鉛酸電池在線監控研究

張環宇

（中國鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

鉛酸電池具有密封性高、質量穩定性高、維護簡單、不易起火爆炸等特點，一直被銀行網點、醫療機構等領域客戶用來應對市電停電等應急狀況。以鉛酸電池組使用過程中的在線監控為切入點，通過增加動態環境監控設備監控單元，研究鉛酸電池的告警信息監測及對應告警信息的維護處理方法。監控平臺通過對鉛酸電池環境溫度、放電電流大小、電池組總電壓等信號量的分析監測，采用安全、有效的充放電方式,兼顧供電需求和鉛酸電池使用壽命[1]。

1 鉛酸電池監控原理

1.1 鉛酸電池簡介

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，且電解液是硫酸溶液的蓄電池。在放電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分為硫酸鉛。單只鉛酸電池由正極群、負極群、多孔性隔膜、槽蓋、電解液以及排氣閥6個主要組件組成，通過對多組鉛酸電池的串聯，滿足對不同的備電、儲能等電力需求。鉛酸電池相比鋰電池具有安全系數高、不易爆炸以及方便回收利用等特點，一直是備發電、儲能產品使用的主流。

1.2 鉛酸電池監測信號量分析

鉛酸電池上傳遙測信號量為電池組總電流、電池組總電壓、單體電池電壓、單體電池內阻、單體電池溫度以及單體電池容量等，上傳遙信信號量為環境溫度告警、單電池電壓越下限告警、單電池溫度越上限告警、單電池荷電狀態（State Of Charge，SOC）越下限告警、電池組SOC越下限告警以及單電池健康狀態（State Of Health，SOH）越下限告警等。其中，電池組電壓指電池連接負載后正負極兩端的電壓。在實際使用過程中，隨著負載的變化，放電電流也在一直變化，此時鉛酸電池組的工作電壓也會發生相應的變化且變化比較大，放電電流的增大會導致正極的二氧化鉛松散脫落，影響蓄電池的使用壽命。蓄電池內阻指電流通過電池內部時受到的阻力，隨著電解液濃度、溫度的不斷變化，內阻在放電過程中也會發生變化。環境溫度指鉛酸電池運行場所的溫度，溫度升高時會加速鉛酸電池電極的腐蝕，影響鉛酸電池的使用壽命[2]。

鉛酸電池相關遙信信號量閾值范圍及觸發條件如表1所示。

表1 鉛酸電池監測信號量告警條件

2 鉛酸電池在線監控及功能實現

智能化監控平臺通過鉛酸電池上報的信號量來實現對鉛酸電池的在線監控，進一步提升客戶的運維管理水平。

2.1 監控平臺告警管理

監控平臺通過上報的信號量，將告警等級劃分為1級、2級、3級，其中1級為緊急告警，2級為重要告警，3級為一般告警。根據對應告警等級對實際生產過程的告警影響，將告警對應的點位分為待報廢狀態、待報廢檢測狀態、待故障處理狀態以及待觀察狀態。監控平臺不同告警對應的等級如表2所示。

表2 監控平臺不同告警對應的等級

客戶根據平臺產生的告警信息，采取不同的運行維護策略。針對1級告警，監控人員需要立刻電話告知客戶領導，并通知維護人員立刻去現場進行處理；針對2級告警，鉛酸電池可能存在報廢的風險，需要有序安排維護人員現場檢測、確定；針對3級告警，鉛酸電池可能存在故障，需要有計劃地安排維護人員現場處理[3]。

2.2 監控平臺功能實現

客戶可以登陸監控平臺查看實時活動告警信息，通過圖形化、具象化的呈現方式提供鉛酸電池在線監控的管理手段[4,5]。以銀行客戶中的北京建行西三旗支行、北京西客站支行的兩個點位為例，分析了當點位發生單電池SOC越下限告警、單電池電壓越下限告警時的處理情況。點擊活動告警列表，可以查看對應告警的點位名稱、告警名稱、告警等級等相關信息，如圖1所示。

圖1 活動告警監控

點擊對應的點位信息，可以查看詳細的告警信息。西客站支行點位信息展示如圖2所示，西三旗支行點位信息展示如圖3所示。

圖2 西客站支行點位信息展示

圖3 西三旗支行點位信息展示

3 結 論

以鉛酸電池組管理為背景，探索一種智能化的鉛酸電池在線監控平臺。采用平臺采集電池上報的信號量信息的方式對相關告警進行管理、分級和維護，采用圖像化的可視化管理進行監控信息的展示，做到對告警信息、告警影響以及告警維護等方面的信息化管理，解決用戶使用鉛酸電池過程中的維護問題。由于該平臺針對一級告警信息只有彈窗提醒，后續需要增加響鈴提醒與電話提醒等方式。此外，平臺只抓取了鉛酸電池上報的信號量信息，沒有對鉛酸電池的使用壽命進行預測和判斷，后續需要有效評估鉛酸電池的健康度情況。