淺述智慧云蓄電池管理系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用

張利娟 張志榮

摘要：隨著電網(wǎng)的發(fā)展，蓄電池作為變電站直流設(shè)備供電電源，直接關(guān)系到變電站正常運(yùn)行和供電安全。但是變電站交直流一體化電源系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中，蓄電池容易出現(xiàn)老化失容、熱失衡等問題，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)，就會(huì)對供電安全和穩(wěn)定造成不利影響。為了提升對變電站蓄電池的運(yùn)維管理，解決傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)，以滿足當(dāng)前變電站中對蓄電池的監(jiān)測與維護(hù)管理要求。

關(guān)鍵詞：蓄電池;在線維護(hù);監(jiān)控管理;變電站

引言

蓄電池組在變電站直流供電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，其穩(wěn)定性、可靠性對于變電站電力設(shè)備的安全運(yùn)行有非常重要意義。實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備智能感知是建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)的重要一環(huán)，然而現(xiàn)行大部分蓄電池在線監(jiān)測裝置只能監(jiān)測電壓、溫度等單一數(shù)據(jù)，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理和診斷分析，有時(shí)甚至處于脫機(jī)狀態(tài)，導(dǎo)致蓄電池組黑箱運(yùn)行。基于此，本文中介紹一種智能蓄電池管理系統(tǒng)，既能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)電磁監(jiān)測系統(tǒng)功能不足，又能夠?qū)π铍姵貭顟B(tài)、內(nèi)阻和故障進(jìn)行分析，使蓄電池使用壽命得到延長，并確保供電安全和穩(wěn)定。

1變電站蓄電池傳統(tǒng)監(jiān)測現(xiàn)狀

目前在變電站直流電源系統(tǒng)中，大部分使用維護(hù)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(shí)際使用過程中也會(huì)受到充電不足、不及時(shí)放電等因素影響，導(dǎo)致蓄電池出現(xiàn)硫化情況。對于變電站維護(hù)人員來說，定期人工維護(hù)只能通過手持或者傳統(tǒng)在線監(jiān)測設(shè)備檢測電壓值、電流值、溫度值等進(jìn)行參考判斷，不能有效解決運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。在很多變電站，特別是地理位置相對偏僻的站點(diǎn)，使用的是以電壓監(jiān)測功能為主的較為簡單的電池監(jiān)測系統(tǒng)，通過下載本地存儲數(shù)據(jù)，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(zhì)。沒有有效的運(yùn)維管理，使得電池使用壽命大打折扣。長期維護(hù)實(shí)踐表明，有些電池是可以通過維護(hù)修復(fù)來繼續(xù)使用的，而不是粗暴的整組更換了之，造成不必要的浪費(fèi)。

2蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)特點(diǎn)

蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)具有高度精細(xì)化，影響蓄電池穩(wěn)定運(yùn)行不僅僅電池本身狀態(tài)，還涉及直流系統(tǒng)的其他相關(guān)設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)精細(xì)化運(yùn)維，本系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)包括蓄電池組端電壓、組端電流、單體電壓、單體內(nèi)阻、單體容量、蓄電池組正負(fù)極溫度、環(huán)境溫度、紋波系數(shù);以及充電裝置輸出電壓、電流、充電裝置輸入電壓、穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)、均流系數(shù);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(tǒng)能夠全面顯示狀態(tài)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(huán)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(guān)狀態(tài)、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(jìn)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(hù)告警或故障）、直流饋線斷路器脫扣總告警、饋線開關(guān)狀態(tài);支路絕緣異常、監(jiān)控裝置故障等等。通過此在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)定位故障，排除隱患，保障安全基于多頻點(diǎn)交流放電法檢測技術(shù)，檢測單體電池電壓、極柱溫度、內(nèi)阻（極化內(nèi)阻和歐姆內(nèi)阻）、極化電容等，異常情況系統(tǒng)報(bào)警;快速定位故障與落后電池，預(yù)留維護(hù)準(zhǔn)備時(shí)間。

3智慧云蓄電池管理系統(tǒng)應(yīng)用

3.1系統(tǒng)開發(fā)

蓄電池智能在線維護(hù)監(jiān)控管理系統(tǒng)開展的功能主要表現(xiàn)為：對脈沖除硫、均衡維護(hù)、監(jiān)測保護(hù)等蓄電池維護(hù)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可確保蓄電池各節(jié)電池充電更加均衡，蓄電池使用壽命也會(huì)得到延長，同時(shí)整組電池供電能力也會(huì)得到顯著提高;在工作機(jī)制方面采用多路輸出方法，既能夠避免對站點(diǎn)其他設(shè)備正常運(yùn)行構(gòu)成威脅，又能夠確保蓄電池維護(hù)效率和效果;對蓄電池網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能和在線維護(hù)功能有效結(jié)合起來，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控維護(hù)一體化效果;對蓄電池智能維護(hù)監(jiān)控平臺進(jìn)行開發(fā)和建立，不但對蓄電池信息進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，還能夠?qū)π铍姵卦诰€維護(hù)情況和效果進(jìn)行詳細(xì)分析，針對存在的問題也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和快速處理。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成

蓄電池智能在線維護(hù)監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由在線維護(hù)儀、服務(wù)器、網(wǎng)管平臺3部分構(gòu)成，具體表現(xiàn)為：①蓄電池在線維護(hù)儀。主要安裝在蓄電池所在變電站站點(diǎn)，通過對站點(diǎn)供電狀態(tài)、電池組端壓等參數(shù)采集，然后將這些參數(shù)傳送到給服務(wù)器端，再通過接收服務(wù)器發(fā)送各項(xiàng)指令對充電電壓和除硫脈沖進(jìn)行輸出，以達(dá)到在線除硫維護(hù)和均衡充電目的;②服務(wù)器。該項(xiàng)系統(tǒng)服務(wù)器主要使用外網(wǎng)設(shè)備，通過將其與蓄電池在線維護(hù)儀發(fā)送模塊相互連接起來，既能夠?qū)崿F(xiàn)電池運(yùn)行參數(shù)及時(shí)采集和發(fā)送，又能夠通過服務(wù)器傳送控制指令，進(jìn)而達(dá)到數(shù)據(jù)雙向傳輸效果;③網(wǎng)管平臺。主要安裝在服務(wù)器當(dāng)中，并負(fù)責(zé)界面顯示、數(shù)據(jù)分析等工作，可以實(shí)現(xiàn)蓄電池各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)查看、問題分析、維護(hù)指導(dǎo)等功能。

3.3系統(tǒng)硬件及功能

①在線維護(hù)功能實(shí)現(xiàn)。由于該項(xiàng)系統(tǒng)硬件設(shè)備主要為蓄電池在線維護(hù)儀，并且應(yīng)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(fù)極柱進(jìn)行分別連接，進(jìn)而發(fā)揮脈沖除硫、均衡維護(hù)和檢測保護(hù)作用。其中在脈沖除硫環(huán)節(jié)主要是對電池特性進(jìn)行恢復(fù)，而均衡維護(hù)環(huán)節(jié)則是阻止電池再次出現(xiàn)硫化狀態(tài)，而通過檢測保護(hù)就能夠使蓄電池始終處于安全運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中，電池組整體性能也就會(huì)得到顯著提高。

②電池?cái)?shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)。對蓄電池總電壓進(jìn)行采集主要通過輸出接口得以實(shí)現(xiàn)，通過設(shè)備內(nèi)部溫度傳感器則可對蓄電池溫度進(jìn)行采集，然后結(jié)合所采集的蓄電池供電狀態(tài)信息就能夠?qū)﹄姵仉娏髯兓闆r加以掌握，并對站點(diǎn)是否處于停電狀態(tài)進(jìn)行綜合判斷。

③設(shè)備級聯(lián)功能實(shí)現(xiàn)。由于單臺蓄電池只能夠?qū)?4節(jié)電池進(jìn)行管控，一旦超出管控?cái)?shù)量就需要對設(shè)備級聯(lián)接口進(jìn)行拓展，如某變電站蓄電池為2V/108節(jié)，這時(shí)候就可通過1號設(shè)備對前24節(jié)電池進(jìn)行管理和控制，2號設(shè)備對其余12節(jié)電池進(jìn)行管控，在完成類推后通過級聯(lián)接口對電池參數(shù)進(jìn)行采集，然后匯集到1號設(shè)備，最后通過GPRS/3G模塊就能夠?qū)⑦@些匯總信息傳送到系統(tǒng)服務(wù)器端，見圖1。

3.4系統(tǒng)軟件及功能

在系統(tǒng)服務(wù)器中涉及的軟件有操作系統(tǒng)、采集軟件、數(shù)據(jù)庫和維護(hù)系統(tǒng)。其中操作系統(tǒng)是服務(wù)器各項(xiàng)軟件正常運(yùn)行的重要保障;采集軟件則可對各站點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，同時(shí)下發(fā)服務(wù)器相關(guān)控制指令;通過數(shù)據(jù)庫軟件則可對所接收信息進(jìn)行儲存;維護(hù)系統(tǒng)可對站點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析和統(tǒng)計(jì)，以達(dá)到蓄電池運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)了解目的，針對蓄電池存在的運(yùn)行問題也能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。實(shí)際操作時(shí)，可利用雙服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（見圖2），并在每臺服務(wù)器中安裝上述軟件，通過廣域網(wǎng)靜態(tài)IP地址，服務(wù)器可以與外界進(jìn)行有效連接，蓄電池也可通過GPRS/3G模塊，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器正常通信，而維護(hù)人員也能夠利用本地瀏覽器，對所在轄區(qū)蓄電池組開展實(shí)時(shí)查看和運(yùn)行維護(hù)工作。

4結(jié)束語

智慧云蓄電池管理系統(tǒng)在變電站中的應(yīng)用，對整個(gè)變電站直流電源系統(tǒng)功能定位及運(yùn)維需求獲得更詳細(xì)的產(chǎn)品需求性理解和技術(shù)思考，蓄電池管理系統(tǒng)可作技術(shù)的部分拓展，滲透到變電站站用交直流一體化成套系統(tǒng)設(shè)備和服務(wù)，分散產(chǎn)品市場風(fēng)險(xiǎn)，提高服務(wù)競爭力。