基于大数据和云平台的蓄电池智能在线维护新技术

胡海洋 杨忠亮 岑凯辛

摘要：本文通过梳理直流电源运行维护现状，结合电力系统特点，提出了将变电站蓄电池逆变的交流电通过交流负载消耗，实现蓄电池逆变式放电，在线远程自动进行核容维护新技术，并简单阐述其设计体系，实现蓄电池组远程核容放电维护管理。

关键词：蓄电池;核容;智能;变电站

引言

目前，对蓄电池的定期核容放电完全是人工操作，工作人员到现场安装放电设备、接线等，增加了人为操作失误造成蓄电池短路，充电设备烧毁等严重的安全生产事故的机率。同时放电时间长，现场也耗费测试人员人力和时间，增加了安全隐患的概率。另外，传统的人工放电设备是以发热电阻为主的假负载，长达10小时放电过程，全部以热能消耗，极大的浪费了能源，噪音，热量也给现场环境造成影响，特别是假负载一旦有问题，立马造成电阻丝的熔断烧毁，极易引起火灾安全事故。

近年来，从直流电源维护研讨来看，电力系统，将节能环保、高效、节省人力的蓄电池在线维护方式作为今后重要的研究与实践内容，因此变电站蓄电池逆变式放电，远程人工智能进行核容维护，将蓄电池逆变的交流电通过交流负载消耗，是实现蓄电池组远程核容放电维护，人工智能管理重要手段。

一、新技术研究基本原理及采用的技术方案

新技术设计了蓄电池智能在线维护系统，包括远程控制终端、变电站端、通信方式三个部分，采用蓄电池组不脱离母线，馈网放电等方式，实现了蓄电池智能在线维护新技术应用和直流系统的智能运维，利用专有大数据服务器，监测模块实时采集数据，结合智能电池检测先进技术，将人工放电维护升级为自动放电模式“远程控制放电系统”，通过建立远程控制平台和APP开发，为远程控制提供基础条件，同时设计了馈网逆变器替代电阻式假负载，逆变电能反馈到本地交流电网，为本地负载消耗，设计了三态输出充电机，即所述的充电机具有三态式电压（放电状态充电机有电流的输出，核容充电机无电流的不充不放状态的输出，以及充电状态的输出），可结合电压调整装置，实现母线的降压目的，为蓄电池在线放电创造条件。针对蓄电池远程控制放电热失控，每节电池的电极敷设测试线，安装数字温度监控传感器，实时监控单体电池温度。一旦温度异常，核容控制器自动停止放电，同时采用同步摄像监控方式，放电过程全程监控，保证放电安全。

二、蓄电池智能在线维护系统总体框架设计

基于逆变器输出功率以及变电站的最大交流直流负荷容量，建立交流逆变、直流供电以及放电假负载的补偿式放电结构，以电池容量检测数据为支撑，建立放电安全控制策略及远程控制放电系统。

（一）放电安全控制策略及远程控制放电系统的结构拓扑

如图1-1所示，为蓄电池远程控制放电系统结构模型。

（二）远程控制端

遠程控制端包括：数据服务器、管理员PC终端、用户PC终端、移动终端等设备。

（三）变电站端

变电站现场主要包括：核容控制器，母联保护装置，电压调整装置，馈网逆变器、测试终端等设备。

母联保护装置并联在原有手动母联开关上，电压调整装置串联在充电机输出与直流母线之间。

（四）通信方式

（1）远程控制端各设备主要通过LAN互联，移动终端通过专网的无线GPRS与数据库服务器互联。

（2）数据服务器与变电站核容控制器采用LAN以及专网GPRS相互通讯。

（3）核容控制器与馈网逆变器、充电机采用串口RS232/485通信，蓄电池测试终端与核容控制器之前采用电力线载波通信。

（4）核容控制器通过开关量I/O输出接口控制母联保护装置以及电压调整装置。

四、远程放电系统控制策略

（一）远程控制放电程序化流程

如图2-1所示，为远程控制放电总进程，远程放电系统是自动智能化系统，整个放电过程自动执行以下几个进度：蓄电池内阻检测→开关状态检测→预放电→核容放电→蓄电池充电几个进度，充电完成，进入浮充状态时刻，标志整个核容过程结束。

自动放电是基于实时的蓄电池状态监控，温度监控，一旦有异常现象，就跳出当前进度，自动终止放电。

（二）远程放电系统控制策略

五、远程控制+移动查看多媒介系统

远程控制平台基于PC机应用编程（Java或者C#）以及数据库技术的控制与数据管理平台。移动终端采用Android操作系统进行APP开发，辅助用于随时随地的数据查看。

（一）通讯接口及通讯协议

智能集中控制器与被控设备的控制信号发送方式（RS485），智能集中控制器与监控设备数据信号传输协议（RS485、RS232），智能集中控制器与远程控制平台通讯协议（LAN），智能集中控制器与无线终端的数据通讯（WIFI、GPRS）。利用电池本体及连线，应用电力线载波技术，采用OFDM-PRIME协议，实现电池信息的互通互联。

（二）远程自动放电对蓄电池诊断

专有大数据服务器，监测模块实时采集数据，实现放电过程电池的状态诊断等，将传统人工维护巡检，放电维护电池升级为“远程自动放电”。

六、结论

通过交流逆变器向本地电网输电达到对蓄电池组定期放电的自动放电维护目的，将传统纯人工放电维护升级为多种放电模式的“远程控制放电系统”，结合智能电池检测先进技术，实现蓄电池组远程核容放电维护管理，显著地提高蓄电池日常维护的自动化、智能化技术水平，节省人工成本，提高维护工作质量，保障直流电源系统运行的安全性和可靠性，推动智能变电站安全可靠运行。