蓄電池在線監(jiān)測技術在電力系統(tǒng)的應用

大家好，小科來為大家解答以上問題。蓄電池在線監(jiān)測技術在電力系統(tǒng)的應用這個很多人還不知道，現(xiàn)在讓我們一起來看看吧！

1、【摘要】本文介紹了蓄電池在線監(jiān)測技術在電力系統(tǒng)的應用，的情況，指出了應用中存在的問題，并對電池在線監(jiān)測技術的未來發(fā)展方向提出了自己的看法。

2、1導言

3、在變電站中，蓄電池作為電力系統(tǒng)的備用電源起著極其重要的作用。一旦發(fā)生交流電源故障或其他事故，供電系統(tǒng)將癱瘓，造成設備停機等重大運行事故。

4、近年來，隨著閥控式鉛酸蓄電池在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，因電池故障引發(fā)的事故時有發(fā)生，甚至造成火災和全站停電。

5、由于VRLA特殊的閥控密封結構，我們無法準確掌握VRLA的健康狀況，其“免維護”的優(yōu)勢成為電池運行管理的短板和難點。

6、在提高電池性能、減少維護工作量的同時，如何快速有效地檢測早期失效電池，預測電池性能的變化趨勢，成為電池運行管理的新課題。

7、目前，除了常規(guī)的檢查放電、測量端電壓等維護檢測方法外，隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的檢測方法，電池在線監(jiān)測這種新的檢測技術也逐漸應用到電力系統(tǒng)中。

8、2蓄電池在線監(jiān)測技術的應用

9、目前，電力系統(tǒng)變電站廣泛使用的蓄電池在線監(jiān)測裝置是蓄電池在線監(jiān)測，分為兩種類型。一個是測量電池電壓的巡檢儀。該結構由一個主控模塊和幾個采集模塊組成。主模塊接收監(jiān)控器的命令，并將電池數(shù)據(jù)發(fā)送給DC設備的監(jiān)控器。采集模塊中的每個模塊采集10 ~ 20節(jié)電池的電壓、電流和溫度；通過對DC充電設備的監(jiān)控，可以顯示每個單體電池的電壓，判斷故障電池的數(shù)量并報警。

10、這種電池巡更監(jiān)視器一般由DC設備制造商提供。訂購DC設備時，它是一個可選設備。由于其功能單一，無法測試容量，測量精度差，容易誤報，限制了它的廣泛應用。

11、測試圖如圖1所示：

12、[圖1蓄電池在線監(jiān)測示意圖]

13、[圖蓄電池在線監(jiān)測的目的和意義]

14、另一個是智能巡檢儀。

15、智能巡檢儀不僅可以測量單體電池電壓，還可以測量和顯示整個電池的容量，并對數(shù)據(jù)進行智能分析。

16、結構與上圖類似，由主機和電池采集模塊組成。主機可直接放置在蓄電池室，數(shù)據(jù)顯示和報警功能可通過通信線路發(fā)送到設置在控制室的顯示單元。

17、這種電池在線監(jiān)測一般由專業(yè)電池在線監(jiān)測廠家生產，其端電壓監(jiān)測部分也存在較大誤差，容易誤報；容量監(jiān)測，測量電池在放電和充電時電池電流和端電壓的變化，利用這些數(shù)據(jù)繪制曲線，分析電池的特性；通過充放電過程中內阻和端電壓的變化，分析電池容量。當電池組在放電過程中內阻增大時，端電壓較低，而充電時，端電壓較高。找出特性最差的電池，根據(jù)歐姆定律計算內阻，描述電池組中哪些電池容量最小，利用特性曲線計算電池組容量。

18、在運行中，充放電電流是可變的，內阻不是恒定值，因此計算和分析的容量不是很準確。

19、蓄電池在線監(jiān)測主要能發(fā)現(xiàn)蓄電池的短路、開路和異常情況，但很難發(fā)現(xiàn)蓄電池容量的下降，而且能即時監(jiān)測到容量，與真實容量相差甚遠。

20、隨著VRLA電池研究的發(fā)展，電池的內阻已經(jīng)成為衡量電池質量的一個重要指標，內阻的檢測已經(jīng)成為一個重要的研究方向

21、人工內阻測試耗時長，測試數(shù)據(jù)少，一般要求一年一次。測試數(shù)據(jù)不能及時保存，保存多年，分析功能差。

22、因此，在電池檢測的基礎上，增加內阻在線檢測，采用現(xiàn)代通信和計算機技術，建立電池在線智能監(jiān)控系統(tǒng)。

23、該系統(tǒng)主要由三部分組成：數(shù)據(jù)采集模塊、放電模塊和監(jiān)控單元。具有實時監(jiān)測電池運行參數(shù)(電壓、電流、溫度)、定期自動測試電池內阻、通過靜電放電測量電池容量、綜合測量判斷電池性能及變化趨勢并顯示報警等功能。該系統(tǒng)還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡化和智能化管理。

24、如圖2所示。

25、[圖2在線智能監(jiān)控系統(tǒng)示意圖]

26、不，使用電池進行在線監(jiān)控

27、放電模塊也可作為長時間放電負載，實現(xiàn)對電池容量的核對性測試及整組電池的活化處理。

28、這個系統(tǒng)實現(xiàn)對蓄電池全方面的監(jiān)測和維護管理。

3 應用中存在的問題

蓄電池在線監(jiān)測裝置是電池檢測和維護的一種新手段，尤其對無人值守變電站更加需要，它能夠在第一時間及時發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問題，以減少運行人員和檢修人員的勞動強度。

31、但無論那種類型的蓄電池在線監(jiān)測裝置，在使用中都存在以下下幾個問題，影響了在線監(jiān)測所起的作用，反而增加一些維護工作。

3.1 電池端電壓的測量誤差

根據(jù)規(guī)程的要求，日常測量蓄電池端電壓采用是高精度4位半的數(shù)字萬用表，一般高精度萬用表蓄電池直流電壓檔測量精度為0.7%以上，絕大多數(shù)蓄電池在線裝置產品說明書上提到的測量精度達到了0.5%以上;顯示測量數(shù)值有些蓄電池在線裝置的測量端電壓數(shù)值為小數(shù)點后2位，與規(guī)程要求有較大誤差;有些裝置測量值雖可以到小數(shù)點后3位，但與實際用表測量數(shù)值相差較大。

34、從運行情況看，端電壓在線監(jiān)測的誤差是隨機，每個數(shù)值偏差都不一致，而且偏差值隨著環(huán)境溫度、浮充電壓變化等而變化。

35、表1為現(xiàn)場任意抽查幾個蓄電池浮充電壓，現(xiàn)場測試值與在線測量值的誤差情況，現(xiàn)場測試采用FLUK111數(shù)值萬用表直流檔測量精度0.7%，在線測量為許繼電源公司的WXJ-16型巡檢儀，測試環(huán)境溫度25℃。

從抽檢的情況看，現(xiàn)場測試值與巡檢儀測量值誤差較大，已經(jīng)不能真實的反映蓄電池單體電壓的情況。

37、電力行業(yè)規(guī)程要求，在25℃時蓄電池浮充電壓為2.23V-2.28V，如果測量誤差超過10 mV，對蓄電池檢測會帶來一定的影響，使一些電壓異常電池無法檢測出來，電壓正常電池會檢測出異常電池。

38、目前，和電力行業(yè)對蓄電池在線監(jiān)測這類裝置，沒有制定相關的標準，各類產品的好壞無從考證。

39、在運行使用時，由于數(shù)據(jù)缺乏真實性，日常維護變電站依然采用人工測試端電壓，蓄電池在線檢測作用大大減弱。

3.2 誤報警

在用的蓄電池在線監(jiān)測誤報警現(xiàn)象比較多，除了因為測量誤差引起的報警，還有比較多的是測量回路故障引起的報警。

42、測量回路接線方式是在每個蓄電池的正、負極接一根采集線，帶保險的一端與電池極柱螺栓連接，另一端接入采集單元。

43、在運行中常常發(fā)現(xiàn)，由于保險管損壞、保險管與連接部分接觸不良，而引起電壓檢測異常而引起報警。

44、絕大部分蓄電池采集部分使用保險采用易損壞的玻璃管，由于玻璃管大小差異，容易出現(xiàn)接觸不良的情況，這些誤報警帶來的維護工作量大大增加，不但沒有減輕勞動強度，反而增加了不少工作。

3.3 內阻監(jiān)測問題

蓄電池在線內阻監(jiān)測，通過電池向放電模塊瞬時放電，測量電池斷電瞬間的電壓差，計算電池內阻(R內阻=△V/I)，內阻測試原理如圖3。

47、由于在線監(jiān)測中出現(xiàn)的端電壓監(jiān)測誤差、放電過程電流波動、斷電前后電壓補捉測量技術，以及在線連接線電量衰檢等問題，內阻在線監(jiān)測精度不高。

48、目前，在國內ABLER便攜式內阻測試儀應用較多，它的在線式內阻測試系統(tǒng)測試精度與便攜式相比稍差，但與目前使用的其他產品相比還是要好些。

4 蓄電池在線監(jiān)測技術的發(fā)展

當前，對閥控式鉛酸蓄電池監(jiān)測已逐漸成為一個熱點，尤其是電力系統(tǒng)、電信、移動通信系統(tǒng)對蓄電池在線監(jiān)測技術提出更高的要求，以滿足重要系統(tǒng)的安全可靠性。

51、蓄電池在線監(jiān)測應從三個方面來提高系統(tǒng)可靠性，一方面監(jiān)測可以保證蓄電池處于正確的運行狀態(tài)，如對于蓄電池過充、欠充狀態(tài)，能給出正確提示或警告。

52、另一方面監(jiān)測可以發(fā)現(xiàn)即將失效的蓄電池，即可監(jiān)測發(fā)現(xiàn)短路、斷路和容量下降蓄電池，以便及時提示處理。

53、第三方面監(jiān)測可以利用在線監(jiān)測功能對蓄電池進行就地維護功能，如對異常的蓄電池進行及時活化處理、進行定期的核對性放電，不需要攜帶許多工具，就可以進行相關的維護工作，減輕了人員的勞動強度。

蓄電池在線監(jiān)測還可以利用通訊手段進行網(wǎng)絡化管理，將幾個站或一地區(qū)的蓄電池監(jiān)測通過光纖進行組網(wǎng)，建立一個實時遠程智能化蓄電池監(jiān)測網(wǎng)絡化管理系統(tǒng)，以實現(xiàn)信息集中和遠程控制，使運行檢修人員、相關人員和管理決策層能夠通過局域網(wǎng)內的任何一個終端用IE瀏覽的方式即可實時掌握各變電站蓄電池的運行情況及其性能變化趨勢，使蓄電池得到及時的維護，同時也為“設備狀態(tài)檢修”提供可靠依據(jù)，將“定期維護檢修”轉變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，從而實現(xiàn)對蓄電池的科學化管理，保證系統(tǒng)的可靠、安全運行。

[圖4 蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)示意圖]

[圖5 蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)示意圖]

[圖6 蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖]

當然，蓄電池在線監(jiān)測技術的發(fā)展還是要研究高精度的檢測手段，使監(jiān)測的各類參數(shù)量值(端電壓、內阻等)，能夠達到人工檢測用儀器如高精度萬用表、便攜式內阻測試同樣的水平，它是蓄電池在線監(jiān)測技術生存的基礎，也是廣泛應用的基本條件。

62、另外，監(jiān)測工藝改進也是今后發(fā)展的方向，如蓄電池采集布線要更加合理，以減少線損;采集線接線要簡單方便，減少保險原因引起的誤報警。

63、總之，蓄電池在線監(jiān)測本身所具備優(yōu)點，以及更多的擴展功能，廣泛應用將是今后發(fā)展趨勢。

5 結束語

目前傳統(tǒng)的檢測維護手段存在眾多的缺陷，如：人工測量精度差、易受人為因素影響、實時性(尤其是在放電過程中)和連續(xù)性差等，核對性放電測試雖然落后電池，但一般每年一次，無法在測試前發(fā)現(xiàn)落后電池，也無法保證測試后的一年內不出現(xiàn)故障，且工作量很大，因此，傳統(tǒng)的檢測維護手段不但缺少信息的來源，更沒有專業(yè)的綜合分析手段，致使無法及時發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的故障和存在的隱患，給生產和安全帶來嚴重威脅。

66、蓄電池在線監(jiān)測技術的發(fā)展使取代傳統(tǒng)的測試手段成為了可能，不但具備監(jiān)測功能，還可實現(xiàn)綜合分析、智能管理，如果能在測試精度方面加以提高，可以在電力系統(tǒng)得到更廣泛使用。

審核

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