淺述智慧云蓄電池管理系統在變電站中的應用

張利娟 張志榮

摘要：隨著電網的發展，蓄電池作為變電站直流設備供電電源，直接關系到變電站正常運行和供電安全。但是變電站交直流一體化電源系統在實際運用中，蓄電池容易出現老化失容、熱失衡等問題，如果不能及時發現和維護，就會對供電安全和穩定造成不利影響。為了提升對變電站蓄電池的運維管理，解決傳統監測系統的檢測功能不足，以及安裝接線煩冗等問題，本文提出一套智能的專家型的電池管理診斷系統，以滿足當前變電站中對蓄電池的監測與維護管理要求。

關鍵詞：蓄電池;在線維護;監控管理;變電站

引言

蓄電池組在變電站直流供電系統中發揮著重要作用，其穩定性、可靠性對于變電站電力設備的安全運行有非常重要意義。實現電力設備智能感知是建設電力物聯網的重要一環，然而現行大部分蓄電池在線監測裝置只能監測電壓、溫度等單一數據，缺乏統一的數據處理和診斷分析，有時甚至處于脫機狀態，導致蓄電池組黑箱運行。基于此，本文中介紹一種智能蓄電池管理系統，既能夠彌補傳統電磁監測系統功能不足，又能夠對蓄電池狀態、內阻和故障進行分析，使蓄電池使用壽命得到延長，并確保供電安全和穩定。

1變電站蓄電池傳統監測現狀

目前在變電站直流電源系統中，大部分使用維護工作量比較小、可靠性較高的蓄電池，如閥控式鉛酸蓄電池。實際使用過程中也會受到充電不足、不及時放電等因素影響，導致蓄電池出現硫化情況。對于變電站維護人員來說，定期人工維護只能通過手持或者傳統在線監測設備檢測電壓值、電流值、溫度值等進行參考判斷，不能有效解決運行風險。在很多變電站，特別是地理位置相對偏僻的站點，使用的是以電壓監測功能為主的較為簡單的電池監測系統，通過下載本地存儲數據，從電壓異常或者溫度異常來做簡單判斷，并未分析異常的本質。沒有有效的運維管理，使得電池使用壽命大打折扣。長期維護實踐表明，有些電池是可以通過維護修復來繼續使用的，而不是粗暴的整組更換了之，造成不必要的浪費。

2蓄電池在線監測系統特點

蓄電池在線監測系統得到的監測數據具有高度精細化，影響蓄電池穩定運行不僅僅電池本身狀態，還涉及直流系統的其他相關設備。為實現精細化運維，本系統監測數據包括蓄電池組端電壓、組端電流、單體電壓、單體內阻、單體容量、蓄電池組正負極溫度、環境溫度、紋波系數;以及充電裝置輸出電壓、電流、充電裝置輸入電壓、穩壓精度、穩流精度、紋波系數、均流系數;直流母線電壓、電流;饋電屏饋線支路對地電阻、對地電壓等等。

系統能夠全面顯示狀態異常及告警信息，如蓄電池組電壓異常（充電過壓、欠壓或放電欠壓）、單只蓄電池電壓異常、蓄電池溫度異常、環境溫度異常、蓄電池組輸出斷路器脫扣、流饋線斷路器脫扣總告警、饋線開關狀態、直流母線電壓異常（過壓、欠壓）、直流母線絕緣異常（絕緣電阻降低或接地）、交流進線電源異常、交流母線電壓異常、交流輸入電源異常（過壓、欠壓、缺相、零線故障）、高頻整流模塊異常（輸入輸出保護告警或故障）、直流饋線斷路器脫扣總告警、饋線開關狀態;支路絕緣異常、監控裝置故障等等。通過此在線監測系統能夠精準定位故障，排除隱患，保障安全基于多頻點交流放電法檢測技術，檢測單體電池電壓、極柱溫度、內阻（極化內阻和歐姆內阻）、極化電容等，異常情況系統報警;快速定位故障與落后電池，預留維護準備時間。

3智慧云蓄電池管理系統應用

3.1系統開發

蓄電池智能在線維護監控管理系統開展的功能主要表現為：對脈沖除硫、均衡維護、監測保護等蓄電池維護技術進行應用，可確保蓄電池各節電池充電更加均衡，蓄電池使用壽命也會得到延長，同時整組電池供電能力也會得到顯著提高;在工作機制方面采用多路輸出方法，既能夠避免對站點其他設備正常運行構成威脅，又能夠確保蓄電池維護效率和效果;對蓄電池網絡監控功能和在線維護功能有效結合起來，達到網絡監控維護一體化效果;對蓄電池智能維護監控平臺進行開發和建立，不但對蓄電池信息進行網絡化管理，還能夠對蓄電池在線維護情況和效果進行詳細分析，針對存在的問題也能夠及時發現和快速處理。

3.2系統構成

蓄電池智能在線維護監控管理系統主要由在線維護儀、服務器、網管平臺3部分構成，具體表現為：①蓄電池在線維護儀。主要安裝在蓄電池所在變電站站點，通過對站點供電狀態、電池組端壓等參數采集，然后將這些參數傳送到給服務器端，再通過接收服務器發送各項指令對充電電壓和除硫脈沖進行輸出，以達到在線除硫維護和均衡充電目的;②服務器。該項系統服務器主要使用外網設備，通過將其與蓄電池在線維護儀發送模塊相互連接起來，既能夠實現電池運行參數及時采集和發送，又能夠通過服務器傳送控制指令，進而達到數據雙向傳輸效果;③網管平臺。主要安裝在服務器當中，并負責界面顯示、數據分析等工作，可以實現蓄電池各項參數實時查看、問題分析、維護指導等功能。

3.3系統硬件及功能

①在線維護功能實現。由于該項系統硬件設備主要為蓄電池在線維護儀，并且應用于單體電池為2V的蓄電池組，通過將輸出線與電池組單體電池正負極柱進行分別連接，進而發揮脈沖除硫、均衡維護和檢測保護作用。其中在脈沖除硫環節主要是對電池特性進行恢復，而均衡維護環節則是阻止電池再次出現硫化狀態，而通過檢測保護就能夠使蓄電池始終處于安全運行狀態當中，電池組整體性能也就會得到顯著提高。

②電池數據采集功能實現。對蓄電池總電壓進行采集主要通過輸出接口得以實現，通過設備內部溫度傳感器則可對蓄電池溫度進行采集，然后結合所采集的蓄電池供電狀態信息就能夠對電池電流變化情況加以掌握，并對站點是否處于停電狀態進行綜合判斷。

③設備級聯功能實現。由于單臺蓄電池只能夠對24節電池進行管控，一旦超出管控數量就需要對設備級聯接口進行拓展，如某變電站蓄電池為2V/108節，這時候就可通過1號設備對前24節電池進行管理和控制，2號設備對其余12節電池進行管控，在完成類推后通過級聯接口對電池參數進行采集，然后匯集到1號設備，最后通過GPRS/3G模塊就能夠將這些匯總信息傳送到系統服務器端，見圖1。

3.4系統軟件及功能

在系統服務器中涉及的軟件有操作系統、采集軟件、數據庫和維護系統。其中操作系統是服務器各項軟件正常運行的重要保障;采集軟件則可對各站點上傳數據進行接收，同時下發服務器相關控制指令;通過數據庫軟件則可對所接收信息進行儲存;維護系統可對站點上傳數據進行顯示、分析和統計，以達到蓄電池運行狀況實時了解目的，針對蓄電池存在的運行問題也能夠及時發現。實際操作時，可利用雙服務器網絡結構（見圖2），并在每臺服務器中安裝上述軟件，通過廣域網靜態IP地址，服務器可以與外界進行有效連接，蓄電池也可通過GPRS/3G模塊，實現與服務器正常通信，而維護人員也能夠利用本地瀏覽器，對所在轄區蓄電池組開展實時查看和運行維護工作。

4結束語

智慧云蓄電池管理系統在變電站中的應用，對整個變電站直流電源系統功能定位及運維需求獲得更詳細的產品需求性理解和技術思考，蓄電池管理系統可作技術的部分拓展，滲透到變電站站用交直流一體化成套系統設備和服務，分散產品市場風險，提高服務競爭力。