蓄電池遠程維護設備的充放電方法

賈 平，周鴻喜，楊 洪，楊鴻珍，李 揚

（1.國家電網有限公司信息通信分公司，北京 100761；2.國網浙江省電力有限公司信息通信分公司，浙江 杭州 310026）

0 引 言

隨著人們對于電力需求的不斷增加，蓄電池在電力系統的地位也越來越重要，直接影響著電力系統的正常運行。目前，對蓄電池性能檢測主要是通過對蓄電池的定期充放電，實現對蓄電池的遠程設備充放電，有利于減少人力成本的投入，實現對蓄電池性能的實時監測。因此，實現蓄電池遠程維護設備的充放電系統，是保證蓄電池穩定運行的重要措施[1]。

1 實現蓄電池遠程維護設備充放電模式的優越性分析

1.1 提高安全性

當前，隨著電力行業的發展，對于電力的需求越來越多。實現蓄電池的遠程維護設備充放電模式，能夠滿足當前的電力發展需求，特別是在進行電力運行維修和調試過程中，具有較高的優越性。實現蓄電池遠程維護設備的充放電模式，可以有效提高電力運行過程中的安全性，因為可以實現遠程監控且不需要人進行值守，所以能夠及時發現電力系統運行過程中出現的各種問題和故障，及時上報解決，有效提高電力系統運行的安全性。如圖1所示。

1.2 提高工作效率

實現蓄電池遠程維護設備的充放電模式，可以有效提高工作人員的工作效率。實現遠程監控后，不僅可以減少人力的投入，降低電力系統的運行成本，還可以準確及時地發現問題，有效提高工作人員的效率。比如，在放電一組時，需要耗時8 h；充電一組時，需要耗時10 h。所以，一般情況下，充放電需要耗時18 h，傳統模式下工作人員在現場工作需要耗時20 h，而實現遠程充放電模式后在現場工作的時間只需要1 h，大大提高了工作人員的工作效率。

圖1 蓄電池的工作原理

1.3 有利于加強現場人員管理

實現蓄電池的遠程充放電模式后，有利于加強對現場人員的管理。因為管理者可以通過遠程監控來管理和控制現場的工作情況，隨時對現場工作人員進行調度，最大限度地提高對人力資源的利用，有效降低人員成本[2]。

1.4 可實現遠程監控功能的單獨使用

實現對蓄電池的遠程充放電控制后，可以實現對現場的遠程監控。比如，可以實現對現場工作情況的拍照和錄像，實時監控現場工作情況，特別是針對尚未安裝好相關安防設備的新建機房和變電站。

1.5 實現多功能一體化

實現蓄電池的遠程維護設備充放電模式后，可以實現將多個功能集于一體的功能。比如，可以同時實現對電池組的電壓檢測、充放電檢測、視頻監控等，有利于實時監控現場工作情況，有效提高現場的工作質量。

2 蓄電池遠程維護設備充放電模式分析

2.1 系統應用需求分析

實現對蓄電池的遠程充放電控制，主要是解決蓄電池在核對性放電維護過程中出現的電池過充或者是充電不及時的問題。加強對蓄電池充放電的遠程控制，可以對蓄電池的充放電情況進行實時監測，及時發現充放電過程中存在的問題。比如，及時發現性能不佳的單節電池。通過對蓄電池的遠程充放電檢測，可以確定當前電池組的實際容量，保證電力系統的穩定運行[3]。

2.2 系統組成分析

蓄電池的遠程維護設備充放電系統主要有兩個部分組成：主站和分站。主站主要是對各個分站進行統一的管理和控制，分站主要是對蓄電池遠程充放電中的多個單元進行實時監控。系統在運行過程中，工作人員可以通過主站的平臺，對系統中的各項蓄電池核對性放電過程進行控制，通過主站系統控制蓄電池在線維護管理系統的安裝，并且對系統的運行進行管理和控制。工作人員可以通過分站系統實現對蓄電池多個參數的實時采集，對在線內部進行功能測試等多個功能。

蓄電池遠程維護設備充放電系統的硬件系統主要采用插板式結構，軟件采用圖形化的顯示操作截面，利用IP網絡進行組成，結合TCP通信方式實現各個分站之間的連接。

2.3 系統功能分析

實現蓄電池的遠程維護設備充放電模式后，可以實現多個系統功能，包括在線監測功能、在線內阻測試功能、遠程核對性放電功能以及主動均衡維護功能。

第一，可以實現對蓄電池充放電情況的在線檢測，通過在線監測軟件和設備進行蓄電池組電壓、溫度以及單體電池的各個參數進行采集，通過參考具體的參數實現對蓄電池充放電情況的實時監測。此外，系統還可以通過信號變換傳感器采集蓄電池在運行過程中的物理量，并且將物理量數據轉換成電信號，進而輸送到遠程服務器。

第二，采用在線維護系統可以避免傳統在線監測系統中出現的壓降現象，通過在線內組測試方式對蓄電池中的各節電池進行電壓、內阻、溫度等各個數據進行測試。通過RS485的網絡連接方式，將電池的數據信息反饋到主機當中，從而判斷當前蓄電池的運行情況。

第三，通過采用科學的蓄電池剩余容量模型，可以實現對電池組容量的實時檢測。當系統進行遠程核對性放電時，需要進行總電壓、放電時間、單體電壓以及放電容量這四個終止條件的設定。只要蓄電池在放電過程中達到其中一個終止條件，系統就會自動停止對蓄電池的放電操作。所以在進行蓄電池的遠程核對性放電操作時，系統需要閉合電池組和智能并網放電裝置之間的直流接觸器，并且將蓄電池中的直流電轉換成為交流電，從而輸送到電網中實現放電。但是，在直流電轉換成交流電的過程中，可以切斷交流輸出，停止放電操作，保證電力設備的安全穩定運行。

第四，當系統對蓄電池進行在線的管理維護時，可以實現對蓄電池的主動均衡維護功能，當蓄電池處于浮沖狀態時，系統會自動巡檢單體電池的電壓，針對于電壓值地域設定值的電池進行脈沖式充電操作。如果存在過充現象的電池，系統會自動對該電池進行放電操作，保證電池的電壓均衡，提高電池的使用壽命。

3 蓄電池遠程維護設備充放電系統設計分析

3.1 技術方案

蓄電池遠程維護設備充放電系統中的電池組充放電電路中主要包含有三個重要組成部分，開關電源、放電儀以及充電機。如圖2所示。

圖2 電池組充放電電路

3.2 工作步驟

蓄電池遠程維護設備充放電系統在運行時電路工作步驟主要有七個，詳細步驟如下。

第一步，遠程服務需要發送電池組維護預置命令。第二步，充放電終端控制電路需要對電池組的維護預置命令進行解析，從而獲取開關的編碼。第三步，控制電路需要斷開對應的開關ZY1，閉合開關WH1，斷開開關FZ和開關CDJ。第四步，對開關ZY1是否成功斷開進行檢測，對開關WH1是否成功閉合進行檢測，如果兩個開關都成功斷開和閉合后，可以進入到第五步，否則就結束當前的遠程充放電操作。第五步，對電池組進行維護操作，并且將開關FZ進行閉合操作，電池組開始放電。第六步，當電池組完成放電后，需要對開關FZ進行斷開，并且要靜置。第七步，當靜置完成后，需要對開關CDJ進行閉合，電池組開始充電。

結合以上工作步驟，為了檢驗蓄電池是否成功充電，工作人員在充電后可以對電池組的電壓進行檢測，結合檢測結果將充電結構反饋到遠程服務，方便工作人員對蓄電池的充放電流程檢測。通過遠程控制，工作人員可以及時了解電池組是否需要進行維護，在保證工作效率的同時，降低人工成本。

3.3 技術改進

以上技術方案在具體的實施過程中可以結合實際情況進行改進，詳細的技術改進方案如下。

第一，可以在第五步和第六步之間添加一個步驟。當電池組放電時，工作人員可以借此來檢測市電是否正常，如果市電出現異常，工作人員要立刻停止放電操作，并且結束遠程充放電操作，如果市電正常，可以直接進入到第六步。

第二，可以在第七步后添加一個步驟，對主控電路的電流進行檢查，檢查其電流是否小于或者等于0.01C10。當檢測到主控電路的電流小于或者等于0.01C10開始計時，把均充的時間控制在10 min。當均充的時間超過10 min時，需要斷開開關CDJ和開關WH1，閉合開關ZY1，并且進行遠程充放電操作。如果主控電路的電流大于0.01C10，則需要對均充的時間進行判斷，判斷均充的時間是否大于10 h，如果均充的時間超過10 h，需要斷開開關CDJ和開關WH1，閉合開關ZY1，并且結束遠程充放電操作。如果均充的時間小于10 h，需要對電池組進行急需充電，并且重新進入第八步。

第三，需要在第六步中進行靜止，靜止的時間控制在180 min以內，一般情況下靜止的時間是30 min。

第四，電路中的開關ZY1、開關BY1以及開關WH1都應當采用繼電器或者是接觸器，在第四步后應當添加一個步驟，將控制電路的預置失敗信號反饋到遠程服務器，并且結合繼電器和接觸器的狀態對故障點的位置進行判斷，然后再結束遠程充放電操作。當第四步和添加的步驟相互連接在一起時，如果開關ZY1出現斷開失敗或者開關WH1出現閉合失敗的現象，可以直接從第四步進入到添加的步驟。

第五，需要及時將控制電路反饋檢測到的故障點反饋到遠程服務，然后做出恰當的處理。如果檢測出來的故障點是開關ZY1、開關BY1或者開關WH1中其中一個或者十多個時，控制電路則需要將這些故障點對應的開關編號反饋給遠程服務器，工作人員可以根據遠程服務器反饋的信息了解到具體故障點，及時派遣工作人員前往檢測維護，從而提高工作效率。

4 結 論

綜上所述，實現蓄電池遠程維護設備的充放電模式，不僅可以滿足當前的電力需求，還有利于實現對蓄電池的管理和維護，能夠有效延長蓄電池的使用壽命。加強對蓄電池遠程維護設備充放電模式的使用，可以實現對蓄電池運行狀態的實時監控，保證工作人員能夠及時發現系統運行中存在的問題，并且及時處理解決，從而保證蓄電池的正常運行。