新型蓄電池充放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研制探討

摘要：文章通過(guò)對(duì)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)蓄電池組充放電試驗(yàn)過(guò)程中單節(jié)蓄電池電壓測(cè)量的方法進(jìn)行比較、分析，提出在蓄電池組充放電試驗(yàn)過(guò)程中，利用變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)，獲取蓄電池組單節(jié)蓄電池電壓數(shù)據(jù)的方法。

關(guān)鍵詞：新型蓄電池；充放電試驗(yàn)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；電壓測(cè)量；變電站；直流系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP311 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

直流系統(tǒng)作為變電站內(nèi)繼電保護(hù)及自動(dòng)控制裝置的主要供電電源，當(dāng)變電站交流系統(tǒng)停電時(shí)，為了保證變電站內(nèi)繼電保護(hù)設(shè)備、安全自動(dòng)裝置及通訊裝置的正常運(yùn)行，直流系統(tǒng)的供電不能間斷，因此，采用蓄電池組作為直流系統(tǒng)正常工作的唯一備用電源，在當(dāng)變電站交流系統(tǒng)停電時(shí)，由蓄電池組維持直流系統(tǒng)的不間斷供電。為了確保變電站內(nèi)直流電源系統(tǒng)供電的可靠性，對(duì)于投入運(yùn)行的蓄電池組，應(yīng)定期對(duì)蓄電池組進(jìn)行核對(duì)性充放電試驗(yàn)，通過(guò)充放電試驗(yàn)檢驗(yàn)出蓄電池組中是否存在容量不足或內(nèi)阻變大的蓄電池，而做出相應(yīng)的處理。根據(jù)《廣東電網(wǎng)公司電源設(shè)備運(yùn)行管理規(guī)定》：“新安裝的閥控蓄電池在驗(yàn)收時(shí)應(yīng)進(jìn)行全容量核對(duì)性充放電，以后每2～3年應(yīng)進(jìn)行1次全容量核對(duì)性充放電，運(yùn)行了6年以后的閥控蓄電池，宜每年進(jìn)行1次全容量核對(duì)性充放電。”

在變電站內(nèi)運(yùn)行的蓄電池組，為了檢驗(yàn)其實(shí)際容量，最可靠的方法就是通過(guò)放電試驗(yàn)予以確認(rèn)。蓄電池組的充放電試驗(yàn)是將蓄電池組從直流系統(tǒng)中退出運(yùn)行，連接上放電儀器，以規(guī)定的放電電流進(jìn)行恒流放電，直至放電時(shí)間滿足蓄電池組標(biāo)稱容量的要求或單節(jié)蓄電池電壓下降至終止電壓，以10小時(shí)率放電電流進(jìn)行放電滿足容量要求的放電時(shí)間是10小時(shí)，如圖1所示為蓄電池組放電試驗(yàn)的示意圖。為了了解蓄電池在放電過(guò)程中的容量情況，要求在放電的過(guò)程中每隔1小時(shí)使用紅外測(cè)溫儀對(duì)蓄電池測(cè)溫并對(duì)環(huán)境溫度、蓄電池組端電壓、單個(gè)電池端電壓、放電電流、放電時(shí)間進(jìn)行測(cè)量和記錄。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 現(xiàn)有的蓄電池組充放電試驗(yàn)單節(jié)電池電壓測(cè)量方法

目前在蓄電池組充放電試驗(yàn)過(guò)程中，每小時(shí)對(duì)蓄電池組單個(gè)電池端電壓的測(cè)量主要有兩種方式：一種是通過(guò)人工使用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，另一種是使用蓄電池放電儀器的單個(gè)蓄電池電壓測(cè)量模塊測(cè)量，該測(cè)量模塊采用無(wú)線測(cè)量方式和有線測(cè)量方式，其中有線測(cè)量方式是試驗(yàn)前將蓄電池組每一節(jié)蓄電池的兩端極柱用導(dǎo)線與蓄電池放電儀器的電壓測(cè)量端口連接，無(wú)線測(cè)量方式是試驗(yàn)前在每一節(jié)蓄電池的兩端極柱上安裝上無(wú)線測(cè)量模塊，有線測(cè)量方式的連接線或無(wú)線測(cè)量模塊連接好后就可以進(jìn)行蓄電池充放電試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中由蓄電池放電儀器進(jìn)行單節(jié)蓄電池的電壓測(cè)量。

通常變電站內(nèi)直流系統(tǒng)所使用的蓄電池組是由104節(jié)的2V單節(jié)蓄電池組成（對(duì)應(yīng)直流系統(tǒng)的額定電壓為220V）和52節(jié)的2V單節(jié)蓄電池組成（對(duì)應(yīng)直流系統(tǒng)的額定電壓為110V），因此在蓄電池充放電試驗(yàn)中采用人工測(cè)量方式每小時(shí)測(cè)量所有的單節(jié)蓄電池電壓，由于蓄電池?cái)?shù)量多，且按每小時(shí)測(cè)量一次計(jì)算，需測(cè)量20次，造成工作人員工作量大、費(fèi)時(shí)。而采用蓄電池放電儀器的有線測(cè)量或無(wú)線測(cè)量，試驗(yàn)前要在蓄電池組的每一節(jié)電池上進(jìn)行有線測(cè)量的導(dǎo)線連接或無(wú)線測(cè)量的無(wú)線模塊接入，特別是有線測(cè)量的連接，對(duì)于104節(jié)的蓄電池組，需要連接104根線，使得工作現(xiàn)場(chǎng)的布置比較雜亂，目前已不推薦采用有線連接的測(cè)量方式，目前主要采用無(wú)線模塊的測(cè)量方式。

1.2 現(xiàn)有相關(guān)的技術(shù)

目前蓄電池放電儀器均裝有對(duì)單節(jié)蓄電池電壓進(jìn)行測(cè)量的模塊，通過(guò)該測(cè)量模塊取得蓄電池充放電試驗(yàn)中單節(jié)蓄電池的電壓數(shù)據(jù)，對(duì)該電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、判斷，當(dāng)某一節(jié)蓄電池電壓下降至設(shè)定的告警值時(shí)發(fā)出告警信息，并自動(dòng)停止蓄電池組放電的試驗(yàn)，待工作人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。變電站內(nèi)直流系統(tǒng)均裝有蓄電池電壓巡檢裝置，該蓄電池巡檢裝置通過(guò)采集蓄電池組單節(jié)蓄電池的電壓數(shù)據(jù)，通過(guò)485通訊串口上送至直流系統(tǒng)的集中監(jiān)控單元，由集中監(jiān)控單元對(duì)單節(jié)蓄電池端電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，直流系統(tǒng)集中監(jiān)控單元自身也通過(guò)一個(gè)485通訊串口與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行通訊連接，將直流系統(tǒng)的各類狀態(tài)數(shù)據(jù)（包括單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)）上送至后臺(tái)進(jìn)行顯示、處理，如圖2所示為直流系統(tǒng)集中監(jiān)控單元通過(guò)蓄電池巡檢裝置獲取單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)的通訊連接示意圖。

圖2 直流系統(tǒng)蓄電池巡檢裝置連接示意圖

綜合上述的現(xiàn)有技術(shù)分析，可以考慮在蓄電池組核對(duì)性充放電試驗(yàn)過(guò)程中利用直流系統(tǒng)集中監(jiān)控單元與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)，從該通訊數(shù)據(jù)中讀取出蓄電池組單節(jié)蓄電池電壓的數(shù)據(jù)，以減少蓄電池組充放電試驗(yàn)時(shí)工作人員采集單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)的工作量。因此可以通過(guò)建立蓄電池放電儀器的端電壓數(shù)據(jù)采集模塊與直流系統(tǒng)監(jiān)控單元的通訊連接，取用直流系統(tǒng)監(jiān)控單元上送至后臺(tái)的單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)蓄電池充放電試驗(yàn)的單節(jié)蓄電池電壓數(shù)據(jù)記錄。

2 新型蓄電池充放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)原理

變電站內(nèi)直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器與后臺(tái)自動(dòng)紅系統(tǒng)的通訊基本上采用RS485連接，通過(guò)對(duì)直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊協(xié)議進(jìn)行分析，直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器上送至后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中包含有蓄電池組所有單節(jié)蓄電池端電壓的數(shù)據(jù)，因此通過(guò)在原有的蓄電池放電儀上增加與變電站內(nèi)直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器通訊連接的RS485接口，在蓄電池組進(jìn)行充放電試驗(yàn)時(shí)，斷開(kāi)相應(yīng)直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊連接，利用直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)連接的通訊接口連接至蓄電池放電儀，對(duì)蓄電池放電儀的單節(jié)蓄電池端電壓采集程序進(jìn)行重新編制，具備從直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器讀取集中監(jiān)控器上送至后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的蓄電池組所有單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)的功能。

2.2 設(shè)計(jì)實(shí)施

要建立蓄電池放電儀器的端電壓數(shù)據(jù)采集模塊與直流系統(tǒng)監(jiān)控單元的通訊連接，取用直流系統(tǒng)監(jiān)控單元上送至后臺(tái)的單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)，需要對(duì)蓄電池放電儀器進(jìn)行軟、硬件的改造，增加蓄電池放電儀器與變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元之間的接口通訊功能，改變以往蓄電池充放電試驗(yàn)時(shí)，對(duì)單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)采集的方式，采用從直流系統(tǒng)監(jiān)控單元采集所需的單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)的新方法

具體實(shí)施可在原蓄電池放電儀器增加一個(gè)RS485接口，利用該接口使用屏蔽雙絞線與變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元用于后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊的RS485接口連接，通過(guò)該連接獲取直流系統(tǒng)監(jiān)控單元上送后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，圖3所示為蓄電池放電儀器數(shù)據(jù)采集電路結(jié)構(gòu)圖，新增的RCS485接口，可實(shí)現(xiàn)在蓄電池組充放電試驗(yàn)中，利用讀取變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元上送至后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)獲得單節(jié)蓄電池端電壓的記錄數(shù)據(jù)。

3 本方案實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)

本方案實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵點(diǎn)：（1）在不改變?cè)械男铍姵胤烹妰x器使用功能的基礎(chǔ)上新增RS485通訊接口硬件；（2）根據(jù)變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊協(xié)議，編制相應(yīng)的蓄電池放電儀器的程序，使蓄電池放電儀器具備從變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元中讀取蓄電池組單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)的功能。

4 結(jié)語(yǔ)

蓄電池放電儀器與變電站內(nèi)直流系統(tǒng)集中監(jiān)控器的通訊，可簡(jiǎn)化蓄電池組充放電試驗(yàn)時(shí)測(cè)量單節(jié)蓄電池電壓數(shù)據(jù)的工作，提高工作效率，減少工作中操作的風(fēng)險(xiǎn)。但由于各變電站內(nèi)直流系統(tǒng)的設(shè)備不統(tǒng)一，不同的直流設(shè)備與后臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊協(xié)議也不相同，要編制滿足從所有變電站內(nèi)直流系統(tǒng)監(jiān)控單元中讀取蓄電池組單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)功能的蓄電池放電儀器程序比較困難，選擇一兩家使用率高的直流設(shè)備作為蓄電池放電儀器進(jìn)行通訊連接以讀取單節(jié)蓄電池端電壓數(shù)據(jù)即可。

參考文獻(xiàn)

[1] 廣東電網(wǎng)公司電源設(shè)備運(yùn)行管理規(guī)定[S].

作者簡(jiǎn)介：龍永平（1975-），珠海供電局電氣工程師，工程碩士，研究方向：繼電保護(hù)管理及運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）