基于大數(shù)據(jù)和云平臺的蓄電池智能在線維護新技術(shù)

胡海洋 楊忠亮 岑凱辛

摘要：本文通過梳理直流電源運行維護現(xiàn)狀，結(jié)合電力系統(tǒng)特點，提出了將變電站蓄電池逆變的交流電通過交流負載消耗，實現(xiàn)蓄電池逆變式放電，在線遠程自動進行核容維護新技術(shù)，并簡單闡述其設(shè)計體系，實現(xiàn)蓄電池組遠程核容放電維護管理。

關(guān)鍵詞：蓄電池;核容;智能;變電站

引言

目前，對蓄電池的定期核容放電完全是人工操作，工作人員到現(xiàn)場安裝放電設(shè)備、接線等，增加了人為操作失誤造成蓄電池短路，充電設(shè)備燒毀等嚴重的安全生產(chǎn)事故的機率。同時放電時間長，現(xiàn)場也耗費測試人員人力和時間，增加了安全隱患的概率。另外，傳統(tǒng)的人工放電設(shè)備是以發(fā)熱電阻為主的假負載，長達10小時放電過程，全部以熱能消耗，極大的浪費了能源，噪音，熱量也給現(xiàn)場環(huán)境造成影響，特別是假負載一旦有問題，立馬造成電阻絲的熔斷燒毀，極易引起火災(zāi)安全事故。

近年來，從直流電源維護研討來看，電力系統(tǒng)，將節(jié)能環(huán)保、高效、節(jié)省人力的蓄電池在線維護方式作為今后重要的研究與實踐內(nèi)容，因此變電站蓄電池逆變式放電，遠程人工智能進行核容維護，將蓄電池逆變的交流電通過交流負載消耗，是實現(xiàn)蓄電池組遠程核容放電維護，人工智能管理重要手段。

一、新技術(shù)研究基本原理及采用的技術(shù)方案

新技術(shù)設(shè)計了蓄電池智能在線維護系統(tǒng)，包括遠程控制終端、變電站端、通信方式三個部分，采用蓄電池組不脫離母線，饋網(wǎng)放電等方式，實現(xiàn)了蓄電池智能在線維護新技術(shù)應(yīng)用和直流系統(tǒng)的智能運維，利用專有大數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)測模塊實時采集數(shù)據(jù)，結(jié)合智能電池檢測先進技術(shù)，將人工放電維護升級為自動放電模式“遠程控制放電系統(tǒng)”，通過建立遠程控制平臺和APP開發(fā)，為遠程控制提供基礎(chǔ)條件，同時設(shè)計了饋網(wǎng)逆變器替代電阻式假負載，逆變電能反饋到本地交流電網(wǎng)，為本地負載消耗，設(shè)計了三態(tài)輸出充電機，即所述的充電機具有三態(tài)式電壓（放電狀態(tài)充電機有電流的輸出，核容充電機無電流的不充不放狀態(tài)的輸出，以及充電狀態(tài)的輸出），可結(jié)合電壓調(diào)整裝置，實現(xiàn)母線的降壓目的，為蓄電池在線放電創(chuàng)造條件。針對蓄電池遠程控制放電熱失控，每節(jié)電池的電極敷設(shè)測試線，安裝數(shù)字溫度監(jiān)控傳感器，實時監(jiān)控單體電池溫度。一旦溫度異常，核容控制器自動停止放電，同時采用同步攝像監(jiān)控方式，放電過程全程監(jiān)控，保證放電安全。

二、蓄電池智能在線維護系統(tǒng)總體框架設(shè)計

基于逆變器輸出功率以及變電站的最大交流直流負荷容量，建立交流逆變、直流供電以及放電假負載的補償式放電結(jié)構(gòu)，以電池容量檢測數(shù)據(jù)為支撐，建立放電安全控制策略及遠程控制放電系統(tǒng)。

（一）放電安全控制策略及遠程控制放電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓撲

如圖1-1所示，為蓄電池遠程控制放電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。

（二）遠程控制端

遠程控制端包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理員PC終端、用戶PC終端、移動終端等設(shè)備。

（三）變電站端

變電站現(xiàn)場主要包括：核容控制器，母聯(lián)保護裝置，電壓調(diào)整裝置，饋網(wǎng)逆變器、測試終端等設(shè)備。

母聯(lián)保護裝置并聯(lián)在原有手動母聯(lián)開關(guān)上，電壓調(diào)整裝置串聯(lián)在充電機輸出與直流母線之間。

（四）通信方式

（1）遠程控制端各設(shè)備主要通過LAN互聯(lián)，移動終端通過專網(wǎng)的無線GPRS與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器互聯(lián)。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)器與變電站核容控制器采用LAN以及專網(wǎng)GPRS相互通訊。

（3）核容控制器與饋網(wǎng)逆變器、充電機采用串口RS232/485通信，蓄電池測試終端與核容控制器之前采用電力線載波通信。

（4）核容控制器通過開關(guān)量I/O輸出接口控制母聯(lián)保護裝置以及電壓調(diào)整裝置。

四、遠程放電系統(tǒng)控制策略

（一）遠程控制放電程序化流程

如圖2-1所示，為遠程控制放電總進程，遠程放電系統(tǒng)是自動智能化系統(tǒng)，整個放電過程自動執(zhí)行以下幾個進度：蓄電池內(nèi)阻檢測→開關(guān)狀態(tài)檢測→預(yù)放電→核容放電→蓄電池充電幾個進度，充電完成，進入浮充狀態(tài)時刻，標志整個核容過程結(jié)束。

自動放電是基于實時的蓄電池狀態(tài)監(jiān)控，溫度監(jiān)控，一旦有異常現(xiàn)象，就跳出當前進度，自動終止放電。

（二）遠程放電系統(tǒng)控制策略

五、遠程控制+移動查看多媒介系統(tǒng)

遠程控制平臺基于PC機應(yīng)用編程（Java或者C#）以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的控制與數(shù)據(jù)管理平臺。移動終端采用Android操作系統(tǒng)進行APP開發(fā)，輔助用于隨時隨地的數(shù)據(jù)查看。

（一）通訊接口及通訊協(xié)議

智能集中控制器與被控設(shè)備的控制信號發(fā)送方式（RS485），智能集中控制器與監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)信號傳輸協(xié)議（RS485、RS232），智能集中控制器與遠程控制平臺通訊協(xié)議（LAN），智能集中控制器與無線終端的數(shù)據(jù)通訊（WIFI、GPRS）。利用電池本體及連線，應(yīng)用電力線載波技術(shù)，采用OFDM-PRIME協(xié)議，實現(xiàn)電池信息的互通互聯(lián)。

（二）遠程自動放電對蓄電池診斷

專有大數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)測模塊實時采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)放電過程電池的狀態(tài)診斷等，將傳統(tǒng)人工維護巡檢，放電維護電池升級為“遠程自動放電”。

六、結(jié)論

通過交流逆變器向本地電網(wǎng)輸電達到對蓄電池組定期放電的自動放電維護目的，將傳統(tǒng)純?nèi)斯し烹娋S護升級為多種放電模式的“遠程控制放電系統(tǒng)”，結(jié)合智能電池檢測先進技術(shù)，實現(xiàn)蓄電池組遠程核容放電維護管理，顯著地提高蓄電池日常維護的自動化、智能化技術(shù)水平，節(jié)省人工成本，提高維護工作質(zhì)量，保障直流電源系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，推動智能變電站安全可靠運行。