新型蓄电池充放电试验数据采集系统的研制探讨

摘要：文章通过对变电站内直流系统蓄电池组充放电试验过程中单节蓄电池电压测量的方法进行比较、分析，提出在蓄电池组充放电试验过程中，利用变电站内直流系统监控单元与后台自动化系统的通讯数据，获取蓄电池组单节蓄电池电压数据的方法。

关键词：新型蓄电池；充放电试验；数据采集系统；电压测量；变电站；直流系统 文献标识码：A

中图分类号：TP311 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

直流系统作为变电站内继电保护及自动控制装置的主要供电电源，当变电站交流系统停电时，为了保证变电站内继电保护设备、安全自动装置及通讯装置的正常运行，直流系统的供电不能间断，因此，采用蓄电池组作为直流系统正常工作的唯一备用电源，在当变电站交流系统停电时，由蓄电池组维持直流系统的不间断供电。为了确保变电站内直流电源系统供电的可靠性，对于投入运行的蓄电池组，应定期对蓄电池组进行核对性充放电试验，通过充放电试验检验出蓄电池组中是否存在容量不足或内阻变大的蓄电池，而做出相应的处理。根据《广东电网公司电源设备运行管理规定》：“新安装的阀控蓄电池在验收时应进行全容量核对性充放电，以后每2～3年应进行1次全容量核对性充放电，运行了6年以后的阀控蓄电池，宜每年进行1次全容量核对性充放电。”

在变电站内运行的蓄电池组，为了检验其实际容量，最可靠的方法就是通过放电试验予以确认。蓄电池组的充放电试验是将蓄电池组从直流系统中退出运行，连接上放电仪器，以规定的放电电流进行恒流放电，直至放电时间满足蓄电池组标称容量的要求或单节蓄电池电压下降至终止电压，以10小时率放电电流进行放电满足容量要求的放电时间是10小时，如图1所示为蓄电池组放电试验的示意图。为了了解蓄电池在放电过程中的容量情况，要求在放电的过程中每隔1小时使用红外测温仪对蓄电池测温并对环境温度、蓄电池组端电压、单个电池端电压、放电电流、放电时间进行测量和记录。

1 现状分析

1.1 现有的蓄电池组充放电试验单节电池电压测量方法

目前在蓄电池组充放电试验过程中，每小时对蓄电池组单个电池端电压的测量主要有两种方式：一种是通过人工使用万用表进行测量，另一种是使用蓄电池放电仪器的单个蓄电池电压测量模块测量，该测量模块采用无线测量方式和有线测量方式，其中有线测量方式是试验前将蓄电池组每一节蓄电池的两端极柱用导线与蓄电池放电仪器的电压测量端口连接，无线测量方式是试验前在每一节蓄电池的两端极柱上安装上无线测量模块，有线测量方式的连接线或无线测量模块连接好后就可以进行蓄电池充放电试验，试验过程中由蓄电池放电仪器进行单节蓄电池的电压测量。

通常变电站内直流系统所使用的蓄电池组是由104节的2V单节蓄电池组成（对应直流系统的额定电压为220V）和52节的2V单节蓄电池组成（对应直流系统的额定电压为110V），因此在蓄电池充放电试验中采用人工测量方式每小时测量所有的单节蓄电池电压，由于蓄电池数量多，且按每小时测量一次计算，需测量20次，造成工作人员工作量大、费时。而采用蓄电池放电仪器的有线测量或无线测量，试验前要在蓄电池组的每一节电池上进行有线测量的导线连接或无线测量的无线模块接入，特别是有线测量的连接，对于104节的蓄电池组，需要连接104根线，使得工作现场的布置比较杂乱，目前已不推荐采用有线连接的测量方式，目前主要采用无线模块的测量方式。

1.2 现有相关的技术

目前蓄电池放电仪器均装有对单节蓄电池电压进行测量的模块，通过该测量模块取得蓄电池充放电试验中单节蓄电池的电压数据，对该电压数据进行记录、判断，当某一节蓄电池电压下降至设定的告警值时发出告警信息，并自动停止蓄电池组放电的试验，待工作人员进行相应的处理。变电站内直流系统均装有蓄电池电压巡检装置，该蓄电池巡检装置通过采集蓄电池组单节蓄电池的电压数据，通过485通讯串口上送至直流系统的集中监控单元，由集中监控单元对单节蓄电池端电压的数据进行分析处理，直流系统集中监控单元自身也通过一个485通讯串口与后台自动化系统进行通讯连接，将直流系统的各类状态数据（包括单节蓄电池端电压数据）上送至后台进行显示、处理，如图2所示为直流系统集中监控单元通过蓄电池巡检装置获取单节蓄电池端电压数据的通讯连接示意图。

图2 直流系统蓄电池巡检装置连接示意图

综合上述的现有技术分析，可以考虑在蓄电池组核对性充放电试验过程中利用直流系统集中监控单元与后台自动化系统的通讯数据，从该通讯数据中读取出蓄电池组单节蓄电池电压的数据，以减少蓄电池组充放电试验时工作人员采集单节蓄电池端电压数据的工作量。因此可以通过建立蓄电池放电仪器的端电压数据采集模块与直流系统监控单元的通讯连接，取用直流系统监控单元上送至后台的单节蓄电池端电压数据，实现蓄电池充放电试验的单节蓄电池电压数据记录。

2 新型蓄电池充放电试验数据采集系统的设计

2.1 技术原理

变电站内直流系统集中监控器与后台自动红系统的通讯基本上采用RS485连接，通过对直流系统集中监控器与后台自动化系统的通讯协议进行分析，直流系统集中监控器上送至后台自动化系统的数据中包含有蓄电池组所有单节蓄电池端电压的数据，因此通过在原有的蓄电池放电仪上增加与变电站内直流系统集中监控器通讯连接的RS485接口，在蓄电池组进行充放电试验时，断开相应直流系统集中监控器与后台自动化系统的通讯连接，利用直流系统集中监控器与后台自动化系统连接的通讯接口连接至蓄电池放电仪，对蓄电池放电仪的单节蓄电池端电压采集程序进行重新编制，具备从直流系统集中监控器读取集中监控器上送至后台自动化系统的蓄电池组所有单节蓄电池端电压数据的功能。

2.2 设计实施

要建立蓄电池放电仪器的端电压数据采集模块与直流系统监控单元的通讯连接，取用直流系统监控单元上送至后台的单节蓄电池端电压数据，需要对蓄电池放电仪器进行软、硬件的改造，增加蓄电池放电仪器与变电站内直流系统监控单元之间的接口通讯功能，改变以往蓄电池充放电试验时，对单节蓄电池端电压数据采集的方式，采用从直流系统监控单元采集所需的单节蓄电池端电压数据的新方法

具体实施可在原蓄电池放电仪器增加一个RS485接口，利用该接口使用屏蔽双绞线与变电站内直流系统监控单元用于后台自动化系统通讯的RS485接口连接，通过该连接获取直流系统监控单元上送后台自动化系统的数据，图3所示为蓄电池放电仪器数据采集电路结构图，新增的RCS485接口，可实现在蓄电池组充放电试验中，利用读取变电站内直流系统监控单元上送至后台自动化系统的通讯数据获得单节蓄电池端电压的记录数据。

3 本方案实现的关键点

本方案实现的关键点：（1）在不改变原有的蓄电池放电仪器使用功能的基础上新增RS485通讯接口硬件；（2）根据变电站内直流系统监控单元与后台自动化系统的通讯协议，编制相应的蓄电池放电仪器的程序，使蓄电池放电仪器具备从变电站内直流系统监控单元中读取蓄电池组单节蓄电池端电压数据的功能。

4 结语

蓄电池放电仪器与变电站内直流系统集中监控器的通讯，可简化蓄电池组充放电试验时测量单节蓄电池电压数据的工作，提高工作效率，减少工作中操作的风险。但由于各变电站内直流系统的设备不统一，不同的直流设备与后台自动化系统的通讯协议也不相同，要编制满足从所有变电站内直流系统监控单元中读取蓄电池组单节蓄电池端电压数据功能的蓄电池放电仪器程序比较困难，选择一两家使用率高的直流设备作为蓄电池放电仪器进行通讯连接以读取单节蓄电池端电压数据即可。

参考文献

[1] 广东电网公司电源设备运行管理规定[S].

作者简介：龙永平（1975-），珠海供电局电气工程师，工程硕士，研究方向：继电保护管理及运行。

（责任编辑：周 琼）