電力通信蓄電池在線監測系統的研究

廣東電網有限責任公司佛山供電局 陳志剛 吳啟明

電力通信蓄電池在線監測系統的研究

廣東電網有限責任公司佛山供電局 陳志剛 吳啟明

電力通信系統中的蓄電池的性能關系到了電力通信系統的可靠性和安全性，是直流系統向外供電僅有的設備。根據蓄電池充、放電的化學機理和影響蓄電池充、放電的因素，分析蓄電池在線監測的新方法。在監測蓄電池運行狀態的基礎上，用最新的微處理措施，并根據電路的設計思路，研究出一種新型的、性價比高的蓄電池在線監測蓄電池的運行狀態措施。在實際現場中就蓄電池的應用方案，設計一個模擬蓄電池運行狀態的模擬實驗，對模擬實驗測出的數據作出具體的分析，看各項性能指標能否達到最初的設計標準。

電力通信；蓄電池；在線監測系統

1 引言

蓄電池是一種在電力通信直流系統向外供電必要的設備。蓄電池的性能絕大程度上關系到電力通信系統的安全與穩定，因為各種的因素使用不合適，不能進行預防，容易導致蓄電池組的蓄電池失去效果，降低了電池組放電容量，使得整個供電系統發生損壞。因此，應當建立合理的電力通信蓄電池在線監測系統，保證蓄電池正常的運行狀態。

2 關于電力通信蓄電池介紹

鉛酸蓄電池在1860年就出現了。在最近幾年，隨著閥控式鉛酸蓄電池的產生，被廣泛應用在汽車、郵電通信系統等的很多領域，因為其具有價格低廉、容易浮充使用、獨立性強和移動方便的特點。蓄電池也是后備資源，是電力通信系統中直流系統的關鍵組成部分。

2.1 電力通信系統中蓄電池的電池反應原理

1882年葛拉斯頓和特瑞比提出蓄電池的電池反應原理。

放電時，負極：

正極：

充電時則相反。

在放電的時候，正負極上都產生了硫酸鉛。從公式中可以明顯地看出，蓄電池負極的Pb被還原成了Pb。正極的在放電的時候發生了還原反應產生，還伴有水蒸氣的產生。在充電的時候，還原成。電解液既可以傳導蓄電池中的電流，也會參加蓄電池的電池反應，在放電的時候，硫酸的含量會減少。在給蓄電池充電的時候，有硫酸的生成，硫酸的含量會不斷地增加，電解液的濃度上升。在測量硫酸液濃度的時候，密度法是必不可少的，有利于對蓄電池的荷電狀態進行有效地評估。閥控蓄電池和傳統的蓄電池有著明顯的不同，閥控蓄電池不能對硫酸液的濃度有效地測量。在測量蓄電池運行狀態的時候，通常不會用到密度法。

2.2 電力通信系統中的蓄電池放電時不需要加水

蓄電池的充電和放電通常會有水的參與，在放電的時候，由于溫度會較高，蓄電池里面的反應會很強烈，反應會產生水，遇到高溫就會蒸發，從而產生了水蒸氣。蓄電池會有維護這一項任務，在維護開口蓄電池的時候，通常會考慮到蒸發損失的水分，這就需要進行水分的補充，正確的做法就是定期向蓄電池里面適量的水彌補水分的散失。這樣做就是為了防止電解液的濃度超出規定的值而使硫酸鹽結晶對蓄電池造成影響。針對閥控蓄電池本身就是密封的這一問題，通常不會對其人工補水，其在設計的時候就考慮到了這一方面，有自身調節的功能。

3 電力通信系統中蓄電池的監測方法

蓄電池的電化學反應系統會受到很多方面的影響，在這些影響因素當中，正極板柵起著重要的作用。正極板柵長期使用容易發生腐蝕，影響到蓄電池的老化程度。蓄電池的負極板上附有很多硫酸的時候，蓄電池會發生失效，導致蓄電池不能正常工作。在電池持續放電的時候，同樣會造成蓄電池的損壞。這就需要定期對蓄電池進行維護保養，清理蓄電池上的污物，檢查蓄電池的接觸裝置是否連接無誤。在對蓄電池進行維修的時候，通常會用到檢測儀器，合理檢測蓄電池的運行狀況。在監測蓄電池的時候，通常有以下的幾種方法。

3.1 電力通信蓄電池容量的監測

首先是密度法，測量蓄電池電解液的密度值判斷蓄電池的剩余量CB，經常用在測量開口式鉛酸電池，但是缺點就是不能對密封的鉛酸蓄電池的測量。而安時計，改變了不能對密封的鉛酸蓄電池的測量的缺點。對于估算蓄電池的運行狀態仍然是無法解決的問題，所以又提出了電導的方法法。由于蓄電池的容量和電池內阻存在很大的聯系，有關聯性，電池容量比較大，內阻比較小。對于蓄電池內阻的測量，要求對蓄電池的容量進行在線的評估。利用蓄電池電導測試儀和內阻測試儀，用注入交流信號的方法對蓄電池進行合理地測量。密封的鉛酸蓄電池的內阻和蓄電池的容量有著數學關系，可以估算蓄電池的運行狀態。

3.2 電力通信系統中蓄電池的電壓進行合理地監測

蓄電池運行狀態的監測是通過檢測蓄電池的電壓、電流和溫度。這些都是和蓄電池密切相關的參數，得出了蓄電池的運行狀態的數據。通過分析處理蓄電池的性能，判斷蓄電池當前的健康狀態。蓄電池的健康狀態對溫度和電流的測量就能實現，對于單個的電池電壓檢測比較容易，實現串聯在一起的蓄電池組中單體電池電壓的準確測量是一個難題。電壓的檢測是最常用的參數。

3.2.1 電阻分壓法

用精密的電阻作為分壓器，測得蓄電池的電壓，用繼電器切換蓄電池組中的電池，具有精度差、體積大、成本高和壽命短等的缺點，其電壓值計算起來很麻煩。

3.2.2 大電解電容器和光電隔離器件法

在線測量的單體電池電壓要用大電解電容器和光電隔離器件構成，要保持電路測蓄電池組的單體電池電壓。在A/D轉換的過程當中，電容上的電壓會發生變化，電容的充放電的時間及晶體管和隔離芯片等的器件動作延遲等原因，決定了采樣的時間長短。例如在監控信息設備當中A/D轉換器和蓄電池顯得尤為重要。

4 電力通信蓄電池在線監測系統的設計

4.1 系統的整體設計

對系統整體設計的時候，選擇性能良好的配件，確保能夠滿足系統的性能，考慮采取模塊化的設計手段。MCU技術是利用微控制芯片對電力通信蓄電池進行整體的設計，在微控制芯片的內部有模數轉換裝置，對系統的數據進行檢測和記錄。在實際的設計過程中，主要在芯片內部設置FLASH程序存儲器設備，避免數據的丟失和遺漏。整個系統的原理簡單又容易操作，利用這個系統就能夠采集到每一個電池的電壓數值。

4.2 充、放電狀態模擬監測實驗結果的分析

對蓄電池充、放電運行狀態進行模擬監測的時候，通常要驗證蓄電池在運行過程中的浮充狀態，確保模擬試驗可以充分反映蓄電池的充、放電過程。在可以確認浮充狀態正常的蓄電池，就能夠保證蓄電池的放電過程。在蓄電池的模擬監測的過程中，主要是把電壓從33.86V降低至28.6V，測量模擬試驗的支路電壓達到蓄電池終止電壓1.80V。在這一過程當中，應當準確記錄好模擬試驗測得的數值。在充電之前，若存在失效的蓄電池組，那么它的電池容量會較小，充電時間很短，端電壓上升速度明顯較快。整個蓄電池組的均勻性在進行充電前后存在很大的差異。

5 結束語

在電力通信系統中，蓄電池發揮著不可替代的作用，它的性能直接關系到了電力通信系統的可靠性和安全性。在解決監測蓄電池運行狀態的問題上，提出運用新微處理技術的方案，設計出一套完整的模擬電池實際工作情況的模擬試驗。通過提出解決監測蓄電池充、放電動態過程模擬的方案，根據模擬試驗數據，能夠看出每一項性能是否達到預定的要求。利用這種方式，保證了用電設備在交流電源中斷的情形下，仍能夠正常穩定于運行，使得蓄電池的使用效率提高，使用時間延長。

[1]尉廣軍,陳小于.多型號蓄電池的綜合維護與檢測方案研究[J]自動化與儀表,2002,17(2):43-45．

[2]畢宏彥,楊杰.蓄電池組的計算機監測技術研究[J].自動化與儀表,2003(18):58-66．

[3]桂長清.閥控鉛酸蓄電池組的均勻性[J].通訊電源技術,2001:1-4．