摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，对蓄电池的应用也越来越广泛。本文详细剖析了蓄电池维护存在的问题，展示了蓄电池在线监控装置的管理中心主站、站端的蓄电池智能在线养护一体仪、容量测试装置等主要架构，深入介绍了蓄电池在线监控装置系统架构的功能。
关键词：蓄电池；监控；系统架构
引言
变电站两台站用变各带一段380V交流母线，两段交流母线上各有一组出线经交流配电单元整流后变为直流，其中一部分供给直流负荷，如电气的控制、信号、测量和继电保护装置、操作机构直流电动机、断路器电磁操动的合闸机构、站内交流不停电电源系统及远动和事故照明等；另一部分则为操作提供可靠的操作电源。当站内出现交流失压时，只有通过蓄电池对恢复送电所需直流负荷有效供电，才能对相应一次设备进行操作。深圳电网所辖257个110kV及以上变电站中，有蓄电池400多组。作为变电运行人员，只有具备基础的电力系统、电力电子、微机原理以及通信等方面的相关理论知识及实践经验，才能完成对直流充电设备及直流馈电设备的运维，提高后备电源设备的安全稳定运行。
1蓄电池系统工作机制
面向蓄电池性能优化的直流电源系统在传统直流系统的基础上增加了一个旨在改善蓄电池性能的测量与控制器作为AC/DC变换器的协同控制器，协同控制器根据检测值在允许范围内调节AC/DC变换器的输出以优化蓄电池充放电电流值，从而改善蓄电池的综合性能。系统在工作过程中，测量与控制器在逐个PWM周期的电平跳变点对蓄电池端口电压和电流以及蓄电池表面温度检测一次，并根据检测值估计蓄电池内部状态(等效电动势和等效内阻);然后根据蓄电池实时状态以及不同类型蓄电池的相关特性曲线确定蓄电池性能优化所期望的蓄电池充放电电流，最后根据蓄电池实际充放电电流与期望充放电电流的差值并结合AC/DC变换器允许的电压波动范围给AC/DC变换器一个控制电压信号，AC/DC变换器根据该控制信号在允许的波动范围内精细调整其输出电压，使蓄电池实际充放电电流趋于期望充放电电流，从而在直流电源系统正常运行过程中优化蓄电池综合性能。
2蓄电池智能在线管理装置各子系统功能介绍
2.1蓄电池智能在线监控维护系统网管平台
数据实时监测：包括遥测、遥信量数据采集、存储、发布。主要包括蓄电池单体电压及端电压、蓄电池直流内阻、蓄电池的放电容量、蓄电池的运行电流、运行环境温度等蓄电池直流电源系统的各运行参数。电池性能分析与预估：对蓄电池进行动态及静态的数据采集，根据采集的数据进行系统综合的分析，预估电池的性能，实现对蓄电池优劣分级。维护帮助与指导：内嵌智能化的蓄电池性能分析数学模型，实现各单体及整组蓄电池性能变化趋势和性能诊断，并可自动进行异常报警、容量预测及提出建议。如可根据多种实测数据，智能诊断给出需继续除硫活化、需立即进行单体更换、需整组更换、需现场排除物理性故障隐患等不同的建议，指导开展维护工作。电池故障及时告警：根据事先的设定条件和设定值来判定蓄电池运行参数是否超出安全工作范围、蓄电池是否老化失效，环境条件是否变化等，提供声音、滚动、实时提示窗口告警，支持声光告警及短信告警。设备基站及电池组信息管理：对基站及其站内的各电池组进行登记和管理，并提供列表式，对各基站及站内电池进行分区分站管理。报表统计分析：根据用户需求和实际应用需要，对历史数据进行统计、分析，并输出相应报表，同时提供饼图、曲线图等多种展现方式。数据查询/查看：设定查询条件，查询设备或检测数据的历史数据、历史告警及处理结果等。专题应用：可根据用户需求和实际应用需要，做趋势分析、类比分析、多参量分析、专家诊断模型等专题应用。事项日志：可记录系统用户的登录日志、信息修改记录等。用户管理：对用户组、用户进行添加、删除和修改；对用户的权限进行配置。
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2.2在线测试容量法
在线测试容量法不需要将电池组与系统脱离，只需关闭高频整流模块开关电源，直接使电池组向系统放电，同时使用通用表对各个电池端电压变化状况进行测量。该测量方式较为简单，但是因人工测量时间的间隔，某单体极有可能出现过度放电现象。为提高安全性，大约只可以放20%的电，而无效电池只有在深度放电状况下才能呈现出来，低于限定容量80%的电池设定为无效电池，需要及时进行更换，同时保证更换的新蓄电池参数与无效电池保持一致。
2.3蓄电池在线监测系统的数据采集分析功能
浮充状态下，监测系统能实时捕捉各类参数，包括浮充电压电流、放电电流及环境温度等，电压准确度误差0.2%，电流准确度误差2%。对于内阻监测，系统自动每月对蓄电池内阻值进行一次扫描，依据蓄电池内阻模型自动运算分析，与初始数据进行对比，内阻分辨率可达0.001mΩ，若放电电压越下限或容量异常会发告警信号。运行人员可在主控室通实时监控屏了解各站蓄电池运行情况，利用蓄电池在线监测系统服务机对各站的蓄电池组进行远程在线内阻测试，对蓄电池的容量进行趋势分析。
2.4容量测试装置
蓄电池智能在线充放电系统是一套具备蓄电池远程放电容量测试功能和充电监测功能的蓄电池维护设备，集多路交、直流检测、智能充电管理、电池电压巡检、电池内阻监测、绝缘监测、后台通信及故障记录为一体。通过该系统的使用，可实现通过网管平台对蓄电池进行在线充放电实验，从而达到核定蓄电池容量、对蓄电池充放电全过程进行监测的目的。蓄电池智能在线充放电系统主要由容量测试模块、检测控制模块、直流充电屏组成。容量测试模块：通过网管平台，组合在线除硫一体仪，可实现蓄电池远程控制放电，对蓄电池组进行准确容量测试。检测控制功能：实现蓄电池充电回路与容量放电回路控制，以实现容量放电，同时也保证负载供电的安全。
2.5改良蓄电池组连接方法
多数情况下，变电站采用串联方式连接蓄电池，这种连接形式不仅存在较多弊端，同时会对蓄电池容量造成影响。串联不同容量的蓄电池，会对容量较小的蓄电池造成损伤，还会导致蓄电池发生过冲以及欠冲情况。为此，维护人员需要对蓄电池组的连接方式进行改良，避免由于串联连接模式造成蓄电池运行环境恶化。此外，工作人员需要对每个蓄电池的运行环境以及运行状态进行检测，确保每个蓄电池不会影响蓄电池组的运行状态。
结语
综上所述，从最初引进蓄电池远程在线智能监测技术对重要变电站的蓄电池组进行实时监测和维护，到目前大量投入使用，深圳供电局已在全国电力系统中处于领先位置。在线智能监测系统的使用，极大地提高了深圳供电局设备维护水平，为实现不发生站用电源失压或因站用电源设备故障导致装置误动事故提供了有力的保证。
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论文作者:王辉光,游亮,杨松山
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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