蓄电池室内监控技术的探究

林立鹏

（广东电网责任有限公司佛山供电局，广东佛山，528000）

目前变电站大都使用铅酸蓄电池，其属于化学电池，由极群组插入稀硫酸溶液中构成，正极板为二氧化铅，负极板为海绵状铅。放电时两电极的有效物质和硫酸反应，转变为硫酸铅；充电时，又恢复为原来的铅和二氧化铅。蓄电池有它的固定寿命，影响蓄电池使用寿命的因素有很多，如制造质量、存放和运行环境、维护质量等。运行数据表明，造成蓄电池寿命下降的原因更多是蓄电池运行环境恶劣造成的，而单依赖人工对蓄电池运行环境进行检测和控制无法达到对蓄电池的实时有效检测。

1 影响蓄电池运行的主要原因分析

1.1 温度对蓄电池的影响

当电解液温度高时，离子运动速度加快、获得的动能增加，因此渗透力增强，从而使蓄电池内阻减小、扩散速度加快、电化反应加强；当电解液温度下降时，渗透力降低，蓄电池内阻增大、扩散速度降低、电化反应滞缓。可见环境温度是影响蓄电池安全有效运行的主要因素。

1.1.1 温度影响充电电压。蓄电池无论在浮充状态或在循环状态下运行，为了保证蓄电池的性能，都需要随蓄电池的温度变化来改变充电电压，单体电压温度补偿系数为-(3～7)mv/℃。在充电过程中，当蓄电池温度超过40°时，应降低充电电流，防止蓄电池过充电。

1.1.2 温度影响蓄电池容量。蓄电池的运行温度对电池容量的影响较大，在不同的温度范围内，温度对容量的影响系数不一样，在低温时电池的容量随温度的升高而提高，然而过高的温度也会对蓄电池产生不利的影响，从而导致蓄电池容量下降，寿命缩短。另一方面可以看出，铅酸蓄电池不易长时间工作在较低温度，比如5℃时放电容量仅达到额定容量的70%，不能发挥蓄电池的最大效能。在进行蓄电池核容是也必须考虑温度的影响。

1.1.3 温度影响蓄电池寿命。温度基本上是每升高10℃，蓄电池浮充寿命减少约一半。高温对蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加速作用，低温会引起负极钝化失效，温度波动会加速铅酸蓄电池内部短路等等。这些都将影响蓄电池寿命。

1.1.4 温度加速自放电。温度是影响电池自放电的主要因素，温度越高，蓄电池自放电率越高。因此，蓄电池要避免在高温环境下长期储存。

1.2 影响蓄电池的其它环境因素

1.2.1 湿度对蓄电池的影响蓄电池室内湿度增加，会影响蓄电池及其端子对地的绝缘，甚至会引发短路，影响蓄电池组的运行。特别是在南方的高湿、高温天气。尤为严重。因此，保持蓄电池室内部的干爽可以提高蓄电池的安全运行。

1.2.2 氢气对蓄电池安全稳定运行的影响。蓄电池在日常运行时会排出氢气，日积月累会达到一定的浓度，遇到火花时会引起爆炸。严重威胁到蓄电池的安全运行。

1.2.3 人为因素。一些蓄电池的意外损坏，维护人员维护不当和不及时也是主要原因。一只蓄电池刚出现异常时能及时发现并处理，可以防止蓄电池组继续故障，拖累整个直流系统。

2 蓄电池室内监测控制系统的技术研究

根据上面分析，有必要对蓄电池组的运行环境进行实时监测控制，实现温度和湿度检测功能、氢气气体检测控制功能、蓄电池漏液检测功能、定时排气功能、以及蓄电池输出电流检测功能。对检测的数据进行收集、分析判断，可以就地告警、远方告警和传输数据，可以实现智能控制。硬件电路思路如图1。

图1 蓄电池室内监测控制系统电路图

2.1 变电站是电网的枢纽，因系统故障难免会使站用电源出现短时失压的情况，如重合闸动作、备自投动作、站用电源切换等造成瞬时停电，都会造成蓄电池室内部空调的失压。一些空调在停电数秒再回复电压，也不能重新启动，需要人为进行启动，浪费大量的人力。系统设置了来电重启功能，当来电恢复后自动自动使空调设备回复到失电前状态。考虑到备自投、重合闸、以及避免空调压缩机的频繁启动，增加了启动延时，一般设30秒以上。

2.2 实现对蓄电池室内部的实时监测，包括温度、湿度、氢气气体的监测。测温传感器选择采用单总线的设计，只有一根数据线，系统中的数据交换，控制都由这根线完成，便于使用和控制。测量温度范围为-55℃～+125℃（北方）、在-10℃～+85℃（南方）范围内，精度为±0.5℃，适合于室内测温的需求。如果室内空间都比较大，需要几个温度传感器共同测温，才能做到精确测量，所以可以将多个传感器并联在一条的单线上，实现多点测温。应具有体积小、电压适用范围宽等特点，根据现场于构建设计对应的测温方案。

2.3 实现对蓄电池内氢气的检测和定时换气功能，铅酸蓄电池在日常运行时会产生氢气和酸气，特别是在均充时候，如果在密封的蓄电池内长期积累会累积一定的浓度。因此设置氢气检测功能，可以启动排气扇，稀释室内的酸雾。同时设定定时20天左右启动排气扇排气20分钟，以更换室内空气。

2.4 设置远程监测和控制功能。系统可以讲蓄电池室内的数据实时上送到远端系统，同时远端系统也可以控制室内的空调设备。室内装设对立的温湿度监测标记，需要时可以要看测量值，再与系统数据进行比较，以判断测温系统是否偏离误差。设计远程监测控制空调启动功能可以减少运行人员大量的工作，节省人力成本。

2.5 系统的扩展应用。系统可以扩展，不仅应用于蓄电池室，也可已应用于继电保护控制室、电容器室、通讯机房、安全工器具室等变电站室内的监控，也可以在屋外开关端子箱安装温度湿度传感器，将各端子箱的数据集中采集分析，形成整座变电站的环境监控。再将数据上送到调度监控系统，调度监控系统可接收全公司多座变电站的环境数据，形成分析曲线和报表。

3 系统设计的问题分析

3.1 传感器的性能问题

检测仪表与传感器性能不稳定，检测仪表和传感器的性能直接影响温湿度的控制效果，由于在恒温恒湿试验箱中选择的监测点的数量较少以及位置不合理，往往是造成传感器采集的数据失真，与实际情况有较大差异，再加上一些温湿度传感器的性能不稳定，将会大大影响温湿度控制的效果。自适应逆控制技术应用于恒温恒湿试验箱的控制，可解决其控制过程的瓶颈问题：即多变量、非线性、强耦合以及大滞后复杂系统的控制问题。

3.2 来电时应延时实现空调自启动

对于变电站蓄电池室的空调设备，更多机会受到系统瞬时掉电的影响，例如系统故障、重合闸动作的时间，或者加上后加速动作、备自投动作的时间，因此，空调自启动的延时应考虑这些因素。同时为了避免空调设备的频繁启动，造成空调压缩机故障，也要求增加必要的延时，延时时间可以在2分钟以上。

3.3 通讯规约的问题

对于系统的通讯规约设计，应该适应变电站监控和调度监控的要求，如果是数字化变电站应采用61850规约，以与变电站监控实现数据共享。

4 结束语

变电站蓄电池室内的环境监控对提高蓄电池的效能和使用寿命是十分重要的，对蓄电池环境数据的网络信息化、智能化管理有利于节省人力成本和提高效率。

[2]吴波,王库,刘旭生等.变电站设备温度预警系统研究与实现[J].建筑电气,2012(11):47-54.

[3]王建军.太阳能光伏发电应用中的温度影响[J].青海师范大学学报(自然科学版).2005年第1期