變電站蓄電池遠程在線維護管理系統研究及應用

南方電網文山供電局 王國忠

新型蓄電池遠程在線維護管理系統與傳統技術手段下的維護系統具有不同特質，如在新型蓄電池遠程在線維護管理系統中放電負載儀將不再適應，蓄電池組的主要維護方式將變為在線測試、巡檢與維護，同時遠程均衡充電、遠程在線核對放電等也將成為可能，在很大程度上提高了變電站蓄電池狀態檢修的高效化、自動化、智能化程度，提高了運維管理的質量與效率[1]。

1 變電站蓄電池遠程在線維護技術分析

1.1 蓄電池內阻在線測試

其技術原理為：以測試模塊為單位對蓄電池組進行劃分，之后應用直流放電法按照一定順序在每個單元段內進行測試并獲得數據[2]。測試時主要接線方式仍為四線制接線，需采用多路轉換器進行測試，測試時將放電電阻與多路轉換器進行連接，之后對單元段內各節蓄電池都進行瞬間直流放電檢測，主要目的在于通過檢測、記錄蓄電池瞬時放電電流，明確蓄電池放電前與放電后的壓降變化，在此基礎上依據歐姆定理對各節蓄電池的等效內阻進行計算[3]。一般情況下，每個單元段內蓄電池個數遠小于整組蓄電池個數，因此單元段內各蓄電池放電的動作并不受充電裝置浮充電的影響，整套蓄電池內阻測試工作得以順利進行。

1.2 蓄電池組在線放電原理

在傳統技術模式下主要是采用放電負載儀對蓄電池組進行維護，但這種維護方式具有諸多弊端，如維護量大、維護花費時間長、維護精度低等，整體維護效果不是十分理想。針對以上問題提出采用DC/DC升壓的方式替代傳統維護方式，對蓄電池進行在線核對性放電維護。

其技術原理為：當蓄電池正常工作時，蓄電池組直流負荷工作電源以及浮充電均由充電裝置供給。當需用本裝置對蓄電池放電時，整個放電過程都由控制器進行控制：首先斷開直流接觸器常閉觸電，DC/DC升壓模塊輸入電壓和輸出電壓疊加；之后將直流負荷兩端電壓逐漸升高，待DC/DC模塊與蓄電池組端的輸出電壓之和超出充電裝置輸出電壓時，控制充電裝置停止電流輸出。在完成以上操作后，蓄電池將完全成為直流負載的電流來源，而控制器則會自動完成放電電流的采集工作。此時，控制蓄電池呈現出來的狀態是恒流放電狀態，在這一狀態下，工作人員將經過計算得到蓄電池的安時數與放電時間。而放電電流則由控制器負責采集，此時控制蓄電池處于恒流放電狀態，同時具體放電時間與安時數將被計算出來。在蓄電池在線放電過程中，控制器將時刻發揮作用確保直流母線電壓永遠保持可靠穩定。

1.3 蓄電池動態均衡原理

當蓄電池組進行充放電動作時，較大的充放電電流會導致蓄電池均衡效果緩慢，而長時間的過欠充對某些性能存在差異的單體蓄電池會造成損傷。基于這一現實狀況，提出蓄電池動態均衡原理，在蓄電池充放電過程中，對各節蓄電池、蓄電池組平均單體的電壓偏差進行動態檢測，若檢測發現實際差值大于設定差值，則說明該節蓄電池可能存在過欠充問題，此時提前介入均衡就能有效避免蓄電池損傷問題，確保蓄電池使用壽命延長[4]。

2 蓄電池遠程在線維護管理系統

與傳統技術手段下的維護管理系統相比，由先進技術支撐建立起的在線維護管理系統具有諸多優點。如，其具有功能模塊化、數據分析網絡化等特點，同時其維護管理的自動化、智能化、標準化程度也要更高。運用在線維護管理技術，蓄電池在運行過程中的電流、內阻、溫度以及電壓變化均能得到及時、動態監測，并能根據蓄電池實際運行情況，采取相應均衡維護手段使得蓄電池處于均衡穩定狀態。若蓄電池組中有單節蓄電池出現性能落后等問題，也能通過在線的監測與對比及時發現問題所在，并采取相應措施進行調整優化。

除此之外，在線維護管理系統也能對蓄電池組進行本地或遠程的在線控制，在一定的數據系統中，工作人員可通過統計、觀測蓄電池容量變化明確蓄電池備用時間，在此基礎上做出充電、更換等措施，避免直流電源系統失去電源支持的情況出現。當前蓄電池遠程在線維護管理系統主要由兩大部分構成，分別為主站系統與分站系統，圖1為一種構思下的蓄電池遠程在線維護管理系統平面圖。

2.1 主站系統

主站系統在整個管理系統中占據重要地位，起著重要作用，只有在主站系統的統籌規劃下，各分站系統方能實現有序、穩定運行。在主站系統中，監控工作站以及系統服務器是支撐主站系統穩定運行的重要構件。如監控工作站能實時、動態監控整個系統的運行情況，監測蓄電池的使用情況，同時在客戶端軟件的支持下，其能將系統運行過程中生成的各項信息數據及時傳送到系統管理界面，方便工作人員監測。而在線維護管理系統APP客戶端主要是將通信網絡技術、大數據技術、移動互聯網技術以及移動客戶端等進行融合優化，使客戶端軟件具備多種功能，多種管理模式，從而實現對蓄電池的線上一站式管理。

2.2 分站系統

分站系統的主要功能作用是：動態監測蓄電池組運行情況，實時監測分站內各設備運行情況，并采用自動化技術對蓄電池組的均衡充電與核對性放電進行控制，以維護蓄電池組以及其他相關電氣設備的正常穩定運行[5]。分站系統是由多個功能單元組成，如蓄電池監測單元、蓄電池集控單元、蓄電池維護單元等，同時還包括相應的充電裝置。

其中，監測單元主要負責對蓄電池組溫度、內阻、電壓、充放電電流等運行狀態的監測，從而為維護管理人員提供準確的設備運行信息。監測單元的另一技術功能是能通過自行設置各項運行參數的告警閾值、并參照相關數據監檢測出受損或失效或劣質的蓄電池，并及時發出警告信息，提醒工作人員及時更換處理；而維護單元主要包括三大功能：對蓄電池進行遠程充電放電、對蓄電池進行在線監測與維護、維持蓄電池動態均衡狀態，在啟用這三項功能時應對蓄電池的額定電壓、充放電時的溫度變化等進行監測分析，在此基礎上采用相關在線維護基礎對蓄電池組進行在線維護管理，確保蓄電池組保持良好穩定的運行狀態。另外，維護管理系統中的充電裝置則主要負責對蓄電池進行遠程或本地的均衡充電控制。

分站系統與主站系統之間存在某種聯系，其能在獲得有關蓄電池運行狀態的信息數據后，及時將蓄電池的運行參數、實時告警信息等長傳到主站系統平臺，同時采用多樣化、分布式存儲手段完成對各項信息數據的處理與存儲，必要時能以圖形的方式于展示界面上展示出蓄電池運行狀態變化情況，為工作人員的運行維護提供重要參考。

3 結語

變電站直流電源系統中蓄電池是重要組成部分，在充電裝置交流輸入電源停電時，主要通過蓄電池為二次系統直流負荷提供持續穩定的直流電源，以保證系統正常穩定運行。近年來，社會用電需求不斷增加，變電站電壓等級也不斷提高，直流負荷日益增多，蓄電池容量也開始呈現遞增趨勢，加強對變電站蓄電池遠程在線維護管理系統研究與應用具有重要意義。未來，隨著蓄電池性能等的改變，蓄電池遠程在線維護技術勢必會取得更大的發展，如逆變并網遠程放電技術在未來有可能會得到實現，從而使得蓄電池遠程在線維護的自動化、智能化、標準化程度得到進一步提高，使得蓄電池各項性能質量更符合電力系統運行要求。