淺述智慧云蓄電池管理系統(tǒng)在變電站中的應用

張利娟 張志榮

摘要：隨著電網(wǎng)的發(fā)展，蓄電池作為變電站直流設備供電電源，直接關系到變電站正常運行和供電安全。但是變電站交直流一體化電源系統(tǒng)在實際運用中，蓄電池容易出現(xiàn)老化失容、熱失衡等問題，如果不能及時發(fā)現(xiàn)和維護，就會對供電安全和穩(wěn)定造成不利影響。為了提升對變電站蓄電池的運維管理，解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的檢測功能不足，以及安裝接線煩冗等問題，本文提出一套智能的專家型的電池管理診斷系統(tǒng)，以滿足當前變電站中對蓄電池的監(jiān)測與維護管理要求。

關鍵詞：蓄電池;在線維護;監(jiān)控管理;變電站

引言

蓄電池組在變電站直流供電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其穩(wěn)定性、可靠性對于變電站電力設備的安全運行有非常重要意義。實現(xiàn)電力設備智能感知是建設電力物聯(lián)網(wǎng)的重要一環(huán)，然而現(xiàn)行大部分蓄電池在線監(jiān)測裝置只能監(jiān)測電壓、溫度等單一數(shù)據(jù)，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理和診斷分析，有時甚至處于脫機狀態(tài)，導致蓄電池組黑箱運行。基于此，本文中介紹一種智能蓄電池管理系統(tǒng)，既能夠彌補傳統(tǒng)電磁監(jiān)測系統(tǒng)功能不足，又能夠對蓄電池狀態(tài)、內阻和故障進行分析，使蓄電池使用壽命得到延長，并確保供電安全和穩(wěn)定。

1變電站蓄電池傳統(tǒng)監(jiān)測現(xiàn)狀

目前在變電站直流電源系統(tǒng)中，大部分使用維護工作量比較小、可靠性較高的蓄電池，如閥控式鉛酸蓄電池。實際使用過程中也會受到充電不足、不及時放電等因素影響，導致蓄電池出現(xiàn)硫化情況。對于變電站維護人員來說，定期人工維護只能通過手持或者傳統(tǒng)在線監(jiān)測設備檢測電壓值、電流值、溫度值等進行參考判斷，不能有效解決運行風險。在很多變電站，特別是地理位置相對偏僻的站點，使用的是以電壓監(jiān)測功能為主的較為簡單的電池監(jiān)測系統(tǒng)，通過下載本地存儲數(shù)據(jù)，從電壓異?；蛘邷囟犬惓碜龊唵闻袛啵⑽捶治霎惓５谋举|。沒有有效的運維管理，使得電池使用壽命大打折扣。長期維護實踐表明，有些電池是可以通過維護修復來繼續(xù)使用的，而不是粗暴的整組更換了之，造成不必要的浪費。

2蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)特點

蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有高度精細化，影響蓄電池穩(wěn)定運行不僅僅電池本身狀態(tài)，還涉及直流系統(tǒng)的其他相關設備。為實現(xiàn)精細化運維，本系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括蓄電池組端電壓、組端電流、單體電壓、單體內阻、單體容量、蓄電池組正負極溫度、環(huán)境溫度、紋波系數(shù);以及充電裝置輸出電壓、電流、充電裝置輸入電壓、穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)、均流系數(shù);直流母線電壓、電流;饋電屏饋線支路對地電阻、對地電壓等等。

系統(tǒng)能夠全面顯示狀態(tài)異常及告警信息，如蓄電池組電壓異常（充電過壓、欠壓或放電欠壓）、單只蓄電池電壓異常、蓄電池溫度異常、環(huán)境溫度異常、蓄電池組輸出斷路器脫扣、流饋線斷路器脫扣總告警、饋線開關狀態(tài)、直流母線電壓異常（過壓、欠壓）、直流母線絕緣異常（絕緣電阻降低或接地）、交流進線電源異常、交流母線電壓異常、交流輸入電源異常（過壓、欠壓、缺相、零線故障）、高頻整流模塊異常（輸入輸出保護告警或故障）、直流饋線斷路器脫扣總告警、饋線開關狀態(tài);支路絕緣異常、監(jiān)控裝置故障等等。通過此在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠精準定位故障，排除隱患，保障安全基于多頻點交流放電法檢測技術，檢測單體電池電壓、極柱溫度、內阻（極化內阻和歐姆內阻）、極化電容等，異常情況系統(tǒng)報警;快速定位故障與落后電池，預留維護準備時間。

3智慧云蓄電池管理系統(tǒng)應用

3.1系統(tǒng)開發(fā)

蓄電池智能在線維護監(jiān)控管理系統(tǒng)開展的功能主要表現(xiàn)為：對脈沖除硫、均衡維護、監(jiān)測保護等蓄電池維護技術進行應用，可確保蓄電池各節(jié)電池充電更加均衡，蓄電池使用壽命也會得到延長，同時整組電池供電能力也會得到顯著提高;在工作機制方面采用多路輸出方法，既能夠避免對站點其他設備正常運行構成威脅，又能夠確保蓄電池維護效率和效果;對蓄電池網(wǎng)絡監(jiān)控功能和在線維護功能有效結合起來，達到網(wǎng)絡監(jiān)控維護一體化效果;對蓄電池智能維護監(jiān)控平臺進行開發(fā)和建立，不但對蓄電池信息進行網(wǎng)絡化管理，還能夠對蓄電池在線維護情況和效果進行詳細分析，針對存在的問題也能夠及時發(fā)現(xiàn)和快速處理。

3.2系統(tǒng)構成

蓄電池智能在線維護監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由在線維護儀、服務器、網(wǎng)管平臺3部分構成，具體表現(xiàn)為：①蓄電池在線維護儀。主要安裝在蓄電池所在變電站站點，通過對站點供電狀態(tài)、電池組端壓等參數(shù)采集，然后將這些參數(shù)傳送到給服務器端，再通過接收服務器發(fā)送各項指令對充電電壓和除硫脈沖進行輸出，以達到在線除硫維護和均衡充電目的;②服務器。該項系統(tǒng)服務器主要使用外網(wǎng)設備，通過將其與蓄電池在線維護儀發(fā)送模塊相互連接起來，既能夠實現(xiàn)電池運行參數(shù)及時采集和發(fā)送，又能夠通過服務器傳送控制指令，進而達到數(shù)據(jù)雙向傳輸效果;③網(wǎng)管平臺。主要安裝在服務器當中，并負責界面顯示、數(shù)據(jù)分析等工作，可以實現(xiàn)蓄電池各項參數(shù)實時查看、問題分析、維護指導等功能。

3.3系統(tǒng)硬件及功能

①在線維護功能實現(xiàn)。由于該項系統(tǒng)硬件設備主要為蓄電池在線維護儀，并且應用于單體電池為2V的蓄電池組，通過將輸出線與電池組單體電池正負極柱進行分別連接，進而發(fā)揮脈沖除硫、均衡維護和檢測保護作用。其中在脈沖除硫環(huán)節(jié)主要是對電池特性進行恢復，而均衡維護環(huán)節(jié)則是阻止電池再次出現(xiàn)硫化狀態(tài)，而通過檢測保護就能夠使蓄電池始終處于安全運行狀態(tài)當中，電池組整體性能也就會得到顯著提高。

②電池數(shù)據(jù)采集功能實現(xiàn)。對蓄電池總電壓進行采集主要通過輸出接口得以實現(xiàn)，通過設備內部溫度傳感器則可對蓄電池溫度進行采集，然后結合所采集的蓄電池供電狀態(tài)信息就能夠對電池電流變化情況加以掌握，并對站點是否處于停電狀態(tài)進行綜合判斷。

③設備級聯(lián)功能實現(xiàn)。由于單臺蓄電池只能夠對24節(jié)電池進行管控，一旦超出管控數(shù)量就需要對設備級聯(lián)接口進行拓展，如某變電站蓄電池為2V/108節(jié)，這時候就可通過1號設備對前24節(jié)電池進行管理和控制，2號設備對其余12節(jié)電池進行管控，在完成類推后通過級聯(lián)接口對電池參數(shù)進行采集，然后匯集到1號設備，最后通過GPRS/3G模塊就能夠將這些匯總信息傳送到系統(tǒng)服務器端，見圖1。

3.4系統(tǒng)軟件及功能

在系統(tǒng)服務器中涉及的軟件有操作系統(tǒng)、采集軟件、數(shù)據(jù)庫和維護系統(tǒng)。其中操作系統(tǒng)是服務器各項軟件正常運行的重要保障;采集軟件則可對各站點上傳數(shù)據(jù)進行接收，同時下發(fā)服務器相關控制指令;通過數(shù)據(jù)庫軟件則可對所接收信息進行儲存;維護系統(tǒng)可對站點上傳數(shù)據(jù)進行顯示、分析和統(tǒng)計，以達到蓄電池運行狀況實時了解目的，針對蓄電池存在的運行問題也能夠及時發(fā)現(xiàn)。實際操作時，可利用雙服務器網(wǎng)絡結構（見圖2），并在每臺服務器中安裝上述軟件，通過廣域網(wǎng)靜態(tài)IP地址，服務器可以與外界進行有效連接，蓄電池也可通過GPRS/3G模塊，實現(xiàn)與服務器正常通信，而維護人員也能夠利用本地瀏覽器，對所在轄區(qū)蓄電池組開展實時查看和運行維護工作。

4結束語

智慧云蓄電池管理系統(tǒng)在變電站中的應用，對整個變電站直流電源系統(tǒng)功能定位及運維需求獲得更詳細的產(chǎn)品需求性理解和技術思考，蓄電池管理系統(tǒng)可作技術的部分拓展，滲透到變電站站用交直流一體化成套系統(tǒng)設備和服務，分散產(chǎn)品市場風險，提高服務競爭力。