鉛酸電池智能監測的研究及應用

史文琪 王鵬展 金蓉

摘 要：本文首先對在變電站中鉛酸電池使用過程中存在的問題進行分析，分析了鉛酸電池劣化和出現故障的原因，以及可能造成的后果，然后，闡述了蓄電池組在使用過程中維護管理的重要性，最后，提出了鉛酸電池智能維護的方案以及該方案可以實現的功能。

關鍵詞：鉛酸電池；維護；智能監測

隨著電力科技和人工智能的發展，無人值守的智能變電站在電力系統的應用越來越廣泛，而變電站中通常使用的免維修的鉛酸電池，具有需要優良的特性，比如安裝便捷，綠色環保，工作穩定，并于維護等，其提供的直流電源非常適合為變電站中的各類電路系統提供可靠的服務。但鉛酸電池在運行中也可能出現一些故障，[1-2]進而影響變電站正常的運行，因此，做好鉛酸電池智能監控的研究室保證變電站正常安全運行的重要保證。[3]

1 鉛酸電池維護中的問題

（1）維護不當故障、事故頻發。鉛酸電池目前應用于各行各業，對近年來由于蓄電池引起的事故中，主要由于維護不當造成沈陽軍區通信總站的大火事故和國家發展銀行總行積分起火事故。由此可見，鉛酸電池維護對電池的使用有著至關重要的作用。[4]

（2）鉛酸電池管理理念問題。傳統的鉛酸電池的管理認為：供電系統的可靠性=電源/UPS可靠性+蓄電池組的可靠性，在實際的管理中，蓄電池的穩定和可靠程度直接影響到了供電系統的穩定性。因此加強對蓄電池可靠性的研究，理清鉛酸電池管理理念是做好鉛酸電池管理和應用的必要條件。

（3）蓄電池故障的表現。為了更清晰合理的使用蓄電池，明白蓄電池在生產使用中產生故障時的狀態也至關重要，通過研究調查表明，蓄電池出現故障的主要表現在以下幾個方面：①蓄電池組放電時長明顯下降；②個別蓄電池單體放電電壓迅速跌落；③蓄電池單體電壓不均衡；④個別單體蓄電池性能差距明顯；⑤蓄電池電容量下降；⑥蓄電池的內阻值升高；⑦充電蓄電池溫度升高；⑧蓄電池充電不能達到飽和。

2 蓄電池維護的重要性

從以上蓄電池維護中存在的問題和對蓄電池出現故障的表現和原因的分析，可以看出，正確的蓄電池維護理念，準確判斷識別蓄電池故障表現和產生故障的原因是做好蓄電池維護工作的關鍵。

（1）蓄電池端電壓正常≠各單體蓄電池電壓正常。在實際應用供電系統及在線監測系統可以實時檢測蓄電池端電壓，電池組在長期浮充狀態下，很難做到單體電壓的均衡，蓄電池單體的過充過放，會造成UPS系統存在嚴重的安全隱患。

（2）傳統檢測方式≠有效維護保養蓄電池。傳統的蓄電池檢測方式只能發現蓄電池組不均衡及單體蓄電池性能劣化，不能有效針對劣化蓄電池及蓄電池組進行維護及均衡，單體蓄電池劣化問題積累造成熱失控甚至火災。

（3）蓄電池維護。蓄電池維護管理如果缺乏專業技能及充放電管理模式，一般蓄電池一只或幾只單體故障，會造成整組更換，進而產生嚴重的資源浪費。因此在蓄電池維護管理中要做到以下幾點：①按蓄電池規定維護周期進行維護；②做好蓄電池維護數據記錄；③定期對蓄電池進行異常排查；④蓄電池的更換按照標準要求進行更換；⑤控制好蓄電池的使用環境；

蓄電池系統在運行到一定期限需要對蓄電池進行維護，通過有效的蓄電池維護，提高蓄電池安全可靠性，延長使用壽命，減少蓄電池報廢，蓄電池的維護條件如下：①蓄電池超出廠家規定質保期；②蓄電池組電壓不均衡；③蓄電池放電時長為初始時長的50%以下；④蓄電池內阻值為出廠值1.5倍以上。

3 鉛酸蓄電池智能維護方案及功能

（1）鉛酸蓄電池智能監測維護方案。通過以上對鉛酸電池的故障和維護的闡述分析，做好的鉛酸電池的維護，需要處理好以下問題：①蓄電池組中各個單體的電壓、內阻，分析蓄電池組一致性問題，若某只電池性能下降明顯時，可對其進行活化修復，從而恢復電池容量，解決單體電池容量落后問題，延長蓄電池的使用壽命；②實時監測蓄電池組的電壓、充放電電流、蓄電池組剩余容量，單電池電壓、內阻、溫度、劣化因子，完成對蓄電池組運行工況參數的實時在線監測；因此，提出了由管理層、數據通訊層、數據采集層三部分組成鉛酸電池智能維護方案。

（2）鉛酸電池智能維護系統的功能。鉛酸電池智能維護系統主要對于目前鉛酸電池在維護的中問題制定了針對性方案，其功能主要如下：

①蓄電池在線無損修復功能。系統采用智能諧振脈沖技術對單體蓄電池進行維護管理，在線消除蓄電池硫酸鉛結晶并防止新結晶產生，維護過程對蓄電池極板無任何損傷。②蓄電池組在線智能均衡功能系統對單體蓄電池進行在線無損修復后，對單體不均衡蓄電池進行補充充電、放電管理，達到蓄電池組均衡運行。③在線監測功能。系統可針對蓄電池組及單體蓄電池的電壓、電流、內阻、溫度等數據進行在線監測，數據采集快捷準確，同時記錄蓄電池放電過程中不同時段的變化過程，快速甄別性能劣化蓄電池單體。可完全替代蓄電傳統維護方式采用的蓄電池巡檢、內阻及容量檢測等設備，為蓄電池組安全運行管理提供完善的解決方案。④故障報警功能。實時監測蓄電池組及單體蓄電池，發現電池容量、電壓、溫度等超出警戒值即時報警。

4 結語

在當前智能變電站安全生產運行中，鉛酸電池的穩定可靠運行具有重要的作用，做好鉛酸電池的維護管理工作至關重要。因此，在對鉛酸電池的維護管理中，要樹立正確的維護管理理念，同時利用智能處理檢測系統做好鉛酸電池的維護管理，為變電站的安全生產奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]楊俊，胡晨，汪浩，劉晶冰，楊凱.鉛酸電池失效模式和機理分析研究進展[J].電源技術，2018，42（03）：459-462.

[2]邵勤思，顏蔚，李愛軍，張久俊.鉛酸蓄電池的發展、現狀及其應用[J].自然雜志，2017，39（04）：258-264.

[3]鐘國彬，劉新天，何耀，楊亞飛，蘇偉.變電站用鉛酸電池SOH估計[J].電源技術，2016，40（12）：2407-2410.

[4]宋清山，牛鑫，王賓，劉冰洋，段萬普.通信基站電池的在線維護與修復[J].蓄電池，2015，52（02）：79-82.