变电站蓄电池远程在线维护管理系统研究及应用

变电站蓄电池远程在线维护管理系统研究及应用

张剑波

（昆明供电局云南昆明650000）

摘要：实现蓄电池远程维护设备的充放电模式，不仅可以满足当前的电力需求，还有利于实现对蓄电池的管理和维护，能够有效延长蓄电池的使用寿命。加强对蓄电池远程维护设备充放电模式的使用，可以实现对蓄电池运行状态的实时监控，保证工作人员能够及时发现系统运行中存在的问题，并且及时处理解决，从而保证蓄电池的正常运行。

关键词：变电站；蓄电池；在线维护；具体应用

引言

蓄电池远程在线维护管理系统的研究及应用，改变了变电站蓄电池的传统运维模式，延长了蓄电池的使用寿命，提高了直流电源系统的安全可靠性，增强了变电站反故障措施，实现了直流电源系统的大管理、大维护，显著提升了直流电源系统的维护水平，从而有效避免直流电源系统事故的发生，为推进智能电网直流电源系统的智能化、高效化、无人化提供有力的技术和方案支撑。建议在变电站直流电源系统初设阶段，考虑配置蓄电池远程在线维护管理系统，对实测数据自动分析，自动预警，积累运行经验后，可逐步延长蓄电池组核对性容量试验周期，达到有效延长蓄电池组使用寿命，节约蓄电池定期维护和容量检验成本之目的。

1传统蓄电池维护的方式及缺点

当前变电站维护铅酸蓄电池的方法普遍无需加水、加酸、换液，仅仅依靠测量蓄电池的浮充电流来检验电池的状态，这种方式不能较好地对蓄电池的真实能力和内阻的情况等进行研究，与之同时，其有着较大的安全隐患，有关的国家法规中说明，相关工作人员需要对蓄电池进行定期的放电和输电的处理，但是由于相关设备的缺爱，必须对蓄电池进行一定的分离之后才能够运行，之后再接上放电装置进行放电，但同时又因为负载体积非常大，放电时会产生大量无法排散的热能，使放电装置发热，这便容易引发安全事故。在整个放电的过程中纯手工测量蓄电池端电压是一件非常危险的事情，在放电时如果出现了一定的安全事故，则会导致电信号消灭等问题，另外，蓄电池供电的能力相应减少，系统严重时会直接瘫痪，变电站往往遍布于全国各地，有些位于一些山区和较为偏远的地区，直流电系统相对较为庞大，如果想要建设完备的系统，则需要投入大量的人力和财力资源。

2蓄电池远程在线维护管理系统

蓄电池远程在线维护管理系统具有功能模块化、监测维护智能化、数据分析网络化的特点，可实现对蓄电池内阻、电压、电流、温度等状态信息的在线监测，并对单节蓄电池进行动态均衡；比较蓄电池内阻相对变化量，及时发现性能落后的单节蓄电池并告警，使运维人员实时掌控蓄电池组的运行状况；对蓄电池组远程/本地充放电控制，准确得知蓄电池组的实际容量，预判蓄电池组的可备用时间，保证直流电源系统的可靠运行。

（1）主站系统。主站系统负责统一管理、监控各分站系统的运行，包含系统服务器和监控工作站。系统服务器安装蓄电池远程在线维护管理系统应用软件及数据库软件，监控工作站安装蓄电池远程在线维护管理系统客户端软件，通过监控工作站监控整个系统的运行。蓄电池远程在线维护管理系统APP客户端采用移动互联设计思想，将大数据、通信网络、移动互联、移动客户端等功能进行系统化设计，可通过手机Web浏览器和APP软件直接浏览，具有地理信息管理、站点信息管理、环境监测管理、告警信息管理、维护周期管理、监测设备管理等模式，呈现“大数据＋移动互联”为一体的新模式。

（2）分站系统。分站系统负责对蓄电池组运行工况及各分站设备进行实时监控，并对蓄电池组核对性放电及均衡充电进行自动控制。分站系统包含蓄电池集控单元、蓄电池监测单元、蓄电池维护单元和充电装置。蓄电池集控单元是各个分站系统的大脑，负责整个分站系统的管理、控制、数据远传及异常处理。蓄电池监测单元包含监测装置、电压采集模块、电流采集模块、温度采集模块和内阻测试模块，负责实时监测各单体蓄电池电压、内阻及蓄电池组端电压、充放电电流、温度，并通过自行设置各项运行参数的告警阀值，准确查找硫化、劣化的失效或准失效蓄电池，对所有监测信号超限作出告警。分站系统将运行参数与实时告警信息及时上传至主站系统平台，以图形化界面直观展现，以分布式、多样化的手段存储实时数据，便于日常运行维护和历史数据查询比对。蓄电池维护单元包含维护装置、动态均衡模块和远程充放电模块，以各单体蓄电池电压、内阻及蓄电池组端电压、充放电电流、温度为依据，负责对各节蓄电池进行动态均衡维护和蓄电池组进行远程/本地放电（核对性放电）控制。充电装置负责对蓄电池组进行远程/本地充电（均衡充电）控制。

（3）蓄电池远程在线维护管理系统采用三级组网方式，第一级由蓄电池监测单元、蓄电池维护单元和充电装置组成，第二级为蓄电池集控单元，第三级为主站系统平台。其中第一级与第二级采用RS232/485通信方式连接，第二级与第三级采用TCP/IP通信方式连接。

3蓄电池远程维护设备充放电系统设计分析

3.1技术方案

蓄电池远程维护设备充放电系统中的电池组充放电电路中主要包含有三个重要组成部分，开关电源、放电仪以及充电机。如图1所示。

图1电池组充放电电路

3.2工作步骤

蓄电池远程维护设备充放电系统在运行时电路工作步骤主要有七个，详细步骤如下。第一步，远程服务需要发送电池组维护预置命令。第二步，充放电终端控制电路需要对电池组的维护预置命令进行解析，从而获取开关的编码。第三步，控制电路需要断开对应的开关ZY1，闭合开关WH1，断开开关FZ和开关CDJ。第四步，对开关ZY1是否成功断开进行检测，对开关WH1是否成功闭合进行检测，如果两个开关都成功断开和闭合后，可以进入到第五步，否则就结束当前的远程充放电操作。第五步，对电池组进行维护操作，并且将开关FZ进行闭合操作，电池组开始放电。第六步，当电池组完成放电后，需要对开关FZ进行断开，并且要静置。第七步，当静置完成后，需要对开关CDJ进行闭合，电池组开始充电。结合以上工作步骤，为了检验蓄电池是否成功充电，工作人员在充电后可以对电池组的电压进行检测，结合检测结果将充电结构反馈到远程服务，方便工作人员对蓄电池的充放电流程检测。通过远程控制，工作人员可以及时了解电池组是否需要进行维护，在保证工作效率的同时，降低人工成本。

3.3技术改进

以上技术方案在具体的实施过程中可以结合实际情况进行改进，详细的技术改进方案如下。第一，可以在第五步和第六步之间添加一个步骤。当电池组放电时，工作人员可以借此来检测市电是否正常，如果市电出现异常，工作人员要立刻停止放电操作，并且结束远程充放电操作，如果市电正常，可以直接进入到第六步。第二，可以在第七步后添加一个步骤，对主控电路的电流进行检查，检查其电流是否小于或者等于0.01C10。当检测到主控电路的电流小于或者等于0.01C10开始计时，把均充的时间控制在10min。当均充的时间超过10min时，需要断开开关CDJ和开关WH1，闭合开关ZY1，并且进行远程充放电操作。如果主控电路的电流大于0.01C10，则需要对均充的时间进行判断，判断均充的时间是否大于10h，如果均充的时间超过10h，需要断开开关CDJ和开关WH1，闭合开关ZY1，并且结束远程充放电操作。如果均充的时间小于10h，需要对电池组进行急需充电，并且重新进入第八步。第三，需要在第六步中进行静止，静止的时间控制在180min以内，一般情况下静止的时间是30min。第四，电路中的开关ZY1、开关BY1以及开关WH1都应当采用继电器或者是接触器，在第四步后应当添加一个步骤，将控制电路的预置失败信号反馈到远程服务器，并且结合继电器和接触器的状态对故障点的位置进行判断，然后再结束远程充放电操作。当第四步和添加的步骤相互连接在一起时，如果开关ZY1出现断开失败或者开关WH1出现闭合失败的现象，可以直接从第四步进入到添加的步骤。第五，需要及时将控制电路反馈检测到的故障点反馈到远程服务，然后做出恰当的处理。如果检测出来的故障点是开关ZY1、开关BY1或者开关WH1中其中一个或者十多个时，控制电路则需要将这些故障点对应的开关编号反馈给远程服务器，工作人员可以根据远程服务器反馈的信息了解到具体故障点，及时派遣工作人员前往检测维护，从而提高工作效率。

结束语

随着科技发展，变电站蓄电池组的运行维护状况也得到改善。蓄电池在线检测维护系统的功能模块化、数据分析网络化等特点不仅对于实时监测蓄电池组状态具有良好的效用，也能够远程测试蓄电池组的容量以及内阻，对蓄电池组电压、电流、浮充、温度、均充等参数进行大规模的采集与分析，从而高效准确地分析出每个蓄电池组的健康状态。减少变电站人力、物力、财力方面的损耗，以便实时对蓄电池进行检测与维护，提高变电站蓄电池在线检测维护系统在市场中的核心竞争力。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家经济贸易委员会.电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程：DL/T724—2000[S].北京：中国电力出版社.

[2]柴玉红，王润琴，杨爱晟.变电站直流系统蓄电池在线维护技术研究及应用[J].山西电力，2014（5）∶11-13.

[3]张清华，张志军.电力变电站蓄电池远程充电维护管理系统[J].电力信息与通信技术，2017（1）∶46-50.