變電站蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)研究及應(yīng)用

南方電網(wǎng)文山供電局 王國忠

新型蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)技術(shù)手段下的維護系統(tǒng)具有不同特質(zhì)，如在新型蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)中放電負載儀將不再適應(yīng)，蓄電池組的主要維護方式將變?yōu)樵诰€測試、巡檢與維護，同時遠程均衡充電、遠程在線核對放電等也將成為可能，在很大程度上提高了變電站蓄電池狀態(tài)檢修的高效化、自動化、智能化程度，提高了運維管理的質(zhì)量與效率[1]。

1 變電站蓄電池遠程在線維護技術(shù)分析

1.1 蓄電池內(nèi)阻在線測試

其技術(shù)原理為：以測試模塊為單位對蓄電池組進行劃分，之后應(yīng)用直流放電法按照一定順序在每個單元段內(nèi)進行測試并獲得數(shù)據(jù)[2]。測試時主要接線方式仍為四線制接線，需采用多路轉(zhuǎn)換器進行測試，測試時將放電電阻與多路轉(zhuǎn)換器進行連接，之后對單元段內(nèi)各節(jié)蓄電池都進行瞬間直流放電檢測，主要目的在于通過檢測、記錄蓄電池瞬時放電電流，明確蓄電池放電前與放電后的壓降變化，在此基礎(chǔ)上依據(jù)歐姆定理對各節(jié)蓄電池的等效內(nèi)阻進行計算[3]。一般情況下，每個單元段內(nèi)蓄電池個數(shù)遠小于整組蓄電池個數(shù)，因此單元段內(nèi)各蓄電池放電的動作并不受充電裝置浮充電的影響，整套蓄電池內(nèi)阻測試工作得以順利進行。

1.2 蓄電池組在線放電原理

在傳統(tǒng)技術(shù)模式下主要是采用放電負載儀對蓄電池組進行維護，但這種維護方式具有諸多弊端，如維護量大、維護花費時間長、維護精度低等，整體維護效果不是十分理想。針對以上問題提出采用DC/DC升壓的方式替代傳統(tǒng)維護方式，對蓄電池進行在線核對性放電維護。

其技術(shù)原理為：當(dāng)蓄電池正常工作時，蓄電池組直流負荷工作電源以及浮充電均由充電裝置供給。當(dāng)需用本裝置對蓄電池放電時，整個放電過程都由控制器進行控制：首先斷開直流接觸器常閉觸電，DC/DC升壓模塊輸入電壓和輸出電壓疊加；之后將直流負荷兩端電壓逐漸升高，待DC/DC模塊與蓄電池組端的輸出電壓之和超出充電裝置輸出電壓時，控制充電裝置停止電流輸出。在完成以上操作后，蓄電池將完全成為直流負載的電流來源，而控制器則會自動完成放電電流的采集工作。此時，控制蓄電池呈現(xiàn)出來的狀態(tài)是恒流放電狀態(tài)，在這一狀態(tài)下，工作人員將經(jīng)過計算得到蓄電池的安時數(shù)與放電時間。而放電電流則由控制器負責(zé)采集，此時控制蓄電池處于恒流放電狀態(tài)，同時具體放電時間與安時數(shù)將被計算出來。在蓄電池在線放電過程中，控制器將時刻發(fā)揮作用確保直流母線電壓永遠保持可靠穩(wěn)定。

1.3 蓄電池動態(tài)均衡原理

當(dāng)蓄電池組進行充放電動作時，較大的充放電電流會導(dǎo)致蓄電池均衡效果緩慢，而長時間的過欠充對某些性能存在差異的單體蓄電池會造成損傷?；谶@一現(xiàn)實狀況，提出蓄電池動態(tài)均衡原理，在蓄電池充放電過程中，對各節(jié)蓄電池、蓄電池組平均單體的電壓偏差進行動態(tài)檢測，若檢測發(fā)現(xiàn)實際差值大于設(shè)定差值，則說明該節(jié)蓄電池可能存在過欠充問題，此時提前介入均衡就能有效避免蓄電池損傷問題，確保蓄電池使用壽命延長[4]。

2 蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)

與傳統(tǒng)技術(shù)手段下的維護管理系統(tǒng)相比，由先進技術(shù)支撐建立起的在線維護管理系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點。如，其具有功能模塊化、數(shù)據(jù)分析網(wǎng)絡(luò)化等特點，同時其維護管理的自動化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化程度也要更高。運用在線維護管理技術(shù)，蓄電池在運行過程中的電流、內(nèi)阻、溫度以及電壓變化均能得到及時、動態(tài)監(jiān)測，并能根據(jù)蓄電池實際運行情況，采取相應(yīng)均衡維護手段使得蓄電池處于均衡穩(wěn)定狀態(tài)。若蓄電池組中有單節(jié)蓄電池出現(xiàn)性能落后等問題，也能通過在線的監(jiān)測與對比及時發(fā)現(xiàn)問題所在，并采取相應(yīng)措施進行調(diào)整優(yōu)化。

除此之外，在線維護管理系統(tǒng)也能對蓄電池組進行本地或遠程的在線控制，在一定的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，工作人員可通過統(tǒng)計、觀測蓄電池容量變化明確蓄電池備用時間，在此基礎(chǔ)上做出充電、更換等措施，避免直流電源系統(tǒng)失去電源支持的情況出現(xiàn)。當(dāng)前蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)主要由兩大部分構(gòu)成，分別為主站系統(tǒng)與分站系統(tǒng)，圖1為一種構(gòu)思下的蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)平面圖。

2.1 主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)在整個管理系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，起著重要作用，只有在主站系統(tǒng)的統(tǒng)籌規(guī)劃下，各分站系統(tǒng)方能實現(xiàn)有序、穩(wěn)定運行。在主站系統(tǒng)中，監(jiān)控工作站以及系統(tǒng)服務(wù)器是支撐主站系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要構(gòu)件。如監(jiān)控工作站能實時、動態(tài)監(jiān)控整個系統(tǒng)的運行情況，監(jiān)測蓄電池的使用情況，同時在客戶端軟件的支持下，其能將系統(tǒng)運行過程中生成的各項信息數(shù)據(jù)及時傳送到系統(tǒng)管理界面，方便工作人員監(jiān)測。而在線維護管理系統(tǒng)APP客戶端主要是將通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及移動客戶端等進行融合優(yōu)化，使客戶端軟件具備多種功能，多種管理模式，從而實現(xiàn)對蓄電池的線上一站式管理。

2.2 分站系統(tǒng)

分站系統(tǒng)的主要功能作用是：動態(tài)監(jiān)測蓄電池組運行情況，實時監(jiān)測分站內(nèi)各設(shè)備運行情況，并采用自動化技術(shù)對蓄電池組的均衡充電與核對性放電進行控制，以維護蓄電池組以及其他相關(guān)電氣設(shè)備的正常穩(wěn)定運行[5]。分站系統(tǒng)是由多個功能單元組成，如蓄電池監(jiān)測單元、蓄電池集控單元、蓄電池維護單元等，同時還包括相應(yīng)的充電裝置。

其中，監(jiān)測單元主要負責(zé)對蓄電池組溫度、內(nèi)阻、電壓、充放電電流等運行狀態(tài)的監(jiān)測，從而為維護管理人員提供準(zhǔn)確的設(shè)備運行信息。監(jiān)測單元的另一技術(shù)功能是能通過自行設(shè)置各項運行參數(shù)的告警閾值、并參照相關(guān)數(shù)據(jù)監(jiān)檢測出受損或失效或劣質(zhì)的蓄電池，并及時發(fā)出警告信息，提醒工作人員及時更換處理；而維護單元主要包括三大功能：對蓄電池進行遠程充電放電、對蓄電池進行在線監(jiān)測與維護、維持蓄電池動態(tài)均衡狀態(tài)，在啟用這三項功能時應(yīng)對蓄電池的額定電壓、充放電時的溫度變化等進行監(jiān)測分析，在此基礎(chǔ)上采用相關(guān)在線維護基礎(chǔ)對蓄電池組進行在線維護管理，確保蓄電池組保持良好穩(wěn)定的運行狀態(tài)。另外，維護管理系統(tǒng)中的充電裝置則主要負責(zé)對蓄電池進行遠程或本地的均衡充電控制。

分站系統(tǒng)與主站系統(tǒng)之間存在某種聯(lián)系，其能在獲得有關(guān)蓄電池運行狀態(tài)的信息數(shù)據(jù)后，及時將蓄電池的運行參數(shù)、實時告警信息等長傳到主站系統(tǒng)平臺，同時采用多樣化、分布式存儲手段完成對各項信息數(shù)據(jù)的處理與存儲，必要時能以圖形的方式于展示界面上展示出蓄電池運行狀態(tài)變化情況，為工作人員的運行維護提供重要參考。

3 結(jié)語

變電站直流電源系統(tǒng)中蓄電池是重要組成部分，在充電裝置交流輸入電源停電時，主要通過蓄電池為二次系統(tǒng)直流負荷提供持續(xù)穩(wěn)定的直流電源，以保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。近年來，社會用電需求不斷增加，變電站電壓等級也不斷提高，直流負荷日益增多，蓄電池容量也開始呈現(xiàn)遞增趨勢，加強對變電站蓄電池遠程在線維護管理系統(tǒng)研究與應(yīng)用具有重要意義。未來，隨著蓄電池性能等的改變，蓄電池遠程在線維護技術(shù)勢必會取得更大的發(fā)展，如逆變并網(wǎng)遠程放電技術(shù)在未來有可能會得到實現(xiàn)，從而使得蓄電池遠程在線維護的自動化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化程度得到進一步提高，使得蓄電池各項性能質(zhì)量更符合電力系統(tǒng)運行要求。