变电站蓄电池组在线监测系统的研究

郑伟聪

摘要：随着智能電网建设速度的加快，直流系统的数量也不断增加，相应的直流电源及蓄电池的数量也不断增加。蓄电池作为突发故障下的保护装置，将在直流电源故障时为直流系统提供后备电源，因此其质量直接关系到变电站直流系统的安全稳定运行，蓄电池的运维效率和监控方式也将直接影响到直流系统运维的水平。

关键词：变电站;蓄电池组;在线监测;分析

1导言

直流系统作为变电站的重要组成部分，为变电站提供保护、控制直流电源以及事故照明电源。

2蓄电池运维现状

直流系统的可靠性直接影响发电厂、变电站的正常运行，而作为后备电源的蓄电池在直流系统中起着极其重要的作用。随着无人值守变电站的推广，电力系统自动化水平的不断提高，蓄电池性能好坏的检测及判定已成为急待解决的问题。阀控密封铅酸蓄电池属一次性全密封结构，与旧式开口式铅酸蓄电池相比，虽然省去了加水、测比重等日常维护环节，但却给用户带来了对电池的性能状况不能直观了解的困扰。除了一年一次的例行放电试验以验证电池的容量之外，日常检测并无方便可靠的技术手段以检测电池的性能状况。目前国内大多数属省份采用人工巡测、安装巡检仪等方式对所辖蓄电池进行性能测试，该种方式不但浪费人力、财力，而且不能确保及时发现蓄电池存在的问题，不能实现适时监测、报告单体蓄电池的电压、温度及内阻等运行参数的功能，不能全面的、连续的、准确的监测蓄电池状态，不能在第一时间发现蓄电池潜在故障，从而提高了停机风险。因此，有必要研发一套蓄电池在线监测系统以实现所辖变电站蓄电池状态的在线监测，达到提升运维效率和运维质量的目的。

3变电站蓄电池在线监测系统

3.1系统组成

主控模块、直流电流互感器和多个节点等组成了蓄电池在线监测系统。该系统的在线检测参数包括蓄电池组的电压、电流和环境的温度等。主控模板与节点之间不是直接连接的，两者之间有6芯扁平电缆，并以此形成监测网。在电气上，主控模块与节点之间的交流通讯是完全隔离的，对于通过节点模块读取来的测量数据借助主控模板的存储空间进行缓存，接着在智能口就能进行相关参数的查询了，然后通过液晶显示的方式将其参数进行输出，这也就是自动巡检采集的过程。

3.2用途

蓄电池在线监测系统对蓄电池组的相关参数实时检测，再通过相关协议进行集成。该系统为用户提供了标准的RS232和RS485两种不同的接口通讯，同时与管理中心的计算机连接形成另一个远程分布式的检测系统。它广泛地应用于各种领域，主要工作是对蓄电池的相关参数实时监测，为用户后备电池组的安全运行提供保障。

4蓄电池在线监测技术的研究现状

判断蓄电池使用寿命的长短往往是依据电池的剩余容量能否满足机房的基本工作要求。对蓄电池进行实时在线监测是为了能及时得到相关数据，分析得出相关参数，计算出整组或单个蓄电池的实际容量指标。通过放电检测判断电池实际容量的方法风险极大、工作量大、且耗电费时，频繁地对蓄电池进行深放电还会降低自身容量。因此这种深放电不能频繁进行，应定期进行，而且时间间隔不能过小。深放电无法满足蓄电池定期维护的要求，所以一般采用其他方式进行。

5常见问题的解决措施

5.1快速测量单节和多节蓄电池

对于单节蓄电池而言，一般是对电池注入一个交流信息，激起电池的响应，得到关于电压和电流的相位图，从而得出电池的状况。这种测量方法对电池不造成影响。对于多节蓄电池而言，往往是通过连接一个负载，并在短时间内大量放电，在这短短几秒内往往电流能从25A上升到70A以上，而放电的电流与电池容量和型号有关，所以电压的跌落值与电流的比值就是电池的内阻。内阻的测量是通过负载接通和断开时的瞬间电压求得的。这种测量方法虽然读数的精度很高，但造成电池内部电极产生极化电阻。蓄电池的测量极其复杂多变，没有可以使用的模型或完全合适的方法，这是测量的一大难题。目前，常用测量参数有蓄电池的端压和内阻，而蓄电池的电压与容量之间没有明显的对应关系，处于浮充状态下的端电压也无法真实反应电池的性能。蓄电池在线监测系统采用较先进的数学模型，可以对多项测量结果进行较为全面的分析，从而得出蓄电池的相关性能，不但能得到其内阻、容量的参数，还可以根据历史记录数据的分析和实际情况的了解，进一步得出蓄电池承受荷载的能力及其使用性能。

5.2如何选择蓄电池容量测试方法

随着蓄电池充电次数的逐渐增加，内阻会逐渐变化。欧姆点是一个静态的参数，而极化电阻是动态的，在充放电过程中发生变化。测量电池的内阻是辨别电池状态的依据，但类型不同的电池内阻是不同的，相同类型的电阻也会因为化学特性不同改变内阻的变化。内阻是衡量电池性能的重要指标之一，通常情况下电池的放电能力越好则内阻越小，反之则越大。一开始蓄电池的内阻都比较小，但是经过长时间的使用，不断地充放电等都会造成内阻的增大，使得电池内部的能量不能完全释放，相应的电池容量也会降低。有时在直流供电的状态下安装的蓄电池检测装置，明明蓄电池已经失效，但该装置却无法检验出来。所以，对于装置的检测结果不能完全依赖，只能起参考作用。放电试验是全面彻底地对电池内部备用电源系统的检查，这种检测方法适用于对单体电池和电池外部电路的故障检测。核对放电法即利用百分之百库仑的深度放电，进行全面放电的容量测试，这是最直接的方法，并且放电的电流、电压精度极高。不论是进行在线检测还是离线检测，都要进行备用电源的防范设置，这是系统安全的保证。电导测量法，因其使用的测量仪是交流法，只适用于一般的维护。

6结论

变电站蓄电池在线监测系统的正常应用，能增强对变电站相关设备的监测管理，实现蓄电池智能化管理，为无人值守站点蓄电池的维护提供帮助。蓄电池运行过程中各项参数的监测能为直流系统的工作提供保证，提高其维护水平，保障了电网电力设备的稳定运行。

参考文献

[1]葛萃辉，林锦峰.换流站（变电站）蓄电池在线监测系统研究[J].科技风，2019（33）：32+43.