基于大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)的蓄電池智能在線維護(hù)新技術(shù)

胡海洋 楊忠亮 岑凱辛

摘要：本文通過(guò)梳理直流電源運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)狀，結(jié)合電力系統(tǒng)特點(diǎn)，提出了將變電站蓄電池逆變的交流電通過(guò)交流負(fù)載消耗，實(shí)現(xiàn)蓄電池逆變式放電，在線遠(yuǎn)程自動(dòng)進(jìn)行核容維護(hù)新技術(shù)，并簡(jiǎn)單闡述其設(shè)計(jì)體系，實(shí)現(xiàn)蓄電池組遠(yuǎn)程核容放電維護(hù)管理。

關(guān)鍵詞：蓄電池;核容;智能;變電站

引言

目前，對(duì)蓄電池的定期核容放電完全是人工操作，工作人員到現(xiàn)場(chǎng)安裝放電設(shè)備、接線等，增加了人為操作失誤造成蓄電池短路，充電設(shè)備燒毀等嚴(yán)重的安全生產(chǎn)事故的機(jī)率。同時(shí)放電時(shí)間長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)也耗費(fèi)測(cè)試人員人力和時(shí)間，增加了安全隱患的概率。另外，傳統(tǒng)的人工放電設(shè)備是以發(fā)熱電阻為主的假負(fù)載，長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)放電過(guò)程，全部以熱能消耗，極大的浪費(fèi)了能源，噪音，熱量也給現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境造成影響，特別是假負(fù)載一旦有問(wèn)題，立馬造成電阻絲的熔斷燒毀，極易引起火災(zāi)安全事故。

近年來(lái)，從直流電源維護(hù)研討來(lái)看，電力系統(tǒng)，將節(jié)能環(huán)保、高效、節(jié)省人力的蓄電池在線維護(hù)方式作為今后重要的研究與實(shí)踐內(nèi)容，因此變電站蓄電池逆變式放電，遠(yuǎn)程人工智能進(jìn)行核容維護(hù)，將蓄電池逆變的交流電通過(guò)交流負(fù)載消耗，是實(shí)現(xiàn)蓄電池組遠(yuǎn)程核容放電維護(hù)，人工智能管理重要手段。

一、新技術(shù)研究基本原理及采用的技術(shù)方案

新技術(shù)設(shè)計(jì)了蓄電池智能在線維護(hù)系統(tǒng)，包括遠(yuǎn)程控制終端、變電站端、通信方式三個(gè)部分，采用蓄電池組不脫離母線，饋網(wǎng)放電等方式，實(shí)現(xiàn)了蓄電池智能在線維護(hù)新技術(shù)應(yīng)用和直流系統(tǒng)的智能運(yùn)維，利用專有大數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，結(jié)合智能電池檢測(cè)先進(jìn)技術(shù)，將人工放電維護(hù)升級(jí)為自動(dòng)放電模式“遠(yuǎn)程控制放電系統(tǒng)”，通過(guò)建立遠(yuǎn)程控制平臺(tái)和APP開發(fā)，為遠(yuǎn)程控制提供基礎(chǔ)條件，同時(shí)設(shè)計(jì)了饋網(wǎng)逆變器替代電阻式假負(fù)載，逆變電能反饋到本地交流電網(wǎng)，為本地負(fù)載消耗，設(shè)計(jì)了三態(tài)輸出充電機(jī)，即所述的充電機(jī)具有三態(tài)式電壓（放電狀態(tài)充電機(jī)有電流的輸出，核容充電機(jī)無(wú)電流的不充不放狀態(tài)的輸出，以及充電狀態(tài)的輸出），可結(jié)合電壓調(diào)整裝置，實(shí)現(xiàn)母線的降壓目的，為蓄電池在線放電創(chuàng)造條件。針對(duì)蓄電池遠(yuǎn)程控制放電熱失控，每節(jié)電池的電極敷設(shè)測(cè)試線，安裝數(shù)字溫度監(jiān)控傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控單體電池溫度。一旦溫度異常，核容控制器自動(dòng)停止放電，同時(shí)采用同步攝像監(jiān)控方式，放電過(guò)程全程監(jiān)控，保證放電安全。

二、蓄電池智能在線維護(hù)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

基于逆變器輸出功率以及變電站的最大交流直流負(fù)荷容量，建立交流逆變、直流供電以及放電假負(fù)載的補(bǔ)償式放電結(jié)構(gòu)，以電池容量檢測(cè)數(shù)據(jù)為支撐，建立放電安全控制策略及遠(yuǎn)程控制放電系統(tǒng)。

（一）放電安全控制策略及遠(yuǎn)程控制放電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)?/p>

如圖1-1所示，為蓄電池遠(yuǎn)程控制放電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型。

（二）遠(yuǎn)程控制端

遠(yuǎn)程控制端包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、管理員PC終端、用戶PC終端、移動(dòng)終端等設(shè)備。

（三）變電站端

變電站現(xiàn)場(chǎng)主要包括：核容控制器，母聯(lián)保護(hù)裝置，電壓調(diào)整裝置，饋網(wǎng)逆變器、測(cè)試終端等設(shè)備。

母聯(lián)保護(hù)裝置并聯(lián)在原有手動(dòng)母聯(lián)開關(guān)上，電壓調(diào)整裝置串聯(lián)在充電機(jī)輸出與直流母線之間。

（四）通信方式

（1）遠(yuǎn)程控制端各設(shè)備主要通過(guò)LAN互聯(lián)，移動(dòng)終端通過(guò)專網(wǎng)的無(wú)線GPRS與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器互聯(lián)。

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)器與變電站核容控制器采用LAN以及專網(wǎng)GPRS相互通訊。

（3）核容控制器與饋網(wǎng)逆變器、充電機(jī)采用串口RS232/485通信，蓄電池測(cè)試終端與核容控制器之前采用電力線載波通信。

（4）核容控制器通過(guò)開關(guān)量I/O輸出接口控制母聯(lián)保護(hù)裝置以及電壓調(diào)整裝置。

四、遠(yuǎn)程放電系統(tǒng)控制策略

（一）遠(yuǎn)程控制放電程序化流程

如圖2-1所示，為遠(yuǎn)程控制放電總進(jìn)程，遠(yuǎn)程放電系統(tǒng)是自動(dòng)智能化系統(tǒng)，整個(gè)放電過(guò)程自動(dòng)執(zhí)行以下幾個(gè)進(jìn)度：蓄電池內(nèi)阻檢測(cè)→開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)→預(yù)放電→核容放電→蓄電池充電幾個(gè)進(jìn)度，充電完成，進(jìn)入浮充狀態(tài)時(shí)刻，標(biāo)志整個(gè)核容過(guò)程結(jié)束。

自動(dòng)放電是基于實(shí)時(shí)的蓄電池狀態(tài)監(jiān)控，溫度監(jiān)控，一旦有異常現(xiàn)象，就跳出當(dāng)前進(jìn)度，自動(dòng)終止放電。

（二）遠(yuǎn)程放電系統(tǒng)控制策略

五、遠(yuǎn)程控制+移動(dòng)查看多媒介系統(tǒng)

遠(yuǎn)程控制平臺(tái)基于PC機(jī)應(yīng)用編程（Java或者C#）以及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的控制與數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。移動(dòng)終端采用Android操作系統(tǒng)進(jìn)行APP開發(fā)，輔助用于隨時(shí)隨地的數(shù)據(jù)查看。

（一）通訊接口及通訊協(xié)議

智能集中控制器與被控設(shè)備的控制信號(hào)發(fā)送方式（RS485），智能集中控制器與監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸協(xié)議（RS485、RS232），智能集中控制器與遠(yuǎn)程控制平臺(tái)通訊協(xié)議（LAN），智能集中控制器與無(wú)線終端的數(shù)據(jù)通訊（WIFI、GPRS）。利用電池本體及連線，應(yīng)用電力線載波技術(shù)，采用OFDM-PRIME協(xié)議，實(shí)現(xiàn)電池信息的互通互聯(lián)。

（二）遠(yuǎn)程自動(dòng)放電對(duì)蓄電池診斷

專有大數(shù)據(jù)服務(wù)器，監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)放電過(guò)程電池的狀態(tài)診斷等，將傳統(tǒng)人工維護(hù)巡檢，放電維護(hù)電池升級(jí)為“遠(yuǎn)程自動(dòng)放電”。

六、結(jié)論

通過(guò)交流逆變器向本地電網(wǎng)輸電達(dá)到對(duì)蓄電池組定期放電的自動(dòng)放電維護(hù)目的，將傳統(tǒng)純?nèi)斯し烹娋S護(hù)升級(jí)為多種放電模式的“遠(yuǎn)程控制放電系統(tǒng)”，結(jié)合智能電池檢測(cè)先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)蓄電池組遠(yuǎn)程核容放電維護(hù)管理，顯著地提高蓄電池日常維護(hù)的自動(dòng)化、智能化技術(shù)水平，節(jié)省人工成本，提高維護(hù)工作質(zhì)量，保障直流電源系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，推動(dòng)智能變電站安全可靠運(yùn)行。