鉛酸電池在線監(jiān)控研究

張環(huán)宇

（中國鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

鉛酸電池具有密封性高、質量穩(wěn)定性高、維護簡單、不易起火爆炸等特點，一直被銀行網(wǎng)點、醫(yī)療機構等領域客戶用來應對市電停電等應急狀況。以鉛酸電池組使用過程中的在線監(jiān)控為切入點，通過增加動態(tài)環(huán)境監(jiān)控設備監(jiān)控單元，研究鉛酸電池的告警信息監(jiān)測及對應告警信息的維護處理方法。監(jiān)控平臺通過對鉛酸電池環(huán)境溫度、放電電流大小、電池組總電壓等信號量的分析監(jiān)測，采用安全、有效的充放電方式,兼顧供電需求和鉛酸電池使用壽命[1]。

1 鉛酸電池監(jiān)控原理

1.1 鉛酸電池簡介

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，且電解液是硫酸溶液的蓄電池。在放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分為硫酸鉛。單只鉛酸電池由正極群、負極群、多孔性隔膜、槽蓋、電解液以及排氣閥6個主要組件組成，通過對多組鉛酸電池的串聯(lián)，滿足對不同的備電、儲能等電力需求。鉛酸電池相比鋰電池具有安全系數(shù)高、不易爆炸以及方便回收利用等特點，一直是備發(fā)電、儲能產品使用的主流。

1.2 鉛酸電池監(jiān)測信號量分析

鉛酸電池上傳遙測信號量為電池組總電流、電池組總電壓、單體電池電壓、單體電池內阻、單體電池溫度以及單體電池容量等，上傳遙信信號量為環(huán)境溫度告警、單電池電壓越下限告警、單電池溫度越上限告警、單電池荷電狀態(tài)（State Of Charge，SOC）越下限告警、電池組SOC越下限告警以及單電池健康狀態(tài)（State Of Health，SOH）越下限告警等。其中，電池組電壓指電池連接負載后正負極兩端的電壓。在實際使用過程中，隨著負載的變化，放電電流也在一直變化，此時鉛酸電池組的工作電壓也會發(fā)生相應的變化且變化比較大，放電電流的增大會導致正極的二氧化鉛松散脫落，影響蓄電池的使用壽命。蓄電池內阻指電流通過電池內部時受到的阻力，隨著電解液濃度、溫度的不斷變化，內阻在放電過程中也會發(fā)生變化。環(huán)境溫度指鉛酸電池運行場所的溫度，溫度升高時會加速鉛酸電池電極的腐蝕，影響鉛酸電池的使用壽命[2]。

鉛酸電池相關遙信信號量閾值范圍及觸發(fā)條件如表1所示。

表1 鉛酸電池監(jiān)測信號量告警條件

2 鉛酸電池在線監(jiān)控及功能實現(xiàn)

智能化監(jiān)控平臺通過鉛酸電池上報的信號量來實現(xiàn)對鉛酸電池的在線監(jiān)控，進一步提升客戶的運維管理水平。

2.1 監(jiān)控平臺告警管理

監(jiān)控平臺通過上報的信號量，將告警等級劃分為1級、2級、3級，其中1級為緊急告警，2級為重要告警，3級為一般告警。根據(jù)對應告警等級對實際生產過程的告警影響，將告警對應的點位分為待報廢狀態(tài)、待報廢檢測狀態(tài)、待故障處理狀態(tài)以及待觀察狀態(tài)。監(jiān)控平臺不同告警對應的等級如表2所示。

表2 監(jiān)控平臺不同告警對應的等級

客戶根據(jù)平臺產生的告警信息，采取不同的運行維護策略。針對1級告警，監(jiān)控人員需要立刻電話告知客戶領導，并通知維護人員立刻去現(xiàn)場進行處理；針對2級告警，鉛酸電池可能存在報廢的風險，需要有序安排維護人員現(xiàn)場檢測、確定；針對3級告警，鉛酸電池可能存在故障，需要有計劃地安排維護人員現(xiàn)場處理[3]。

2.2 監(jiān)控平臺功能實現(xiàn)

客戶可以登陸監(jiān)控平臺查看實時活動告警信息，通過圖形化、具象化的呈現(xiàn)方式提供鉛酸電池在線監(jiān)控的管理手段[4,5]。以銀行客戶中的北京建行西三旗支行、北京西客站支行的兩個點位為例，分析了當點位發(fā)生單電池SOC越下限告警、單電池電壓越下限告警時的處理情況。點擊活動告警列表，可以查看對應告警的點位名稱、告警名稱、告警等級等相關信息，如圖1所示。

圖1 活動告警監(jiān)控

點擊對應的點位信息，可以查看詳細的告警信息。西客站支行點位信息展示如圖2所示，西三旗支行點位信息展示如圖3所示。

圖2 西客站支行點位信息展示

圖3 西三旗支行點位信息展示

3 結 論

以鉛酸電池組管理為背景，探索一種智能化的鉛酸電池在線監(jiān)控平臺。采用平臺采集電池上報的信號量信息的方式對相關告警進行管理、分級和維護，采用圖像化的可視化管理進行監(jiān)控信息的展示，做到對告警信息、告警影響以及告警維護等方面的信息化管理，解決用戶使用鉛酸電池過程中的維護問題。由于該平臺針對一級告警信息只有彈窗提醒，后續(xù)需要增加響鈴提醒與電話提醒等方式。此外，平臺只抓取了鉛酸電池上報的信號量信息，沒有對鉛酸電池的使用壽命進行預測和判斷，后續(xù)需要有效評估鉛酸電池的健康度情況。