變電站蓄電池組在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

鄭偉聰

摘要：隨著智能電網(wǎng)建設(shè)速度的加快，直流系統(tǒng)的數(shù)量也不斷增加，相應(yīng)的直流電源及蓄電池的數(shù)量也不斷增加。蓄電池作為突發(fā)故障下的保護(hù)裝置，將在直流電源故障時(shí)為直流系統(tǒng)提供后備電源，因此其質(zhì)量直接關(guān)系到變電站直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，蓄電池的運(yùn)維效率和監(jiān)控方式也將直接影響到直流系統(tǒng)運(yùn)維的水平。

關(guān)鍵詞：變電站;蓄電池組;在線監(jiān)測(cè);分析

1導(dǎo)言

直流系統(tǒng)作為變電站的重要組成部分，為變電站提供保護(hù)、控制直流電源以及事故照明電源。

2蓄電池運(yùn)維現(xiàn)狀

直流系統(tǒng)的可靠性直接影響發(fā)電廠、變電站的正常運(yùn)行，而作為后備電源的蓄電池在直流系統(tǒng)中起著極其重要的作用。隨著無(wú)人值守變電站的推廣，電力系統(tǒng)自動(dòng)化水平的不斷提高，蓄電池性能好壞的檢測(cè)及判定已成為急待解決的問(wèn)題。閥控密封鉛酸蓄電池屬一次性全密封結(jié)構(gòu)，與舊式開(kāi)口式鉛酸蓄電池相比，雖然省去了加水、測(cè)比重等日常維護(hù)環(huán)節(jié)，但卻給用戶帶來(lái)了對(duì)電池的性能狀況不能直觀了解的困擾。除了一年一次的例行放電試驗(yàn)以驗(yàn)證電池的容量之外，日常檢測(cè)并無(wú)方便可靠的技術(shù)手段以檢測(cè)電池的性能狀況。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)屬省份采用人工巡測(cè)、安裝巡檢儀等方式對(duì)所轄蓄電池進(jìn)行性能測(cè)試，該種方式不但浪費(fèi)人力、財(cái)力，而且不能確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問(wèn)題，不能實(shí)現(xiàn)適時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)告單體蓄電池的電壓、溫度及內(nèi)阻等運(yùn)行參數(shù)的功能，不能全面的、連續(xù)的、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)蓄電池狀態(tài)，不能在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)蓄電池潛在故障，從而提高了停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。因此，有必要研發(fā)一套蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)所轄變電站蓄電池狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)，達(dá)到提升運(yùn)維效率和運(yùn)維質(zhì)量的目的。

3變電站蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)組成

主控模塊、直流電流互感器和多個(gè)節(jié)點(diǎn)等組成了蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的在線檢測(cè)參數(shù)包括蓄電池組的電壓、電流和環(huán)境的溫度等。主控模板與節(jié)點(diǎn)之間不是直接連接的，兩者之間有6芯扁平電纜，并以此形成監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在電氣上，主控模塊與節(jié)點(diǎn)之間的交流通訊是完全隔離的，對(duì)于通過(guò)節(jié)點(diǎn)模塊讀取來(lái)的測(cè)量數(shù)據(jù)借助主控模板的存儲(chǔ)空間進(jìn)行緩存，接著在智能口就能進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的查詢(xún)了，然后通過(guò)液晶顯示的方式將其參數(shù)進(jìn)行輸出，這也就是自動(dòng)巡檢采集的過(guò)程。

3.2用途

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)蓄電池組的相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，再通過(guò)相關(guān)協(xié)議進(jìn)行集成。該系統(tǒng)為用戶提供了標(biāo)準(zhǔn)的RS232和RS485兩種不同的接口通訊，同時(shí)與管理中心的計(jì)算機(jī)連接形成另一個(gè)遠(yuǎn)程分布式的檢測(cè)系統(tǒng)。它廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域，主要工作是對(duì)蓄電池的相關(guān)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為用戶后備電池組的安全運(yùn)行提供保障。

4蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀

判斷蓄電池使用壽命的長(zhǎng)短往往是依據(jù)電池的剩余容量能否滿足機(jī)房的基本工作要求。對(duì)蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)是為了能及時(shí)得到相關(guān)數(shù)據(jù)，分析得出相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出整組或單個(gè)蓄電池的實(shí)際容量指標(biāo)。通過(guò)放電檢測(cè)判斷電池實(shí)際容量的方法風(fēng)險(xiǎn)極大、工作量大、且耗電費(fèi)時(shí)，頻繁地對(duì)蓄電池進(jìn)行深放電還會(huì)降低自身容量。因此這種深放電不能頻繁進(jìn)行，應(yīng)定期進(jìn)行，而且時(shí)間間隔不能過(guò)小。深放電無(wú)法滿足蓄電池定期維護(hù)的要求，所以一般采用其他方式進(jìn)行。

5常見(jiàn)問(wèn)題的解決措施

5.1快速測(cè)量單節(jié)和多節(jié)蓄電池

對(duì)于單節(jié)蓄電池而言，一般是對(duì)電池注入一個(gè)交流信息，激起電池的響應(yīng)，得到關(guān)于電壓和電流的相位圖，從而得出電池的狀況。這種測(cè)量方法對(duì)電池不造成影響。對(duì)于多節(jié)蓄電池而言，往往是通過(guò)連接一個(gè)負(fù)載，并在短時(shí)間內(nèi)大量放電，在這短短幾秒內(nèi)往往電流能從25A上升到70A以上，而放電的電流與電池容量和型號(hào)有關(guān)，所以電壓的跌落值與電流的比值就是電池的內(nèi)阻。內(nèi)阻的測(cè)量是通過(guò)負(fù)載接通和斷開(kāi)時(shí)的瞬間電壓求得的。這種測(cè)量方法雖然讀數(shù)的精度很高，但造成電池內(nèi)部電極產(chǎn)生極化電阻。蓄電池的測(cè)量極其復(fù)雜多變，沒(méi)有可以使用的模型或完全合適的方法，這是測(cè)量的一大難題。目前，常用測(cè)量參數(shù)有蓄電池的端壓和內(nèi)阻，而蓄電池的電壓與容量之間沒(méi)有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，處于浮充狀態(tài)下的端電壓也無(wú)法真實(shí)反應(yīng)電池的性能。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用較先進(jìn)的數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)多項(xiàng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行較為全面的分析，從而得出蓄電池的相關(guān)性能，不但能得到其內(nèi)阻、容量的參數(shù)，還可以根據(jù)歷史記錄數(shù)據(jù)的分析和實(shí)際情況的了解，進(jìn)一步得出蓄電池承受荷載的能力及其使用性能。

5.2如何選擇蓄電池容量測(cè)試方法

隨著蓄電池充電次數(shù)的逐漸增加，內(nèi)阻會(huì)逐漸變化。歐姆點(diǎn)是一個(gè)靜態(tài)的參數(shù)，而極化電阻是動(dòng)態(tài)的，在充放電過(guò)程中發(fā)生變化。測(cè)量電池的內(nèi)阻是辨別電池狀態(tài)的依據(jù)，但類(lèi)型不同的電池內(nèi)阻是不同的，相同類(lèi)型的電阻也會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)特性不同改變內(nèi)阻的變化。內(nèi)阻是衡量電池性能的重要指標(biāo)之一，通常情況下電池的放電能力越好則內(nèi)阻越小，反之則越大。一開(kāi)始蓄電池的內(nèi)阻都比較小，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，不斷地充放電等都會(huì)造成內(nèi)阻的增大，使得電池內(nèi)部的能量不能完全釋放，相應(yīng)的電池容量也會(huì)降低。有時(shí)在直流供電的狀態(tài)下安裝的蓄電池檢測(cè)裝置，明明蓄電池已經(jīng)失效，但該裝置卻無(wú)法檢驗(yàn)出來(lái)。所以，對(duì)于裝置的檢測(cè)結(jié)果不能完全依賴(lài)，只能起參考作用。放電試驗(yàn)是全面徹底地對(duì)電池內(nèi)部備用電源系統(tǒng)的檢查，這種檢測(cè)方法適用于對(duì)單體電池和電池外部電路的故障檢測(cè)。核對(duì)放電法即利用百分之百庫(kù)侖的深度放電，進(jìn)行全面放電的容量測(cè)試，這是最直接的方法，并且放電的電流、電壓精度極高。不論是進(jìn)行在線檢測(cè)還是離線檢測(cè)，都要進(jìn)行備用電源的防范設(shè)置，這是系統(tǒng)安全的保證。電導(dǎo)測(cè)量法，因其使用的測(cè)量?jī)x是交流法，只適用于一般的維護(hù)。

6結(jié)論

變電站蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常應(yīng)用，能增強(qiáng)對(duì)變電站相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)管理，實(shí)現(xiàn)蓄電池智能化管理，為無(wú)人值守站點(diǎn)蓄電池的維護(hù)提供幫助。蓄電池運(yùn)行過(guò)程中各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)能為直流系統(tǒng)的工作提供保證，提高其維護(hù)水平，保障了電網(wǎng)電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]葛萃輝，林錦峰.換流站（變電站）蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].科技風(fēng)，2019（33）：32+43.