電源系統中存在的隱患，保障供電的安全。采用在線監測技術和手段獲取的直流電源系統的信息，不僅科學、準確，更重要地是能夠保證信息的連續性和完整性。當前，通信機房（站）直流電源系統（直流電源及蓄電池）采用狀態監測技術，實現從定期維護到狀態維護的轉變，已成為通信行業設備維護的現實選擇和必然趨勢，對提高電源的可靠性和安全性，對提高供電企業效率具有極為重要的意義。
“本項目系統”，是一套智能化、網絡化的通信機房（站）蓄電池在線監測、分析、管理系統。該監測系統由若干個用戶終端、一個監測中心、若干個安裝在現場的在線監測裝置組成。用戶終端可以隨時隨地在計算機上，遠程實時監控各個現場變電站直流電源系統的狀態。監測中心軟件采用B/S架構及SQL-SERVER數據庫，接收安裝在各通信機房（站）在線監測裝置傳來的數據，響應用戶終端的請求上傳數據。現場的在線監測裝置硬件采用一主多從式構架，實時監測直流電源、蓄電池等的各項參數，發現異常情況時自動發出報警信號。同時，將報警信息上傳至監測中心及用戶終端，通知維修人員及時處理，防止事故的發生，保障供電系統的安全。
“本項目系統”，可廣泛應用于通信、政府機關、金融、證券、保險、廣播電視、交通運輸、制造、*、教育、科研、公共設施的UPS系統等所有使用蓄電池，作為后備電源的重要場所。也可應用于電力變電站直流系統（直流電源及蓄電池）；
本項目系統拓撲圖見圖19。
管理網絡 |
…… |
1#用戶終端 2#用戶終端 3#用戶終端 …… n#用戶終端 |
以太網/RS458/GPRS |
監測中心 |
1#蓄電池組 |
現場網絡 |
在線監測裝置 |
2#蓄電池組 |
n#蓄電池組 |
圖19： 本項目監測系統拓撲圖
該“項目在線監測系統”，是一套智能化、網絡化的變電站直流電源系統在線監測、分析、管理系統。系統由若干個IE用戶、一個監測中心、若干個安裝在現場的在線監測裝置組成。IE用戶可隨時隨地在遠程計算機上使用IE瀏覽器，實時監測現場直流電源及蓄電池的狀況。監測中心軟件采用B/S架構及SQL-SERVER數據庫，接收在線監測裝置傳來的數據，響應IE用戶的請求上傳數據。
該系統以監測中心為核心。監測中心以上為管理網絡；監測中心以下為現場網絡。在線監測裝置從現場檢測到的各項數據，經現場網絡送到監測中心，并以數據庫形式貯存。管理人員在用戶終端計算機，通過IE瀏覽器，經管理網絡向監測中心發送各種請求；監測中心響應用戶請求，以圖形、表格、文字等形式，經管理網絡向用戶終端返回存貯的各種數據及各種分析結果。用戶終端向現場發送的各種命令經管理網絡送到監測中心，監測中心對命令，處理后經現場網絡送到在線監測裝置執行。
（1） 采用多頻點交流放電法測量蓄電池內阻，進一步減小對蓄電池工作的影響，提高安全性、測量的準確性和穩定性。
（2） 引入新的數學模型，采用多頻點測量蓄電池狀態參數，更加準確地反映蓄電池的狀態，為蓄電池檢修方式從定期檢修向狀態檢修轉變打下了基礎。
（3） 和蓄電池放電裝置等其他蓄電池監測和維護設備進行連接和通信，綜合完成直流電源及蓄電池在線監測、蓄電池充放電全程監控等綜合監測與維護功能。
（4） 在線監測直流電源穩壓精度、穩流精度、紋波電壓系數等多項參數，準確地反映了直流系統的狀態；
（5） 統計、查詢、分析、管理功能，根據站點、直流電源及蓄電池生產廠家、生產日期、投入使用時間、電池的好壞程度等不同的組合條件，自動進行統計分析，為對維修人員的考核、直流電源及蓄電池的管理、購買決策提供了量化的數據，使管理水平上一個新的臺階。
（6） 實現以太網、GPRS、線、載波、USB等多種通訊方式，可以完成系統遠程維護及遠程自動程序升級功能。
本項目研制的蓄電池在線監測管理系統，旨在開發一套針對通信機房（尤其是無人值守通信機房）蓄電池運行維護管理的技術解決方案，以降低或杜絕因蓄電池故障而導致的直流系統事故發生率，從而提高變電站安全運行的可靠性。
該在線監測管理系統，能夠實時監測蓄電池組的總電壓、總電流、正負極溫度；能夠實時監測蓄電池的單體電壓、單體內阻、連線電阻等參數，計算蓄電池的容量，評估蓄電池的狀態。網絡化的蓄電池在線監測管理系統采用基于Internet/Intranet的SQL SEVER數據庫對監測數據進行管理，方便隨時調用數據，并對其進行分析。系統具有蓄電池性能狀態評價體系，發現劣化電池時能夠及時報警，為蓄電池組的精細化維護提供依據。系統采用B/S結構，方便各級相關人員在允許的權限內隨時調閱相關數據，有利于提高蓄電池維護技術管理水平。
該在線監測管理系統作為一套蓄電池運行維護技術管理系統，我們的設計遵循以下的原則：
1）能夠取代傳統的蓄電池人工檢測手段，不需要大量人工，*實現智能化、網絡化的管理。
2）對蓄電池的運行情況能夠做到實時監測，對于可能發生的問題，做提前判斷。系統對蓄電池運行進行全程監測。
3）對蓄電池的性能健康狀態能夠進行即時診斷，及時發現蓄電池運行異常，提前發現蓄電池性能落后，提前發現蓄電池壽命終止，評價蓄電池劣化或失效的趨勢，防止蓄電池引發重大事故。
4）確保不影響蓄電池原有的工作，對于蓄電池的測量，不應增加任何不安全的因素，不能對設備的運行安全構成任何威脅。
該項目管理系統以監測中心為核心。監測中心以上為管理網絡；監測中心以下為現場網絡。
該項目設備從現場檢測到的各項數據，經現場網絡送到監測中心，以數據庫形式存貯。
維護管理人員在用戶終端計算機上，通過IE瀏覽器，經管理網絡，向監測中心發送各種請求。監測中心響應用戶請求，并以圖形、表格、文字等形式通過管理網絡向用戶終端返回存貯的各種數據及各種分析結果。終端用戶向現場發送和各種命令通過管理網絡送到監測中心，監測中心對命令處理后，經現場網絡，送到項目設備執行。
本項目管理系統具有強大的功能，具備自動將數據采集、存貯、上傳功能。自身帶有接線端子插座，通過線纜與蓄電池連接，可以測試到單節蓄電池以及整組蓄電池組的狀態參數。
PITE3920在線監測儀，內置以太網接口、GPRS接口及USB接口，通過這些接口可以用不同的組網形式，把檢測到的數據實時上傳到監測中心，實現對蓄電池的在線監測。
監測中心軟件則采用基于B/S結構的模式，系統管理員可以給各維護管理人員分配用戶名、密碼與訪問權限，這些人員作為IE用戶，在規定的權限內通過局域網以圖形、表格、文字等形式查看蓄電池的各種數據，隨時可了解蓄電池組的情況。
監測中心采用SQL-SERVER數據庫，方便對各蓄電池組的數據進行管理、查詢與調用。
本項目管理系統具有如下的特色：
本項目管理系統網絡結構清晰，組網簡單。系統運行中如現場出現故障，幾分鐘內能夠直接通過可熱插拔接線插頭，更換現場設備，不會對直流設備產生任何影響，維護起來簡單、快捷、安全、可靠。
軟件主界面是簡易GIS（地理信息系統）管理模式。具有如下特點：
A）界面簡潔，沒有繁瑣的數據堆積；操作簡潔，甚至不需要操作即可了解電池組的運行狀況。當監測的電池組數量較多時候，本系統采用的管理方式相對于樹狀的資源管理器操作更加簡潔。
B）在每一級的監測界面中，不需要繁瑣的點擊查詢，就可以總覽所有電池組的運行狀況。
C）采用圖例 ， ， ， 標識電池組的運行狀況，不需要查詢，詳細數據就可以了解當前電池組的運行狀況。
D）迅速定位有報警信息的電池組，方便工作人員的管理。
利用SQL-SERVER商用數據庫的*性，對監測數據管理，可以方便用戶隨時對數據的調用、分析與打印。
軟件采用B/S結構，方便各相關人員在各自的機器上，就可以在權限范圍內隨時調閱相關數據，這樣，蓄電池維護的技術管理工作層次分明，便以管理。
B/S（Browser/Server）結構即瀏覽器/服務器結構，它是隨著 Internet技術的興起，對C/S結構（客戶/服務器結構）的一種改進的結構。在這種結構下，用戶工作界面是通過WWW瀏覽器來實現，極少部分事務邏輯在前端（Browser）實現，但是主要事務邏輯在服務器端（Server）實現，形成所謂三層3-tier結構。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。
監測中心采用B/S結構模式，具有如下特點：
A）安裝部署與升級維護簡單：只需要在服務器端安裝，安裝以后僅需要定期（比如3個月、半年）維護一次即可。二次開發可以簡單到只升級替換一個ASP頁面，或更換一個DLL動態鏈接庫，而且只需在服務器更換。
B）數據安全性好：客戶端不保存任何業務數據，數據一致性好。所有數據（包括原始料單和統計報表）都保存在中心服務器中，不需要數據同步，不需要報表上傳下載，隨時隨地看到的都是實時數據。可以全國一個服務器，而不需要在各個分支機構建立區域服務器，可以極大地節約投資和人力資源。
C）數據可溯源：任何報表都可以追蹤到它zui原始的料單數據。
D）硬件投資保護：如果服務器負載增加，可以通過增加新的服務器，并將B/S軟件的各個組件分布到多個服務器上執行。原有服務器繼續使用，不浪費。
E）客戶端配置要求低：客戶端只要能運行IE就行。
F）報表分析優勢：報表分析速度極快，而且可以根據客戶不同時段，不同角度定制開發各種實際工作中使用的統計報表。
G）對計算機操作人員要求低：維護人員只需會上網，不需要接收專門培訓即可操作。
8．5 特點
1）*的多頻點交流放電法蓄電池內阻測試技術，減少對電池損壞和系統沖擊。
2）在線放電時，通過測量電池電壓，電流計算出放電容量，根據設定放電要求自動提示用戶結束放電。
3）全自動巡檢電池內阻、端電壓，自動記錄監測數據。
4）受控單檢、巡檢電池內阻、端電壓，自動記錄測試數據。
5）自動監測電池組性能均衡性，診斷電池故障，電池故障自動報警。
6）即可現場查看單體電池和電池組性能狀態，也可以在遠程用戶終端觀測，標志明確，顯示直觀。
7）現場檢測無須人工介入，避免了因人工檢測誤操作引起的短路、觸電和負載斷電風險。
8）全隔離獨立測試回路，既不受用戶設備干擾，也不影響用戶設備和電池組的正常運行。
8．6 安全性
本項目在設計上充分考慮了通信機房（站）的運行環境條件，采用多種抗沖擊、高容錯的技術手段，采用高性能的元器件，使設備具有很高的安全特性。
1）阻燃性
硬件設備采用阻燃特性良好的電子元器件與金屬外殼，萬一因短路過流等原因造成的故障，都不會引起明火燃燒。
2）電磁兼容性
在設計上充分考慮了電磁兼容性，電磁輻射量符合國家標準。金屬外殼則具有很好的屏蔽效果。儀器本身則對外界沒有任何電磁干擾。
3）容錯性
4）防過壓過流特性
設備設計采用防浪涌技術，采用*的電源變換技術，工作電壓范圍寬，防過流過壓特性強。
5）可維護性
設備采用熱插拔式接線座，接插簡單，便于維護。
9. 系統的主要功能和技術指標
本研究項目采用本項目開發的多頻點交流放電法，來測量蓄電池的內阻，綜合蓄電池電壓、電流、溫度等因素，結合蓄電池歷史趨勢及充放電情況，評價蓄電池的狀況。
9．1 主要功能
9．1．1 預警功能
系統一直監測著每節蓄電池的內阻、電壓、充放電電流、溫度等參數，判斷電池的狀況，一旦有危險隱患出現，系統將以聲光形式發出預警，提醒維護管理人員及時處理，避免事故的發生。
9．1．2 管理決策功能
利用其功能強大的管理數據庫，可以實現對蓄電池狀態（優、良、中、差）、生產廠家、投入運行時間、所屬部門和位置等條件，隨時隨地進行查詢統計，幫助管理者極大地提高了管理效率和決策質量。
9．1．3 內阻檢測功能
系統可設定對全部蓄電池的單體內阻的自動定時檢測，zui低設定為20分鐘一次。也可以人工發布命令，隨時檢測全部蓄電池的單體電池內阻。在服務器上可對整組電池或單個電池的內阻進行點測。在測試內阻的同時，全部蓄電池的單體電池電壓值也同時測量。
9．1．4 連線電阻檢測功能
蓄電池連接線及接頭松動、斷裂、銹蝕破壞蓄電池主回路的連續性，可引起蓄電池直流系統失電，可能引起火災等一系列嚴重事故，因而對蓄電池連線電阻的測量是極為必要的，以確保直流系統的安全可靠。
系統可設定對每節蓄電池的連線電阻的自動定時檢測，zui低設定為20分鐘一次。也可以人工發布命令，隨時檢測每節蓄電池的連線電阻。在服務器上可對整組電池或單個電池的內阻進行點測。在測試內阻的同時，全部蓄電池的單體電池電壓值也同時測量。
9．1．5充電機特參數檢測功能
系統可對充電機穩壓精度、穩流精度、紋波系數等特性參數進行檢測，出現異常時及時報警。
9．1．6巡檢功能
系統可對蓄電池組總電壓、總電流、正負極溫度、單體電池電壓等參數進行巡檢。巡檢的間隔可設定。zui短間隔為20秒。
9．1．7 充放電過程全過程記錄功能（蓄電池組核容和交流停電）
可以對蓄電池組自動均充過程、放電過程及核容過程進行過程記錄。記錄內容包括蓄電池單體電壓、充放電電流、電池組總電壓和正負極溫度；充、放電安時數。如交流停電、自動補充電時，電池組進行放電或充電時，系統可自動進行容量測試。配合每年的核容試驗，系統可全過程監測充、放電過程中每一時刻電池組的電壓、充、放電電流以及各電池的電壓變化曲線，并可自動生成蓄電池組核容報告。
9．1．8 報警及記錄功能
可對電池組電壓、單體電池電壓、單體電池內阻、電極溫度等設定上下限極值。當監測系統監測到有參數超出報警值時，系統可以進行聲、光等報警，并把這一事件記錄下來，維護管理人員在IE終端上可以看到電池組工作狀態的異常。
9．1．9 電池質量分析及報表分析功能
對電池的內阻和電壓進行長期跟綜監測，并可形成每月、每季、每年的監測報表，全面掌握蓄電池的運行維護狀況，提醒維護管理人員用時更換落后的蓄電池。
| 項目 | 參數 |
|---|---|
通信方式 | RS485/RS232、GPRS、USB、以太網 |
總電壓測量 | 0-1000V，精度0.2%rdg±6dgt |
單體電壓測量 | 2V：0-3V，精度0.2%rdg±6dgt |
4V：0-6V，精度0.2%rdg±6dgt | |
6V：0-8V，精度0.2%rdg±6dgt | |
12V：0-16V，精度0.2%rdg±6dgt | |
單體內阻測量 | 范圍0 ～9999μW |
精度2%rdg±6dgt | |
充放電電流測量 | 0～2000A（可選傳感器），精度1.0%rdg±6dgt |
溫度測量 | -50-200℃，精度±0.5℃ |
報警方式 | 現場：聲光報警+ LCD顯示報警內容 遠端：聲音報警+報警界面顯示報警內容+報警日志 |
充電模塊特性測試 | 穩壓精度、穩流精度、紋波系數 |
控制方式 | 自動控制+手動控制+遠程計算機控制 |
存貯器 | 128M FLASH，可記錄≥10000次檢測數據 |
工作環境 | 溫度：-10~40℃ 相對濕度：≤85%RH，不結露 |
工作電源 | 85~265VAC，50±1Hz |
絕緣電阻 | 500MΩ,1000V |
絕緣強度 | 1500VAC，50Hz |
蓄電池在線監測儀尺寸 | 19″標準機箱，高度為3U 長×寬×高：482×353×135（mm） 重量：10.0kg |
可以控制放電設備 | 放電儀、充電機綜合測試儀等 |
10．1 主界面
圖23 主界面
主界面采用基于簡易GIS（地理信息系統）的管理方式。
圖24 實時監測界面
10．2 用戶權限管理
登錄蓄電池在線監測管理系統軟件時，需要通過身份驗證。可分為用戶和監測用戶2種，各自的權限不同。用戶是系統管理員，可以行使用戶管理、局維護、站維護、組維護、設置組報警閥值、實時監控、數據分析、趨勢分析、報表分析、導入儀表數據功能。監測用戶是一般用戶，只可以行使實時監控、數據分析、趨勢分析、報表分析、導入儀表數據、設置組報警閥值功能。
10．3 歷史數據查詢及分析
歷史數據查詢及分析模塊可以可監測及顯示控各路電池的電壓、內阻、容量。可以根據需要選擇電池編號排序、電壓從大到小排序、電壓從小到大排序、內阻從大到小排序、內阻從小到大排序。
數據查詢及分析模塊可以：
圖26 單體電壓、單體內阻歷史趨勢圖
10．4 核容放電均充及停電放電/均充全過程記錄
核容放電、均充及停電放電/均充模塊，在用戶對蓄電池組進行核容放電均充及停電放電/均充過程中，以每1～2分鐘一次的頻率監測電池組總電流、總電壓、正負極溫度、各節電池的單體電壓。
每節蓄電池的特性是存在差異的，根據研究這些特性在浮充過程中并沒有*體現出來，而在蓄電池放電及隨后的充電過程中這些特性得到了充分的體現。下面圖27～圖34反映的就是凌屋110kV變電站1#蓄電池組在核容放電及隨后的恒流、恒壓、涓流補充過程中蓄電池單體電壓變化情況。從圖中可以看出，在浮充時沒有差異的蓄電池，在充放電時表現出了明顯的差異。過去由于技術條件的限制，沒有辦法把蓄電池放電及隨后的充電過程的數據*記錄下來。蓄電池在線監測管理系統，可以將電池放電及隨后的充電過程的數據*記錄下來，大量數據的積累為今后蓄電池的研究提供了基礎，以此基礎建立數學模型，從而建立新的蓄電池維護管理體制。
圖27 蓄電池核容放電2小時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖
圖28 蓄電池核容放電結束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖
圖29 核容放電后恒流充電6.5小時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖
圖30 核容放電后恒流充電結束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖
圖31 核容放電后恒壓充電結束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖
圖32 18#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖
圖33 50#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖
圖34 39#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖
蓄電池在線監測管理系統對于蓄電池維護工作具有如下的指導意義：
系統除定時測量外，還可隨時響應具有相應權限的用戶的即時測量命令。具有相應權限的用戶可以向系統發出即時測量命令，系統可自動對全部數據進行測量，測量過程對用戶的其他操作無任何影響，測量結果返回時系統會提示用戶。即時測量的結果可以以表格形式顯示，也可以以圖形形式顯示。測量結果可以按電池編號、電壓大小和內阻大小排序。
若監測到異常情況，電池組的狀態指示圖標將由 變為 ，并發出“嘟嘟…嘟嘟…”的報警聲音，并且產生報警記錄。
系統管理模塊具有以下功能：
系統可以自動生成月報，核容放電時可以自動生成核容報表。參閱附件。
查詢統計模塊具有以下功能
圖35 查詢統計報表
蓄電池在線監測管理系統，采用*的計算機檢測技術、現代通信技術，采用交流放電法，在線檢測變電站蓄電池內阻、電壓、電流、溫度等參數；軟件采用基于B/S結構的模式，利用SQL-SERVER數據庫，以圖形、表格、文字等形式提供蓄電池的各種數據，使維護管理人員隨時隨地掌握蓄電池的狀況。系統的投入使用，為供電系統的安全運行提供了技術保障，極大地提高了供電系統的安全性和可靠性，產生巨大的社會效益和經濟效益。
通過“蓄電池在線監測管理系統”在凌屋變電站的安裝和應用，其意義體現在如下幾個方面：
a、省略了以往核對性容量試驗時繁瑣的接線工作量。
b、解決了以往核容試驗后不能準確知道均充電（即恒流、恒壓到轉浮充）全過程的參數和容量。
c、大大降低了工作人員的勞動強度。
隨著數據的積累，結合國內外研究成果，逐步建立起數學模型，并對各項參數進行優化，在此基礎上診斷分析軟件的精度也會不斷提高，對蓄電池狀態的診斷也會越來越準確。模型建立的依據是：
3、變電站直流電源系統運行中的異常情況如交流失電、過充、欠充、溫度等；采集上述數據后，通過一種非線性處理方式及特殊的拓撲結構，對各項數據進行關聯，得出判斷結論。
蓄電池的管理是一個系統工程，涉及的人員、部門、環節很多。除了蓄電池在線監測管理系統的數據以外，還可以將平時采集到的信息（單體電壓變化、內阻變化、容量變化和運行數據等）納入到蓄電池在線監測管理系統，利用這個系統，各個部門，各級相關人員可以得到自己希望的數據，為各自的工作提供服務。
蓄電池在線監測和管理系統的建立，使我們可實時掌握蓄電池、接頭及連接線、充電機等直流系統關鍵環節的準確狀態，出現安全隱患可以及時報警，使直流系統的安全性和可靠性得以提高。
問題是，是否可以在直流系統現出異常或安全隱患時，可不可以做到自動處理這此問題，從而實現遠程在線維護呢？這就是本課題組下一步需要解決的問題。這一問題一旦得到解決，將產生革命性突破，直流系統關鍵環節的壽命、安全性、可靠性將得到極大地提高，也將產生巨大的經濟效益和社會效益。
變電站蓄電池組是串聯工作的，充電時由充電機向蓄電池整組進行充電，放電時蓄電池組整組放電向負荷放電。由于蓄電池本身在制造、使用過程中存在著差異，即使差異極其細微，隨著時間的積累，電池特性的差異將會越來越大，具體將表現在電池電壓、內阻、容量上的不同，導致電池的不均衡。在電池組整組充放電的使用條件下，電池不均衡的存在，將導致電池由于過充而失水，由于欠充而硫酸鹽化，從而使整組電池迅速衰退，顯著減小電池使用壽命，造成巨大的經濟損失。
蓄電池在線監測設備增加均衡功能后，將實時檢測電池的電壓、內阻、容量的差異，對過充的蓄電池以安全電流放電，對欠充的電池以安全電流充電，使出現不均衡的串聯蓄電池組逐漸達到均衡狀態，從而極大地提高蓄電池的使用壽命。
鉛酸蓄電池在放電過程中產生硫酸鹽，充電結束時仍會有少量硫酸鹽保留下來，另外電池由內部的雜質等原因，也會產生硫酸鹽，并且硫酸鹽晶體硫酸溶液中有不斷長大的趨勢。粗大的硫酸鹽晶粒在充電時難以溶解而失去活性。電池的硫酸鹽化將減少活性物質的含量，阻塞微孔，使電池容量減小。
蓄電池在線監測設備增加除硫功能后，將實時檢測蓄電池的硫化狀態，發現硫化的蓄電池，將通過高頻放電和高頻充電，使粗大的硫酸鹽晶粒溶解，增加電池活性物質的含量，使阻塞的微孔暢通，從而增加電池的容量。
串聯的鉛酸蓄電池組在使用一段時間后，會出現部分落后的電池。很多落后的蓄電池可以通過活化而恢復其容量。如果落后的電池不進行及時處理，會造成整組電池迅速失效。
傳統上人工活化電池的辦法由于變電站數量多、分布廣，使工作量非常大，且費時費力。
蓄電池在線監測設備增加在線活化功能后，將對蓄電池進行實時檢測，發現落后的蓄電池后，將自動對蓄電池進行在線活化，使落后電池的容量得到恢復，從而提高整組蓄電池的容量，并顯著延長電池組的使用壽命。
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