摘要：随着电力、信息、电子技术快速发展，阀控铅酸蓄电池目前广泛地应用在电力、航空航天、通信、邮电、交通、船舶、应急照明等诸多领域。阀控铅酸电池因其内部采用氧复合技术，一定程度上减少了由于过放电带来的电解液损耗，使蓄电池能够长期不需要加水维护而工作。铅酸蓄电池体积小、防爆性能好、放电电压稳定、轻污染、放电效果好、维护工作量小等优点，深受诸多行业青睐，与此同时蓄电池在线侦测技术越显越为重要。
关键词：蓄电池；在线侦测；故障
0 引言
随着国民经济的飞速发展，高压输电线路的兴起，进一步要求越来越多的交、直流变电站的建立，与此同时，对线路、变电站的保护要求越来越严肃，而在保护线路和变压器的核心元器件（继电器）中，直流电源充当不可替代的作用，导致于蓄电池的作用越为明显，在部分电站或电厂把蓄电池作为后备电源使用，为了保证蓄电池在供电时的可靠性，许多关于蓄电池的监测方法也逐步被开发出来。为了可以良好地显示蓄电池组的实时状态，后期能运用蓄电池故障分析方法发现性能下降的蓄电池进行更换处理，达到预测电池使用寿命的作用。
1 蓄电池工作原理
目前市场上大部分使用的是铅酸蓄电池，它的能源转换主要分为两个部分，其一是充电阶段，它可以把电能通过化学反应转化为化学能进而储存，其二阶段是在有负荷的情况下，把已经储蓄化学能转化为电能，以供给于负荷的实际需要。其充电和放电过程是通过电化学反应完成的。具体化学方程式如下：
2 变电站直流系统在线监测
众所周之，发电厂、变电站的直流系统为控制、保护、信号和自动装置提供电源，直流系统的安全连续运行对保证发供电有着极大的重要性。由于直流系统为浮空制的不接地系统，如果发生两点接地，就可能引起上述装置误动、拒动，从而造成重大事故。因此当发生一点接地时，就应在保证直流系统正常供电的同时准确迅速地探测出接地点，排除接地故障，从而避免两点接地可能带来的危害。直流接地检测仪主要用于在不断电情况下查找发电厂、变电站直流系统接地点的准确位置。各种类型的接地故障，均能迅速地查找出接地点，并能够适用于任何电压等级的直流系统，配备了高精度的检测钳表，通过对多种信号的高效处理大大提高了检测范围与抗干扰能力；采用了优秀的算法和先进的模糊控制计算理论，将被检测绝缘支路的优势程度以数值的形式表示出来，充分体现了人工智能的优越性；对于接地点位置的断定，它们更是拥有准确的判断力，每次检测都能够指出接地点位置及方向。
3蓄电池的监测方法介绍
现阶段主流技术是通过对蓄电池内阻的检测和蓄电池容量的检测来反映蓄电池的性能、内阻法蓄电池的内阻值在一定程度上可以有效反映蓄电池的实际性能，性能良好的蓄电池的内阻值一般在其标称内阻值左右，只有当蓄电池性能下降明显和老化现象加剧时，其内阻值明显也上升。所以可以通过检测蓄电池的内阻来判断蓄电池的性能状况。
蓄电池性能的检测方法主要有两种，直流放电法和交流法。直流放电法测量原理是对蓄电池进行一个瞬间的大电流放电，测量蓄电池的压降，再计算蓄电池内阻值；交流法的测量原理则是给蓄电池一个频率一定的交流信号，通过比较蓄电池内阻反馈回来的电流信号与输入交流信号的差异，结合算法实现蓄电池内阻的检测。蓄电池的容量可以用来衡量蓄电池在实际放电过程中能够提供给负载的电量。当蓄电池性能良好时，其满充容量与其标称容量相差不大，只有当蓄电池性能下降明显和老化现象加剧时，其满充容量值要明显低于其标称容量，也就是常看到的蓄电池明明充满电了，但一旦对蓄电池进行放电，蓄电池很快就会没电。常见容量检测方法有放电试验法、电压巡检法、电解液浓度测量法、放电曲线及内阻容量曲线法，其具体逻辑图见下图1：
4 蓄电池的容量
蓄电池的容量是以电流数值与时间相乘积，但此仅仅是一理论值，实际上是不可能以恒定电流一直放电的。因为电池内阻会随着电池容量的下降而增大，端电压会逐渐下降，放电电流减小，最后变成端电压零。但不要过度放电，过放电对电池的危害是终生的，放完电的电池如果不及时充电的话，几个小时内附着在极板上的强酸就会把极板腐蚀掉最终导致电池报废。所以一般电路中都有蓄电池保护电路，一旦电池电压低于10.8V就会自动切断用电，以防止蓄电池因为过放电而损坏。
5 直流电压波动
实践工作中，直流系统电压波动可分为瞬时波动与持续波动两种。瞬时波动是由于直流系统接地、绝缘降低、交流窜入等故障发生瞬间造成的，表现为正负母线对地电压突然地大幅升商或者降低，并且在短时间内不会再发生变化。持续性波动是指由于某些直流设备的工作原理或者故障导致直流母线对地电皮持续性的变化。且受对地电容等因素的影响，上升／下降边沿坡度变缓。瞬时波动主要是绝缘故障引起。例如负母线直接接地瞬间，负母线对地电压突降为０，正母线对地电压突升为直流系统标称电压。瞬时波动时电压波动幅值大，引起对地电容的充放电，有可能造成直流系统开关误跳等事故，危害较大。持续性波动主要因用电设备设计缺陷或设备故障造成。比如有些绝缘监察设备采用信号注入法进行监测，注入信号会引起直流母线对地电压的波动；另外有些绝缘监察设备持续投入检测桥，导致母线对地电压持续跳变，大大増加保护误动的风险。比如负极接地时，直流对地电容Ｃ与跳间线圈ＫＭ形成闭合回路，电容Ｃ通过回路放电。如果在接地前直流电压存在大幅波动，很有可能在接地瞬间电容Ｃ两端电压值已经远高于直流标称电压的一半，形成更大的放电效应，増大继电器误动作的可能性。
6 结论
未来，直流蓄电池应用会越来越广泛，保证系统的高可靠性，在线侦测采集模块采取数据、传输数据时会越来越完整性，系统监测界面友好，易于操作、维护并且可扩展性和易升级性。通过对于计算机、通信、网络、四遥技术运用，构建一体化的监控系统，全面监控变电站直流系统各项设备运行参数和健康状况。
参考文献：
[1]王显平．发电厂、变电站二次系统及继电保护测试技术［Ｍ］．中国电力出版社．２００６．
[2]国电华北电力设计有限公司与河南省电力勘测设计院联合编制．变电站直流系统设计技术规程［Ｍ］． ２００６．
[3]白忠敏．电力工程直流系统设计手册［Ｍ］．中国电力出版社．1998.
[4]段新辉．数字化变电站技术化书［Ｍ］．中国电力出版社．2009.
论文作者:赵清
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/13
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