西方社會(huì)越來越習(xí)慣于接受可靠性非常高的基礎(chǔ)服務(wù)。我們希望，像電力網(wǎng)、電信和IT網(wǎng)絡(luò)之類的基礎(chǔ)設(shè)施在我們需要的時(shí)候能夠隨時(shí)提供服務(wù)，一旦出現(xiàn)故障或者服務(wù)提供商提供的服務(wù)不能達(dá)到要求，我們就會(huì)認(rèn)為其服務(wù)水平嚴(yán)重不足。我們有時(shí)（談到“5個(gè)9”或“6個(gè)9” 的有效性，但通常沒有深思它們的真正含義。實(shí)際上，99.999%的有效性意味著1年內(nèi)的停電時(shí)間約為5分鐘；而“6個(gè)9”只允許1年內(nèi)的停電時(shí)間為半分鐘。

因此，許多關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)系統(tǒng)都采用不間斷電源（UPS）作為備用電力。當(dāng)電力設(shè)施停電時(shí)，準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換到UPS供電給現(xiàn)場(chǎng)電源。UPS市場(chǎng)專門服務(wù)于小容量系統(tǒng)，從1 kVA或者更低到幾十kVA，可以支持1、2臺(tái)計(jì)算機(jī)工作；以及幾十到幾百kVA的中型設(shè)備，用于支持辦公建筑的IT基礎(chǔ)設(shè)施。最近幾年出現(xiàn)了許多功率為幾百萬瓦的大型設(shè)備，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)中心和確保在線服務(wù)的持續(xù)有效性。最近幾月甚至幾年，大型服務(wù)器農(nóng)場(chǎng)和數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為最主要的應(yīng)用，UPS也繼續(xù)為建立已久的關(guān)鍵系統(tǒng)市場(chǎng)服務(wù)：例如手術(shù)室和空中交通管制。

UPS按照其功率輸出分類，與其容量無關(guān)，也就是說與它們的供電時(shí)長有關(guān)。UPS可以用于長時(shí)間替代電源供電，長達(dá)幾個(gè)小時(shí)；或者僅用于提供“橋接”電源，即電源失效時(shí)立即開始供電，直到柴油發(fā)電機(jī)之類的電源啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定輸出后停止供電，供電時(shí)間只有幾秒鐘或幾分鐘。還存在另外一種短期應(yīng)用模式，不僅需要UPS支持連續(xù)運(yùn)行，還需要UPS提供充足的電源以便確�？蛻粝到y(tǒng)的預(yù)定關(guān)閉。

電池組為大部分UPS供電

雖然UPS可以采用其他技術(shù)（比如飛輪儲(chǔ)能），但是大部分UPS仍然采用電池組儲(chǔ)能。電池組不僅可以提供可觀的容量，而且?guī)缀跄軌蛟谒查g供電。要使UPS可靠運(yùn)行，必須使電池組充滿電并且狀態(tài)良好。

盡管電池技術(shù)在其他領(lǐng)域已經(jīng)取得了許多進(jìn)步，但UPS中采用的電池仍然是最古老的化學(xué)鉛酸電池。因?yàn)橹T多原因，在備用電源中鉛酸電池一直未能被取代。就每單元存儲(chǔ)的電量而言，鉛酸電池的能量密度高（雖然以今天的標(biāo)準(zhǔn)來衡量并不突出）；它們的功率密度非常高，能夠根據(jù)需要輸送大電流而不會(huì)損壞；雖然它們的重量比較大，不適用于許多便攜式場(chǎng)合，但是對(duì)于UPS設(shè)備的影響并不大；尤其是，可能因?yàn)樗鼈兊某杀颈容^低。此外，從今天的環(huán)境敏感度來看，鉛酸電池幾乎全部成分都與“綠色”相關(guān)，尤其是鉛，可以完全循環(huán)再用。

鉛酸電池的充電和壽命周期特性也非常適合UPS使用。VRLA（閥控鉛酸）電池不僅可以容許連續(xù)“浮”充，而且只要始終保持在充滿電并很少深度放電時(shí)，它的使用壽命可以達(dá)到最大。不過，電池組的使用壽命有限，如果環(huán)境條件（尤其溫度）超出最適宜的范圍，電池壽命就會(huì)相當(dāng)程度地縮短。大多數(shù)設(shè)備上的電池可以根據(jù)保質(zhì)期定期進(jìn)行更換，通常是每5年更換一次。但是這種方法存在缺陷：在非預(yù)期環(huán)境條件下運(yùn)行的電池可能失效更快，而受到良好維護(hù)的電池的使用壽命可能會(huì)更長。

現(xiàn)代的UPS需要提供高功率輸出，因此需要許多電池單元大規(guī)模的串聯(lián)，單個(gè)電池單元的失效可以導(dǎo)致整個(gè)串聯(lián)電池組的失效。大型和中型UPS通過執(zhí)行冗余來確保單個(gè)電池失效不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)UPS效。而UPS仍將繼續(xù)運(yùn)行，不過輸出的的峰電流會(huì)減小，系統(tǒng)使用UPS能夠運(yùn)行的時(shí)間會(huì)縮短。此外，失效的電池還可能損壞電池組內(nèi)其他單元，降低它們的使用壽命。

電池監(jiān)測(cè)和維護(hù)體現(xiàn)了與UPS運(yùn)行相關(guān)的一項(xiàng)重要成本。通常，工程師需要定期（可能按月）巡查現(xiàn)場(chǎng)，以便測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)電池的電氣特性。通常通過測(cè)量電池電壓，來鑒別運(yùn)行不正常的電池并進(jìn)行更換。輸出電壓并不能始終有效地預(yù)測(cè)電池失效。當(dāng)電池的端電壓顯著低于其標(biāo)稱值時(shí)，很容易鑒別該電池可能會(huì)失效，但鉛酸電池在其容量降低時(shí)或在其失效早期，仍然能夠表現(xiàn)出滿意的端電壓。因此，電池也可能在定期維護(hù)周期之間失效，所以需要工程師進(jìn)行額外巡查。

持續(xù)監(jiān)測(cè)降低成本

對(duì)電池進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，一方面可以縮短工程師對(duì)每組電池狀態(tài)親身檢查的時(shí)間，從而提高他們的現(xiàn)場(chǎng)巡查效率，另一方面可以實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)。通過鑒別電池的潛在失效，工程師可以在例行巡查過程中換下電池，從而保證更高的可靠性，同時(shí)也避免了程師進(jìn)行緊急巡查。
 
 導(dǎo)致電池壽命縮短的另外一個(gè)原因是高溫。即使溫度只升高一點(diǎn)，也會(huì)造成電池內(nèi)不必要的化學(xué)反應(yīng)概率的增加，最終導(dǎo)致電池失效。一般來說，電池制造商會(huì)提到電池的使用溫度為20 °C。圖4指出了系統(tǒng)中隨時(shí)間變化的環(huán)境溫度，在其中一點(diǎn)溫度達(dá)到了22 °C�？照{(diào)系統(tǒng)未能將溫度保持 在可接受的范圍之內(nèi)，這樣會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短。而且溫度升高可使電池制造商的質(zhì)保無效。
                                                       

連續(xù)監(jiān)測(cè)也使鑒別UPS配置問題變得簡單：特別是可能明顯縮短電池壽命的不正確充電/放電頻率。監(jiān)測(cè)可以測(cè)量環(huán)境條件，從而確保電池壽命不會(huì)因?yàn)楦邷氐挠绊懚�縮短。
監(jiān)測(cè)可使電池的壽命達(dá)到最長，通過確保無需過早更換電池組，以及確保對(duì)劣化電池進(jìn)行早期覺察從而在電池組沒電之前進(jìn)行更換等措施，降低了電池失效的風(fēng)險(xiǎn)并且節(jié)省了資金。盡管UPS之類的關(guān)鍵系統(tǒng)通常節(jié)省成本不是第一目標(biāo)，但是用戶將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成長期在線監(jiān)測(cè)非常重要，因?yàn)檫@樣不僅能夠削減成本，還能夠提高系統(tǒng)的可靠性。