蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在獨(dú)山子的應(yīng)用研究

陳暉 沙強(qiáng)益

(1.新疆獨(dú)山子石油化工總廠新聞傳播中心,新疆獨(dú)山子 833600;2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司動(dòng)力公司,新疆獨(dú)山子 833600)

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在獨(dú)山子的應(yīng)用研究

陳暉1沙強(qiáng)益2

(1.新疆獨(dú)山子石油化工總廠新聞傳播中心,新疆獨(dú)山子 833600;2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司獨(dú)山子石化分公司動(dòng)力公司,新疆獨(dú)山子 833600)

蓄電池作為備用電源在電力系統(tǒng)和廣電部門中起著極其重要的作用,在交流電失電或其它事故狀態(tài)下蓄電池組一旦出現(xiàn)問題,對(duì)電力系統(tǒng)而言:供電系統(tǒng)將面臨癱瘓,造成設(shè)備停運(yùn)及其它重大運(yùn)行事故。對(duì)廣電部門而言:計(jì)算機(jī)、非編系統(tǒng)、播出系統(tǒng)等因系統(tǒng)斷電會(huì)造成播出事故,如未及時(shí)處置問題,一旦造成重要數(shù)據(jù)丟失或損壞,將會(huì)給后續(xù)處理造成困難,造成巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。本文主要闡述了蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能及特性,為今后的蓄電池在線監(jiān)測(cè)工作提供借鑒。

蓄電池 內(nèi)阻 在線監(jiān)測(cè)

1 引言

近年來，隨著閥控式密封鉛酸蓄電池(以下簡(jiǎn)稱閥控蓄電池)在電力系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)的廣泛使用，由蓄電池故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。閥控蓄電池由于特殊的閥控式密封結(jié)構(gòu)，使得我們無法準(zhǔn)確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護(hù)”的這一優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電池運(yùn)行管理中的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。在提高電池性能，減少維護(hù)工作量的同時(shí)，如何快捷有效地檢測(cè)出早期失效電池并預(yù)測(cè)蓄電池性能變化趨勢(shì)已成為蓄電池運(yùn)行管理的新課題。目前除了核對(duì)性放電、測(cè)端電壓等常規(guī)維護(hù)檢測(cè)手段外，隨著技術(shù)的發(fā)展一些新的檢測(cè)手段孕育而生，蓄電池在線監(jiān)測(cè)這一新檢測(cè)技術(shù)開始逐步運(yùn)用到電力系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)。

2 蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究的現(xiàn)狀

近年來，國(guó)內(nèi)外有很多公司在從事蓄電池監(jiān)測(cè)方法的研究工作，生產(chǎn)出了很多蓄電池監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，從功能上來說，主要有：監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓，監(jiān)測(cè)蓄電池的內(nèi)阻值，監(jiān)測(cè)蓄電池的工作溫度等。

美國(guó)的Alber公司，生產(chǎn)了世界第一臺(tái)蓄電池檢測(cè)設(shè)備，代表產(chǎn)品BDS-256/MPM-100蓄電池智能監(jiān)控系統(tǒng)是利用內(nèi)阻測(cè)試專利技術(shù)的高級(jí)綜合應(yīng)用。這種系統(tǒng)的獨(dú)特之處是能對(duì)蓄電池存在的任何問題提供早期的預(yù)報(bào)。

瑞士Lem公司的蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池組中各電池的狀態(tài)，而不需要離線測(cè)量，并且數(shù)據(jù)可以及時(shí)上傳到電腦上，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電池組的問題。

臺(tái)灣群菱生產(chǎn)的BCSU-50C蓄電池監(jiān)測(cè)儀，可隨時(shí)測(cè)量及記錄總電壓、總電流、各單體電池電壓等狀況，可通過5-10分鐘短時(shí)間放電預(yù)估電池剩余容量并評(píng)估電池優(yōu)劣，具有蓄電池剩余容量分析的專利技術(shù)。

杭州華塑科技有限公司生產(chǎn)的H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)蓄電池組狀態(tài)，確保了系統(tǒng)的可用性，并能對(duì)電池故障進(jìn)行綜合分析，定位故障電池，預(yù)測(cè)電池維護(hù)及更換時(shí)間。

陜西柯藍(lán)電子有限公司生產(chǎn)的CR-AMS蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用公司的專利直流內(nèi)阻在線測(cè)試技術(shù)，使測(cè)量數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性，測(cè)試過程無須將充電機(jī)與蓄電池組斷開，不影響直流系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3 已實(shí)施蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要點(diǎn)分析

目前，在獨(dú)山子動(dòng)力公司水源中心變、東區(qū)變、西區(qū)變、乙烯總變等16個(gè)變電站安裝了杭州華塑科技有限公司生產(chǎn)的H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在兩年多的使用過程中，讓動(dòng)力公司獲得了最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性和合理性。

3.1 H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要組成

3.1.1 監(jiān)測(cè)單元

5.7英寸STN液晶顯示，帶觸摸屏，能顯示所有的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，并可查詢，通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.1.2 控制單元

控制單元用于站端控制套系統(tǒng)工作，包括數(shù)據(jù)通訊、控制、智能管理分析功能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)完成與遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)交互。控制單元具有人機(jī)交換鍵盤、液晶顯示、重要與一般報(bào)警指示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和通信功能。

3.1.3 采集單元

電壓數(shù)據(jù)采集單元用于電池單體電壓數(shù)據(jù)采集，每個(gè)單元可以同時(shí)采集40節(jié)電池電壓。通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。內(nèi)阻單元用于測(cè)試電池單體內(nèi)阻數(shù)據(jù)，每個(gè)單元測(cè)試1組蓄電池組(每組電池節(jié)數(shù)4～200節(jié))，通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

3.1.4 容量單元

容量單元用于對(duì)蓄電池組進(jìn)行自動(dòng)核對(duì)性放電，兩組蓄電池組可以共用一個(gè)容量單元，通過RS485通信接口與控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。滿足停止條件后自動(dòng)停止并記錄容量及單體電壓數(shù)據(jù)，無需再攜帶放電設(shè)備。

3.2 H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)

H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集并自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)有：電池組總電壓、單體電池內(nèi)阻、單體電池電壓、蓄電池連接條電阻、浮充電流、充放電電流、核對(duì)性放電數(shù)據(jù)、蓄電池溫度、環(huán)境溫度。

3.3 H3G蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特點(diǎn)

3.3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

7*24小時(shí)的預(yù)警監(jiān)控，確保了系統(tǒng)的可用性。

3.3.2 綜合管理分析

精準(zhǔn)的電池故障綜合分析，并定位故障電池，預(yù)測(cè)電池維護(hù)及更換時(shí)間。

3.3.3 報(bào)警功能

報(bào)警可以被分類成重要報(bào)警與一般報(bào)警。

3.3.4 操作日志記錄

可對(duì)用戶的操作以及自動(dòng)內(nèi)阻測(cè)試、設(shè)備復(fù)位等進(jìn)行記錄。

3.3.5 通訊

帶有2個(gè)串口供第三方監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同步監(jiān)控使用，波特率可設(shè)置。支持MODBUS規(guī)約與部頒CDT規(guī)約；支持 LAN、WAN遠(yuǎn)程集中管理。

3.3.6 數(shù)據(jù)保存

站端設(shè)備內(nèi)置大容量存儲(chǔ)空間，可以保存單體電壓歷史記錄、組壓電流歷史記錄、單體內(nèi)阻歷史記錄、分析報(bào)告、操作日志記錄、報(bào)警記錄。

3.3.7 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

所有歷史及報(bào)警數(shù)據(jù)可以通過串口導(dǎo)出，并通過專用的軟件進(jìn)行顯示、編輯及打印。

3.3.8 模塊化

模塊化解決方案具備配置的靈活性，可以為任何系統(tǒng)量身定制。

3.3.9 高安全、高可靠性

采樣端與通訊端采用光電隔離，內(nèi)部一體化設(shè)計(jì)無接線。

3.4 BATTONLINE蓄電池綜合管理分析軟件

系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性對(duì)于整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常重要的，在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)軟件需要面臨服務(wù)器停電或故障、網(wǎng)絡(luò)故障或前端硬件故障等情況，而解決故障并回復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)往往需要專業(yè)人員花費(fèi)大量的時(shí)間，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了確保系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定運(yùn)行，BattOnline使用了多項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)，使系統(tǒng)軟件達(dá)到了“免維護(hù)”的標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)軟件采用了模塊化分布式技術(shù)，可以屏蔽某一點(diǎn)的故障而使系統(tǒng)其它部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦故障恢復(fù)屏蔽自動(dòng)取消。同時(shí)支持多臺(tái)服務(wù)器熱備份，一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障后另一臺(tái)繼續(xù)支持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。而BattOnline系統(tǒng)軟件采用的多層構(gòu)架技術(shù)確保了系統(tǒng)的安全性，阻擋可能的惡意攻擊。在數(shù)據(jù)處理能力方面BattOnline有了很大的提高，單服務(wù)器可以監(jiān)測(cè)500組的蓄電池組。

軟件主要具備以下功能：

(1)遠(yuǎn)程在線集中監(jiān)測(cè)功能。所有數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在服務(wù)器上，通過IE瀏覽器訪問服務(wù)器即可實(shí)時(shí)查看各個(gè)變電站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(2)三級(jí)報(bào)表生成導(dǎo)出功能。可以自動(dòng)生成班組級(jí)、工區(qū)級(jí)、局級(jí)蓄電池運(yùn)行報(bào)表，為蓄電池維護(hù)、更換提供依據(jù)。

(3)各種報(bào)表導(dǎo)出打印功能。可以生成導(dǎo)出各種管理報(bào)表，與現(xiàn)有工作接軌，實(shí)現(xiàn)日常管理自動(dòng)化。

(4)歷史數(shù)據(jù)查詢功能。至少可以查詢1年內(nèi)的所有電壓數(shù)據(jù)、內(nèi)阻數(shù)據(jù)、報(bào)警記錄、分析報(bào)告等。

(5)更直觀的顯示界面。可以通過數(shù)據(jù)表格、柱狀圖、曲線圖等方式顯示數(shù)據(jù)，更直觀。

(6)遠(yuǎn)程參數(shù)修改功能。可遠(yuǎn)程修改站端設(shè)備參數(shù)。

4 已實(shí)施蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)效果

總之，閥控鉛酸蓄電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng)，引起蓄電池失效的原因很多，了解閥控鉛酸蓄電池的工作原理和失效機(jī)理，科學(xué)、合理地對(duì)閥控鉛酸蓄電池進(jìn)行監(jiān)測(cè)與維護(hù)，在安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益上有很重要的意義。

蓄電池綜合參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)管理的運(yùn)用，可以使維護(hù)人員的工作從煩瑣的巡檢工作變?yōu)閷?duì)蓄電池的性能維護(hù)，蓄電池的維護(hù)方式從目前的被動(dòng)方式轉(zhuǎn)到主動(dòng)方式，在管理上有質(zhì)的飛躍；

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)蓄電池的各類工作狀態(tài)，對(duì)于不合理的工況能作出相應(yīng)報(bào)警，避免了對(duì)蓄電池的傷害，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命；

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)蓄電池的性能，對(duì)于個(gè)別性能落后的蓄電池能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免了因個(gè)別蓄電池性能落后引起電池組連鎖損壞；

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)蓄電池的性能，免了盲目更換蓄電池造成的浪費(fèi)；

目前蓄電池廠商生產(chǎn)、銷售的蓄電池，于各種原因，質(zhì)量和性能有很大的差異，完善的蓄電池檢測(cè)手段可以避免采購(gòu)到性能低劣的蓄電池。

5 結(jié)語

伴隨著獨(dú)山子廣電事業(yè)的不斷發(fā)展，蓄電池的使用范圍將越來越大，數(shù)量越來越多，對(duì)蓄電池的維護(hù)不論是從管理的角度出發(fā)還是維護(hù)方式的選擇，及時(shí)推廣應(yīng)用蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還是很有必要的。另外，在蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)推廣的基礎(chǔ)上，我認(rèn)為，蓄電池組還仍然有必要周期性的采用三類不同深度的放電測(cè)試，以達(dá)到維護(hù)蓄電池完全達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)使用要求的目的：

(1)完全放電 電池在投運(yùn)之前應(yīng)進(jìn)行一次100%深度的放電，以確認(rèn)該電池組能滿足設(shè)計(jì)要求。否則，若存在產(chǎn)品本身的質(zhì)量問題，初次測(cè)試到的內(nèi)阻參數(shù)的不準(zhǔn)確性、不合格數(shù)據(jù)的摻入，會(huì)影響到后續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性，放電前應(yīng)該充滿并在浮充狀態(tài)保持一定的時(shí)間。

(2)中等深度的放電 在運(yùn)行一段時(shí)間(新電池二年周期，運(yùn)行達(dá)四年以上的電池應(yīng)一年為周期)后，宜進(jìn)行中等深度指30—50%深度的放電。

(3)周期性的短時(shí)放電 根據(jù)蓄電池應(yīng)用場(chǎng)合選取適合的周期，例如3個(gè)月。一般短時(shí)放電的深度為5%左右。對(duì)保持好蓄電池的良好性能狀態(tài)是有幫助的。

[1] 張昆.蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀.科技論壇,67.

[2] H3G硬件安裝調(diào)試手冊(cè)A0版.杭州華塑加達(dá)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司.