電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置的備用電源配置，核心作用是 **“掉電時(shí)保障關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失、核心電路短時(shí)運(yùn)行”（而非長(zhǎng)時(shí)間供電），常見(jiàn)類型按 “內(nèi)置 / 外置”“續(xù)航能力” 可分為超級(jí)電容、鋰亞電池、鋰電池組、外部 UPS** 四類，不同類型的適配場(chǎng)景、續(xù)航能力、維護(hù)需求差異顯著，具體如下：

一、核心類型 1：超級(jí)電容（內(nèi)置，最主流）

超級(jí)電容是目前絕大多數(shù)工業(yè)級(jí)監(jiān)測(cè)裝置的標(biāo)配備用電源，核心優(yōu)勢(shì)是 “充放電快、壽命長(zhǎng)”，專門解決 “掉電瞬間數(shù)據(jù)保護(hù)” 問(wèn)題。

1. 工作原理與核心參數(shù)

原理：利用雙電層電容存儲(chǔ)電荷，掉電后快速釋放電能，為裝置的 “數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制器” 供電，確保內(nèi)存中未寫(xiě)入的臨時(shí)數(shù)據(jù)（如暫態(tài)波形片段、越限告警）完整寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)（如 Flash/SD 卡），避免文件損壞。

核心參數(shù)：

容量：常見(jiàn) 1F~10F（電壓 3.3V~5.5V），容量越大，續(xù)航時(shí)間越長(zhǎng)（1F 電容在 3.3V 下可維持約 10 秒供電）；

放電電流：支持大電流放電（如 1A 瞬間輸出），滿足數(shù)據(jù)快速寫(xiě)入需求（通常 1 秒內(nèi)可完成緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)入）。

2. 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

壽命長(zhǎng)（充放電次數(shù)≥10 萬(wàn)次，無(wú)記憶效應(yīng)，使用壽命 5~8 年，無(wú)需定期更換）；

響應(yīng)快（掉電后 1ms 內(nèi)啟動(dòng)供電，無(wú)延遲，避免數(shù)據(jù)丟失窗口）；

體積?。杉稍谘b置主板上，不額外占用空間，適合小型化裝置）。

缺點(diǎn)：

續(xù)航短（僅支持?jǐn)?shù)秒至數(shù)分鐘供電，無(wú)法滿足 10 分鐘以上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求）；

儲(chǔ)能密度低（相同體積下，容量遠(yuǎn)低于電池，僅能支撐核心電路，無(wú)法驅(qū)動(dòng)采樣模塊）。

3. 適用場(chǎng)景

常規(guī)工業(yè) / 商業(yè)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景（如車間電機(jī)監(jiān)測(cè)、商業(yè)建筑配電監(jiān)測(cè)）；

僅需 “掉電瞬間數(shù)據(jù)保護(hù)” 的場(chǎng)景（如避免暫態(tài)波形文件損壞、實(shí)時(shí)時(shí)鐘短暫維持）；

無(wú)定期維護(hù)條件的場(chǎng)景（如偏遠(yuǎn)配網(wǎng)桿塔，無(wú)需更換備用電源）。

二、核心類型 2：鋰亞電池（內(nèi)置，輔助時(shí)鐘）

鋰亞電池（鋰 - 亞硫酰氯電池，Li-SOCl?）主要用于 “長(zhǎng)期維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）”，而非直接支撐數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，是超級(jí)電容的常見(jiàn)補(bǔ)充配置。

1. 工作原理與核心參數(shù)

原理：利用鋰亞電池的 “超低自放電、長(zhǎng)壽命” 特性，掉電后為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊供電，確保裝置重啟后時(shí)間不紊亂（避免數(shù)據(jù)時(shí)序混亂）；部分小容量型號(hào)可輔助超級(jí)電容，提供更短時(shí)間的核心電路供電。

核心參數(shù)：

容量：常見(jiàn) 100mAh~500mAh（電壓 3.6V），容量 100mAh 的電池可維持 RTC 運(yùn)行 5 年以上（RTC 功耗通常＜1μA）；

放電特性：低倍率放電（放電電流＜1mA），不支持大電流輸出（無(wú)法滿足數(shù)據(jù)快速寫(xiě)入需求）。

2. 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

壽命極長(zhǎng)（常溫下使用壽命 5~10 年，遠(yuǎn)超超級(jí)電容和普通鋰電池）；

自放電率低（年自放電率＜1%，適合長(zhǎng)期備用）；

體積小（如 φ16mm×30mm 的圓柱形電池，可直接貼裝在主板上）。

缺點(diǎn)：

放電電流?。o(wú)法支撐數(shù)據(jù)存儲(chǔ)控制器的大電流需求，單獨(dú)使用時(shí)不能保護(hù)緩存數(shù)據(jù)）；

不可充電（一次性電池，壽命到期后需拆機(jī)更換，維護(hù)成本略高）；

低溫性能差（-20℃以下放電容量驟降，不適合嚴(yán)寒戶外場(chǎng)景）。

3. 適用場(chǎng)景

需長(zhǎng)期維持實(shí)時(shí)時(shí)鐘的場(chǎng)景（如所有需要時(shí)序數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)裝置，避免掉電后時(shí)間重置）；

對(duì)備用電源壽命要求高、無(wú)頻繁掉電的場(chǎng)景（如變電站關(guān)口監(jiān)測(cè)裝置，安裝后 3~5 年不拆機(jī)）；

作為超級(jí)電容的輔助配置，彌補(bǔ) “時(shí)鐘維持” 功能（絕大多數(shù)中高端裝置采用 “超級(jí)電容 + 鋰亞電池” 組合）。

三、核心類型 3：鋰電池組（內(nèi)置，增強(qiáng)續(xù)航）

鋰電池組（多為 18650 或軟包鋰電池串聯(lián) / 并聯(lián)）屬于 “增強(qiáng)型備用電源”，核心優(yōu)勢(shì)是 “續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)”，適合需要 “掉電后維持?jǐn)?shù)分鐘至半小時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)” 的高可靠性場(chǎng)景。

1. 工作原理與核心參數(shù)

原理：通過(guò)多節(jié)鋰電池組合（如 2 節(jié) 18650 串聯(lián)，電壓 7.4V，容量 2000mAh），掉電后為裝置提供持續(xù)供電，不僅能完成緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)入，還可支持短時(shí)間的新增數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（如繼續(xù)采集 10~30 分鐘的關(guān)鍵事件數(shù)據(jù)）；部分設(shè)計(jì)會(huì)搭配充電管理芯片，實(shí)現(xiàn)市電供電時(shí)自動(dòng)充電。

核心參數(shù)：

容量：常見(jiàn) 1000mAh~5000mAh，2000mAh 電池可支持裝置核心電路運(yùn)行 20~30 分鐘（裝置掉電后功耗通常 50~100mA）；

充電循環(huán)：充放電循環(huán)次數(shù) 500~1000 次（壽命 2~3 年，需定期更換）。

2. 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

續(xù)航長(zhǎng)（是超級(jí)電容的 5~10 倍，可滿足中短時(shí)間的持續(xù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求）；

儲(chǔ)能密度高（相同體積下，容量是超級(jí)電容的 100 倍以上，適合有限空間內(nèi)提升續(xù)航）；

支持中等電流放電（可驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、簡(jiǎn)單采樣模塊，而非僅維持時(shí)鐘）。

缺點(diǎn)：

壽命短（需 2~3 年定期更換，維護(hù)成本高，且拆機(jī)更換可能影響裝置密封性）；

存在安全風(fēng)險(xiǎn)（高溫、過(guò)充時(shí)可能鼓包，需搭配過(guò)充 / 過(guò)放保護(hù)電路，增加成本）；

體積大（需單獨(dú)設(shè)計(jì)電池倉(cāng)，不適合超小型裝置）。

3. 適用場(chǎng)景

高可靠性需求場(chǎng)景（如電網(wǎng)關(guān)口監(jiān)測(cè)、核心工業(yè)設(shè)備監(jiān)測(cè)，需掉電后繼續(xù)記錄關(guān)鍵事件）；

掉電頻率低但單次掉電時(shí)間可能較長(zhǎng)的場(chǎng)景（如偏遠(yuǎn)風(fēng)電場(chǎng)箱變監(jiān)測(cè)，偶爾斷電 10~20 分鐘）；

對(duì)數(shù)據(jù)完整性要求極高，不允許丟失任何短時(shí)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景（如暫態(tài)事件密集的鋼鐵廠電弧爐監(jiān)測(cè)）。

四、核心類型 4：外部 UPS（外置，超長(zhǎng)續(xù)航）

外部 UPS（不間斷電源）不屬于裝置自帶配置，而是企業(yè)額外部署的 “系統(tǒng)級(jí)備用電源”，核心優(yōu)勢(shì)是 “續(xù)航時(shí)間靈活可控”，適合需要 “掉電后維持?jǐn)?shù)小時(shí)至數(shù)天運(yùn)行” 的極端場(chǎng)景。

1. 工作原理與核心參數(shù)

原理：通過(guò) UPS 的蓄電池組（如鉛酸電池、鋰電池）存儲(chǔ)電能，市電正常時(shí)為 UPS 充電，市電掉電后 UPS 立即切換為裝置供電；監(jiān)測(cè)裝置通過(guò) DC/DC 模塊從 UPS 獲取穩(wěn)定直流電源（如 DC 24V），可支持裝置全功能運(yùn)行（而非僅核心電路）。

核心參數(shù)：

UPS 容量：常見(jiàn) 500VA~2000VA，1000VA UPS（搭配 12V/7Ah 鉛酸電池）可支持 1 臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置運(yùn)行 3~5 小時(shí)；

切換時(shí)間：＜10ms（確保裝置無(wú)感知切換，避免斷電重啟）。

2. 優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

續(xù)航極長(zhǎng)（可通過(guò)增加電池組擴(kuò)展續(xù)航至數(shù)天，滿足長(zhǎng)時(shí)間斷電需求）；

支持全功能運(yùn)行（掉電后裝置仍可正常采樣、存儲(chǔ)、上傳數(shù)據(jù)，而非僅保護(hù)歷史數(shù)據(jù)）；

通用性強(qiáng)（可同時(shí)為多臺(tái)裝置、交換機(jī)等設(shè)備供電，降低單設(shè)備備用成本）。

缺點(diǎn)：

成本高（1000VA UPS + 電池組成本約 1000~2000 元，且需額外占用安裝空間）；

維護(hù)復(fù)雜（UPS 需定期維護(hù)電池（如鉛酸電池每 3~5 年更換）、除塵、檢測(cè)切換功能）；

體積大（不適合戶外小型監(jiān)測(cè)點(diǎn)、分布式光伏組串等空間有限的場(chǎng)景）。

3. 適用場(chǎng)景

關(guān)鍵監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（如變電站主控室、數(shù)據(jù)中心配電監(jiān)測(cè)，需零中斷運(yùn)行）；

長(zhǎng)時(shí)間斷電風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景（如偏遠(yuǎn)山區(qū)配網(wǎng)監(jiān)測(cè)，可能因臺(tái)風(fēng)、暴雪導(dǎo)致斷電數(shù)小時(shí)）；

多設(shè)備集中供電場(chǎng)景（如車間內(nèi) 10 臺(tái)監(jiān)測(cè)裝置 + 1 臺(tái)通信交換機(jī)，共用 1 臺(tái) UPS 降低成本）。

五、四類備用電源核心參數(shù)對(duì)比表

六、選型邏輯總結(jié)

常規(guī)場(chǎng)景（優(yōu)先成本與維護(hù)）：選 “超級(jí)電容 + 鋰亞電池” 組合，滿足 “瞬間數(shù)據(jù)保護(hù) + 時(shí)鐘維持”，無(wú)維護(hù)壓力，成本低；

高可靠性場(chǎng)景（優(yōu)先續(xù)航）：選 “超級(jí)電容 + 鋰電池組”，或單獨(dú)鋰電池組，滿足 10~30 分鐘數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，適合關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

極端續(xù)航場(chǎng)景（優(yōu)先無(wú)中斷）：選 “外部 UPS”，搭配裝置內(nèi)置備用電源，實(shí)現(xiàn)數(shù)小時(shí)全功能運(yùn)行，適合核心站點(diǎn)；

環(huán)境適配（輔助判斷）：嚴(yán)寒地區(qū)避免鋰亞電池（低溫性能差），戶外小型裝置避免鋰電池組 / UPS（體積大）。

審核編輯 黃宇