變電站蓄電池組在線監測系統的研究

鄭偉聰

摘要：隨著智能電網建設速度的加快，直流系統的數量也不斷增加，相應的直流電源及蓄電池的數量也不斷增加。蓄電池作為突發故障下的保護裝置，將在直流電源故障時為直流系統提供后備電源，因此其質量直接關系到變電站直流系統的安全穩定運行，蓄電池的運維效率和監控方式也將直接影響到直流系統運維的水平。

關鍵詞：變電站;蓄電池組;在線監測;分析

1導言

直流系統作為變電站的重要組成部分，為變電站提供保護、控制直流電源以及事故照明電源。

2蓄電池運維現狀

直流系統的可靠性直接影響發電廠、變電站的正常運行，而作為后備電源的蓄電池在直流系統中起著極其重要的作用。隨著無人值守變電站的推廣，電力系統自動化水平的不斷提高，蓄電池性能好壞的檢測及判定已成為急待解決的問題。閥控密封鉛酸蓄電池屬一次性全密封結構，與舊式開口式鉛酸蓄電池相比，雖然省去了加水、測比重等日常維護環節，但卻給用戶帶來了對電池的性能狀況不能直觀了解的困擾。除了一年一次的例行放電試驗以驗證電池的容量之外，日常檢測并無方便可靠的技術手段以檢測電池的性能狀況。目前國內大多數屬省份采用人工巡測、安裝巡檢儀等方式對所轄蓄電池進行性能測試，該種方式不但浪費人力、財力，而且不能確保及時發現蓄電池存在的問題，不能實現適時監測、報告單體蓄電池的電壓、溫度及內阻等運行參數的功能，不能全面的、連續的、準確的監測蓄電池狀態，不能在第一時間發現蓄電池潛在故障，從而提高了停機風險。因此，有必要研發一套蓄電池在線監測系統以實現所轄變電站蓄電池狀態的在線監測，達到提升運維效率和運維質量的目的。

3變電站蓄電池在線監測系統

3.1系統組成

主控模塊、直流電流互感器和多個節點等組成了蓄電池在線監測系統。該系統的在線檢測參數包括蓄電池組的電壓、電流和環境的溫度等。主控模板與節點之間不是直接連接的，兩者之間有6芯扁平電纜，并以此形成監測網。在電氣上，主控模塊與節點之間的交流通訊是完全隔離的，對于通過節點模塊讀取來的測量數據借助主控模板的存儲空間進行緩存，接著在智能口就能進行相關參數的查詢了，然后通過液晶顯示的方式將其參數進行輸出，這也就是自動巡檢采集的過程。

3.2用途

蓄電池在線監測系統對蓄電池組的相關參數實時檢測，再通過相關協議進行集成。該系統為用戶提供了標準的RS232和RS485兩種不同的接口通訊，同時與管理中心的計算機連接形成另一個遠程分布式的檢測系統。它廣泛地應用于各種領域，主要工作是對蓄電池的相關參數實時監測，為用戶后備電池組的安全運行提供保障。

4蓄電池在線監測技術的研究現狀

判斷蓄電池使用壽命的長短往往是依據電池的剩余容量能否滿足機房的基本工作要求。對蓄電池進行實時在線監測是為了能及時得到相關數據，分析得出相關參數，計算出整組或單個蓄電池的實際容量指標。通過放電檢測判斷電池實際容量的方法風險極大、工作量大、且耗電費時，頻繁地對蓄電池進行深放電還會降低自身容量。因此這種深放電不能頻繁進行，應定期進行，而且時間間隔不能過小。深放電無法滿足蓄電池定期維護的要求，所以一般采用其他方式進行。

5常見問題的解決措施

5.1快速測量單節和多節蓄電池

對于單節蓄電池而言，一般是對電池注入一個交流信息，激起電池的響應，得到關于電壓和電流的相位圖，從而得出電池的狀況。這種測量方法對電池不造成影響。對于多節蓄電池而言，往往是通過連接一個負載，并在短時間內大量放電，在這短短幾秒內往往電流能從25A上升到70A以上，而放電的電流與電池容量和型號有關，所以電壓的跌落值與電流的比值就是電池的內阻。內阻的測量是通過負載接通和斷開時的瞬間電壓求得的。這種測量方法雖然讀數的精度很高，但造成電池內部電極產生極化電阻。蓄電池的測量極其復雜多變，沒有可以使用的模型或完全合適的方法，這是測量的一大難題。目前，常用測量參數有蓄電池的端壓和內阻，而蓄電池的電壓與容量之間沒有明顯的對應關系，處于浮充狀態下的端電壓也無法真實反應電池的性能。蓄電池在線監測系統采用較先進的數學模型，可以對多項測量結果進行較為全面的分析，從而得出蓄電池的相關性能，不但能得到其內阻、容量的參數，還可以根據歷史記錄數據的分析和實際情況的了解，進一步得出蓄電池承受荷載的能力及其使用性能。

5.2如何選擇蓄電池容量測試方法

隨著蓄電池充電次數的逐漸增加，內阻會逐漸變化。歐姆點是一個靜態的參數，而極化電阻是動態的，在充放電過程中發生變化。測量電池的內阻是辨別電池狀態的依據，但類型不同的電池內阻是不同的，相同類型的電阻也會因為化學特性不同改變內阻的變化。內阻是衡量電池性能的重要指標之一，通常情況下電池的放電能力越好則內阻越小，反之則越大。一開始蓄電池的內阻都比較小，但是經過長時間的使用，不斷地充放電等都會造成內阻的增大，使得電池內部的能量不能完全釋放，相應的電池容量也會降低。有時在直流供電的狀態下安裝的蓄電池檢測裝置，明明蓄電池已經失效，但該裝置卻無法檢驗出來。所以，對于裝置的檢測結果不能完全依賴，只能起參考作用。放電試驗是全面徹底地對電池內部備用電源系統的檢查，這種檢測方法適用于對單體電池和電池外部電路的故障檢測。核對放電法即利用百分之百庫侖的深度放電，進行全面放電的容量測試，這是最直接的方法，并且放電的電流、電壓精度極高。不論是進行在線檢測還是離線檢測，都要進行備用電源的防范設置，這是系統安全的保證。電導測量法，因其使用的測量儀是交流法，只適用于一般的維護。

6結論

變電站蓄電池在線監測系統的正常應用，能增強對變電站相關設備的監測管理，實現蓄電池智能化管理，為無人值守站點蓄電池的維護提供幫助。蓄電池運行過程中各項參數的監測能為直流系統的工作提供保證，提高其維護水平，保障了電網電力設備的穩定運行。

參考文獻

[1]葛萃輝，林錦峰.換流站（變電站）蓄電池在線監測系統研究[J].科技風，2019（33）：32+43.