探討直流電源系統(tǒng)蓄電池巡檢技術(shù)

何康杰

（南方電網(wǎng)深圳供電局有限公司 寶安供電局沙井供電分局，廣東深圳 518000）

0.引言

蓄電池巡檢工作具有一定的必要性，一方面，可以保障蓄電池運行的穩(wěn)定性，對蓄電池故障進行全面的判斷。另一方面，能夠及時發(fā)現(xiàn)故障問題，避免故障造成嚴重的影響，使故障問題的應(yīng)對更加的有效。巡檢過程由蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)進行完成，具有持續(xù)監(jiān)測的工作，對蓄電池狀態(tài)進行實時判斷，保障蓄電池的運行質(zhì)量。

1.直流電源系統(tǒng)蓄電池巡檢的重要性

蓄電池是電力系統(tǒng)的重要組成部分，如圖1所示，有著可靠的工作性能，需要對其做好巡檢工作，使其能夠運行穩(wěn)定。在市電電源中斷后，蓄電池可以維持系統(tǒng)繼續(xù)供電，保障系統(tǒng)的供電狀態(tài)。蓄電池巡檢的重要性主要體現(xiàn)如下：第一，蓄電池對環(huán)境溫度具有較高的要求，需要采用恒溫控制方式。通過巡檢方式，可以及時對環(huán)境溫度進行檢測，使環(huán)境溫度能夠滿足蓄電池的需要，能夠有效延長蓄電池使用壽命。第二，蓄電池運行時會產(chǎn)生易燃易爆氣體，將會對現(xiàn)場的安全性造成影響，因而需要對現(xiàn)場進行巡檢，對氣體進行迅速處理，進而提供有效的安全保障。第三，有助于蓄電池運行狀態(tài)的監(jiān)測，如電量、故障等，可以根據(jù)巡檢結(jié)果產(chǎn)生報警，提高工作人員技術(shù)進行檢修和維護，保障蓄電池具有良好的工作狀態(tài)[1]。

圖1 直流電源蓄電池

2.直流電源系統(tǒng)蓄電池巡檢技術(shù)分析

2.1 蓄電池巡檢方法

2.1.1 電壓檢測

電壓是蓄電池的基本屬性，需要做好電壓的檢測工作，確保蓄電池工作的穩(wěn)定性。電壓檢測主要分為2個方面：（1）過壓檢測。防止蓄電池發(fā)生擊穿現(xiàn)象，對蓄電池造成損傷。（2）欠壓檢測。避免蓄電池出現(xiàn)硫化現(xiàn)象，損壞電池。蓄電池使重要的供能狀態(tài)，對電壓具有較高的要求，檢測時將電壓表兩端接于電源兩端，這樣便可以對蓄電池進行電壓檢測。以容量12V20AH的蓄電池為例，通常情況下，過壓值為14.4V，欠壓值為10.5V。當電壓值超過14.4V時，則視為蓄電池為過壓情況；當電壓值低于10.5V時，則視為蓄電池欠壓。蓄電池過壓、欠壓一般采用自動檢測的方式，可由巡檢監(jiān)控系統(tǒng)自動進行檢測。通過這種方式，能夠提高電壓檢測的效率，對直流電源系統(tǒng)進行實時保護，使蓄電池電壓具有穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.1.2 充放電電流檢測

蓄電池工作過程中存在著過負載、過電流等問題，需要從充電方面進行檢驗，應(yīng)做好電流檢測工作。蓄電池能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能與電能的反復(fù)轉(zhuǎn)化，其中伴隨著反復(fù)充放電的過程，隨著使用時間的增加，蓄電池的性能將會逐漸下降，導(dǎo)致充放電電流出現(xiàn)不穩(wěn)的現(xiàn)象。如圖2所示，通過充放電檢測，可以對蓄電池運行狀態(tài)進行判斷，防止蓄電池出現(xiàn)充放電過度的情況，進而解決蓄電池的隱患問題。充放電電流采用電流傳感器進行檢驗，可以提高電流檢測的精度，有助于在線檢測工作的實現(xiàn)，使其能夠融入到巡查監(jiān)控系統(tǒng)中，保障蓄電池運行穩(wěn)定。充放電檢測時間一般為5min～10min，在充放電電流檢測的同時，還需要對蓄電池剩余容量進行檢驗，確定蓄電池充放電狀態(tài)是否正常，提高充放電檢測的有效性。另外，通過電壓、電流等數(shù)據(jù)可以得到充放電曲線，有助于蓄電池功能的全面判斷，檢驗蓄電池的功能狀態(tài)[2]。

圖2 蓄電池充放電檢測

2.1.3 溫度檢測

蓄電池具有較高的溫控要求，一旦溫度過高將會導(dǎo)致蓄電池直接燒毀，對蓄電池造成嚴重的危害。溫度控制主要包含2個方面：一方面，環(huán)境溫度。蓄電池工作過程中，需要與環(huán)境溫度進行補償，向環(huán)境中散發(fā)熱量。一旦熱量不能及時得到散發(fā)，將會導(dǎo)致蓄電池溫度持續(xù)升高。另一方面，表面溫度。蓄電池表面溫度對蓄電池狀態(tài)具有較大的影響，在工況變化的條件下，蓄電池內(nèi)阻將會發(fā)生變化，使其需要額外進行功率的消耗，進而導(dǎo)致表面溫度的增加。蓄電池采用溫度傳感器進行檢測，并且需要與測溫模塊相結(jié)合，構(gòu)建完善的測溫條件，有助于溫度實時檢測的實現(xiàn)。通常情況下，當表面溫升大于8℃時，蓄電池將會發(fā)生損壞，因而需要做好溫度的控制工作，對其進行嚴格的溫度檢測，避免蓄電池由于溫度過高而發(fā)生損壞。

2.2 蓄電池巡檢設(shè)計

2.2.1 巡檢目標

蓄電池巡檢目標較多，需要逐一進行實現(xiàn)，提高巡檢設(shè)計的完善性。蓄電池巡檢監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)的重要方式，需要合理地進行設(shè)計，對蓄電池進行持續(xù)化地保護。蓄電池一般安裝在配電柜的內(nèi)部，并且應(yīng)放置在保護裝置的內(nèi)部，降低外界環(huán)境對蓄電池的影響。蓄電池巡檢目標包括電壓、電流、溫度等，應(yīng)圍繞巡檢目標對巡檢監(jiān)控系統(tǒng)展開設(shè)計，提高巡檢問題解決的針對性。為了對巡檢目標進行檢測，需要做好硬件的應(yīng)用設(shè)計，主要圍繞兩方面進行展開：一方面，檢測設(shè)計。對巡檢目標進行檢測，如測溫模塊、容量計算模塊等，使巡檢目標得到有效采集；另一方面，控制設(shè)計。對直流電源系統(tǒng)進行控制，保障蓄電池運行的穩(wěn)定性，如聯(lián)動風扇模塊的使用，可以對蓄電池溫度進行調(diào)節(jié)，進而提高蓄電池的工作狀態(tài)。

2.2.2 巡檢方案

為了保障蓄電池巡檢過程的穩(wěn)定性，需要合理對巡檢方案進行設(shè)計，對直流電源系統(tǒng)進行全面檢測。在巡檢方案中，采用雙平臺監(jiān)控方式，雖然會增加一定的檢測成本，但卻可以提高巡檢結(jié)果的可靠性。同時，需要注意巡檢方案的模塊擴展，采用多路I/O的控制形式，提高對傳感設(shè)備的管理效果。以溫濕度巡檢方案為例，如圖3所示，以溫濕度傳感器作為檢測設(shè)備，用于實現(xiàn)溫濕度的檢測。在控制模塊的作用下，溫濕度將會通過網(wǎng)關(guān)進行傳遞，分別傳遞給兩個平臺，即南方全域物聯(lián)網(wǎng)和東莞物聯(lián)網(wǎng)平臺，使平臺的控制效果更加得全面。而且，采用8路拓展模塊與控制模塊進行連接，可以實現(xiàn)門禁、水浸、煙禁等傳感器的控制，進而對蓄電池環(huán)境的溫濕度進行調(diào)節(jié)，為蓄電池提供良好的工作環(huán)境。

圖3 蓄電池巡檢方案

2.2.3 巡檢設(shè)計

巡檢監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計較為復(fù)雜，需要應(yīng)用到較多的軟硬件設(shè)備，應(yīng)嚴格地進行設(shè)計，保障系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括主控單元CPU、顯示屏、RS485通訊接口等。在主控單元CPU的作用下，可以保障系統(tǒng)能夠快速地工作，提高監(jiān)控效果的穩(wěn)定性。通過顯示屏可以對巡檢結(jié)果進行顯示，對蓄電池運行狀態(tài)進行實時判斷。在顯示屏中，需要對蓄電池的電壓、電流、容量等信息進行顯示，使巡檢效果更加的直觀，使蓄電池具有良好的運行狀態(tài)。RS485通信接口是實現(xiàn)總線控制的重要方式，使巡檢監(jiān)控系統(tǒng)具有較強的總控能力，對傳感設(shè)備進行全面地控制，再結(jié)合巡檢系統(tǒng)的控制模塊，對蓄電池的工作狀態(tài)進行調(diào)節(jié)，進而保障蓄電池運行的穩(wěn)定性，同時提高系統(tǒng)的巡檢性能[3]。

2.3 蓄電池巡檢模塊

蓄電池巡檢模塊需要具有較強的聯(lián)動效果，對蓄電池狀態(tài)具有良好的判斷能力，對蓄電池工作狀態(tài)進行自動調(diào)節(jié)，保障巡檢工作的可靠性。巡檢模塊對電壓、電流、溫度應(yīng)具有調(diào)控能力，為了實現(xiàn)該功能，需要做好軟硬件的支持工作，保障模塊設(shè)計的合理性。以測溫模塊為例，由溫度傳感器對蓄電池溫度進行檢測，再由控制模塊采取相應(yīng)的控制策略，最后對風扇模塊進行調(diào)控，這樣便可以對蓄電池的溫度進行調(diào)控，使蓄電池具有正常的溫度狀態(tài)，使其具有良好的溫度控制效果。通過這種聯(lián)動調(diào)節(jié)的方式，能夠促進降溫功能的實現(xiàn)，提高控溫效果的有效性，保障巡檢模塊的工作性能。為了提高巡檢模塊的控制效果，巡檢模塊需要與云平臺建立連接，對蓄電池運行數(shù)據(jù)進行實時傳遞，提高對巡檢模塊的控制效果。

2.4 蓄電池巡檢報警

蓄電池巡檢監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有故障報警功能，能夠?qū)收戏治鲞M行自動分析，使工作人員能夠及時對故障進行處理。對該功能進行實現(xiàn)時，需要注重軟硬件的結(jié)合，提高蓄電池數(shù)據(jù)處理的有效性。在硬件方面，需要實時對蓄電池運行狀態(tài)進行采集，由控制模塊將運行數(shù)據(jù)上傳到軟件系統(tǒng)中，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，便于對數(shù)據(jù)進行對比，判斷數(shù)據(jù)是否滿足報警條件。同時，報警信息需要存儲在報警表中，對報警信息進行記錄，使報警信息可以在報警界面中進行顯示，便于對報警記錄進行查詢。在巡檢報警的作用下，能夠?qū)收霞皶r進行排查，降低故障對蓄電池的影響，防止故障問題進一步擴大，對蓄電池造成較為嚴重的危害。通過巡檢報警可以對故障位置進行判斷，便于對蓄電池故障信息進行分析，進而提高故障的解決效率。以充放電檢測為例，需要每隔5min對蓄電池充放電電流進行檢測，并且對電池的容量進行統(tǒng)計，將數(shù)據(jù)記錄保存30d以上，進而對充放電的歷史記錄進行查詢，提高充放電巡檢分析的全面性。

2.5 蓄電池巡檢故障

蓄電池故障原因較多，采取巡檢工作較為重要。蓄電池故障主要故障如下：（1）極板腐蝕。蓄電池具有一定的使用壽命，隨著時間的推移，極板將會逐漸發(fā)生腐蝕，因而在巡檢過程中，需要對極板的腐蝕情況進行判斷，避免對蓄電池的充放電能力造成影響，導(dǎo)致蓄電池無法正常使用。一旦極板出現(xiàn)損傷，則需要對極板進行更換，保障蓄電池能夠穩(wěn)定工作。（2）水的損失。蓄電池充放電過程中，將會伴隨著氣體的產(chǎn)生，造成水分出現(xiàn)損失，導(dǎo)致蓄電池的性能下降。而且，負極板會發(fā)生硫化現(xiàn)象，導(dǎo)致極板的活性下降，影響蓄電池的使用壽命。（3）蓄電池熱失控。隨著蓄電池使用過程的進行，內(nèi)阻損耗會逐漸增加，產(chǎn)生額外的功率消耗，導(dǎo)致蓄電池的熱量持續(xù)升高，影響蓄電池的穩(wěn)定工作[4]。

2.6 蓄電池巡檢維護

當蓄電池發(fā)生故障后，需要及時進行處理，對其展開維護工作，降低故障對蓄電池的影響。蓄電池主要維護工作如下：第一，需要對蓄電池室溫進行控制，通過巡檢監(jiān)控系統(tǒng)對室溫進行調(diào)節(jié)，使蓄電池溫度能夠恢復(fù)到正常狀態(tài)，降低溫度對蓄電池的損傷。第二，定期進行蓄電池充放電工作，對其運行狀態(tài)進行判斷，降低蓄電池發(fā)生故障的風險。第三，對蓄電池電壓進行持續(xù)檢測，確保無過壓、欠壓等情況出現(xiàn)，降低蓄電池發(fā)生損傷的概率。在確定蓄電池存在故障后，需要及時進行更換，一般采用通電更換的方式，提高操作的安全性。

3.結(jié)語

為了使蓄電池正常工作，需要合理對巡檢監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計，使巡檢技術(shù)得到完善的應(yīng)用，對蓄電池進行全面地監(jiān)測，使蓄電池能穩(wěn)定地運行。蓄電池故障原因較多，需要嚴格做好排查工作，積極對蓄電池采取維護措施，進而提高直流電源系統(tǒng)的安全性，對蓄電池工作狀態(tài)進行有效地調(diào)控，提高蓄電池的使用壽命。