蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

大家好，小科來為大家解答以上問題。蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用這個(gè)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(cè)技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，的情況，指出了應(yīng)用中存在的問題，并對(duì)電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的未來發(fā)展方向提出了自己的看法。

2、1導(dǎo)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(shè)備停機(jī)等重大運(yùn)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(shí)有發(fā)生，甚至造成火災(zāi)和全站停電。

5、由于VRLA特殊的閥控密封結(jié)構(gòu)，我們無(wú)法準(zhǔn)確掌握VRLA的健康狀況，其“免維護(hù)”的優(yōu)勢(shì)成為電池運(yùn)行管理的短板和難點(diǎn)。

6、在提高電池性能、減少維護(hù)工作量的同時(shí)，如何快速有效地檢測(cè)早期失效電池，預(yù)測(cè)電池性能的變化趨勢(shì)，成為電池運(yùn)行管理的新課題。

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

8、2蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)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(cè)裝置是蓄電池在線監(jiān)測(cè)，分為兩種類型。一個(gè)是測(cè)量電池電壓的巡檢儀。該結(jié)構(gòu)由一個(gè)主控模塊和幾個(gè)采集模塊組成。主模塊接收監(jiān)控器的命令，并將電池?cái)?shù)據(jù)發(fā)送給DC設(shè)備的監(jiān)控器。采集模塊中的每個(gè)模塊采集10 ~ 20節(jié)電池的電壓、電流和溫度；通過對(duì)DC充電設(shè)備的監(jiān)控，可以顯示每個(gè)單體電池的電壓，判斷故障電池的數(shù)量并報(bào)警。

10、這種電池巡更監(jiān)視器一般由DC設(shè)備制造商提供。訂購(gòu)DC設(shè)備時(shí)，它是一個(gè)可選設(shè)備。由于其功能單一，無(wú)法測(cè)試容量，測(cè)量精度差，容易誤報(bào)，限制了它的廣泛應(yīng)用。

11、測(cè)試圖如圖1所示：

12、[圖1蓄電池在線監(jiān)測(cè)示意圖]

13、[圖蓄電池在線監(jiān)測(cè)的目的和意義]

14、另一個(gè)是智能巡檢儀。

15、智能巡檢儀不僅可以測(cè)量單體電池電壓，還可以測(cè)量和顯示整個(gè)電池的容量，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析。

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

17、這種電池在線監(jiān)測(cè)一般由專業(yè)電池在線監(jiān)測(cè)廠家生產(chǎn)，其端電壓監(jiān)測(cè)部分也存在較大誤差，容易誤報(bào)；容量監(jiān)測(cè)，測(cè)量電池在放電和充電時(shí)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(nèi)阻和端電壓的變化，分析電池容量。當(dāng)電池組在放電過程中內(nèi)阻增大時(shí)，端電壓較低，而充電時(shí)，端電壓較高。找出特性最差的電池，根據(jù)歐姆定律計(jì)算內(nèi)阻，描述電池組中哪些電池容量最小，利用特性曲線計(jì)算電池組容量。

18、在運(yùn)行中，充放電電流是可變的，內(nèi)阻不是恒定值，因此計(jì)算和分析的容量不是很準(zhǔn)確。

19、蓄電池在線監(jiān)測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)到容量，與真實(shí)容量相差甚遠(yuǎn)。

20、隨著VRLA電池研究的發(fā)展，電池的內(nèi)阻已經(jīng)成為衡量電池質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，內(nèi)阻的檢測(cè)已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究方向

21、人工內(nèi)阻測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)，測(cè)試數(shù)據(jù)少，一般要求一年一次。測(cè)試數(shù)據(jù)不能及時(shí)保存，保存多年，分析功能差。

22、因此，在電池檢測(cè)的基礎(chǔ)上，增加內(nèi)阻在線檢測(cè)，采用現(xiàn)代通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)，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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池運(yùn)行參數(shù)(電壓、電流、溫度)、定期自動(dòng)測(cè)試電池內(nèi)阻、通過靜電放電測(cè)量電池容量、綜合測(cè)量判斷電池性能及變化趨勢(shì)并顯示報(bào)警等功能。該系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行在線監(jiān)控

27、放電模塊也可作為長(zhǎng)時(shí)間放電負(fù)載，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池容量的核對(duì)性測(cè)試及整組電池的活化處理。

28、這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池全方面的監(jiān)測(cè)和維護(hù)管理。

3 應(yīng)用中存在的問題

蓄電池在線監(jiān)測(cè)裝置是電池檢測(cè)和維護(hù)的一種新手段，尤其對(duì)無(wú)人值守變電站更加需要，它能夠在第一時(shí)間及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問題，以減少運(yùn)行人員和檢修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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

3.1 電池端電壓的測(cè)量誤差

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

34、從運(yùn)行情況看，端電壓在線監(jiān)測(cè)的誤差是隨機(jī)，每個(gè)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(chǎng)任意抽查幾個(gè)蓄電池浮充電壓，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值與在線測(cè)量值的誤差情況，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用FLUK111數(shù)值萬(wàn)用表直流檔測(cè)量精度0.7%，在線測(cè)量為許繼電源公司的WXJ-16型巡檢儀，測(cè)試環(huán)境溫度25℃。

從抽檢的情況看，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試值與巡檢儀測(cè)量值誤差較大，已經(jīng)不能真實(shí)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(shí)蓄電池浮充電壓為2.23V-2.28V，如果測(cè)量誤差超過10 mV，對(duì)蓄電池檢測(cè)會(huì)帶來一定的影響，使一些電壓異常電池?zé)o法檢測(cè)出來，電壓正常電池會(huì)檢測(cè)出異常電池。

38、目前，和電力行業(yè)對(duì)蓄電池在線監(jiān)測(cè)這類裝置，沒有制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，各類產(chǎn)品的好壞無(wú)從考證。

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

3.2 誤報(bào)警

在用的蓄電池在線監(jiān)測(cè)誤報(bào)警現(xiàn)象比較多，除了因?yàn)闇y(cè)量誤差引起的報(bào)警，還有比較多的是測(cè)量回路故障引起的報(bào)警。

42、測(cè)量回路接線方式是在每個(gè)蓄電池的正、負(fù)極接一根采集線，帶保險(xiǎn)的一端與電池極柱螺栓連接，另一端接入采集單元。

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

44、絕大部分蓄電池采集部分使用保險(xiǎn)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(bào)警帶來的維護(hù)工作量大大增加，不但沒有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，反而增加了不少工作。

3.3 內(nèi)阻監(jiān)測(cè)問題

蓄電池在線內(nèi)阻監(jiān)測(cè)，通過電池向放電模塊瞬時(shí)放電，測(cè)量電池?cái)嚯娝查g的電壓差，計(jì)算電池內(nèi)阻(R內(nèi)阻=△V/I)，內(nèi)阻測(cè)試原理如圖3。

47、由于在線監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)的端電壓監(jiān)測(cè)誤差、放電過程電流波動(dòng)、斷電前后電壓補(bǔ)捉測(cè)量技術(shù)，以及在線連接線電量衰檢等問題，內(nèi)阻在線監(jiān)測(cè)精度不高。

48、目前，在國(guó)內(nèi)ABLER便攜式內(nèi)阻測(cè)試儀應(yīng)用較多，它的在線式內(nèi)阻測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試精度與便攜式相比稍差，但與目前使用的其他產(chǎn)品相比還是要好些。

4 蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展

當(dāng)前，對(duì)閥控式鉛酸蓄電池監(jiān)測(cè)已逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)，尤其是電力系統(tǒng)、電信、移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)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(cè)應(yīng)從三個(gè)方面來提高系統(tǒng)可靠性，一方面監(jiān)測(cè)可以保證蓄電池處于正確的運(yùn)行狀態(tài)，如對(duì)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(cè)可以發(fā)現(xiàn)即將失效的蓄電池，即可監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)短路、斷路和容量下降蓄電池，以便及時(shí)提示處理。

53、第三方面監(jiān)測(cè)可以利用在線監(jiān)測(cè)功能對(duì)蓄電池進(jìn)行就地維護(hù)功能，如對(duì)異常的蓄電池進(jìn)行及時(shí)活化處理、進(jìn)行定期的核對(duì)性放電，不需要攜帶許多工具，就可以進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)工作，減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

蓄電池在線監(jiān)測(cè)還可以利用通訊手段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化管理，將幾個(gè)站或一地區(qū)的蓄電池監(jiān)測(cè)通過光纖進(jìn)行組網(wǎng)，建立一個(gè)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程智能化蓄電池監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)信息集中和遠(yuǎn)程控制，使運(yùn)行檢修人員、相關(guān)人員和管理決策層能夠通過局域網(wǎng)內(nèi)的任何一個(gè)終端用IE瀏覽的方式即可實(shí)時(shí)掌握各變電站蓄電池的運(yùn)行情況及其性能變化趨勢(shì)，使蓄電池得到及時(shí)的維護(hù)，同時(shí)也為“設(shè)備狀態(tài)檢修”提供可靠依據(jù)，將“定期維護(hù)檢修”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盃顟B(tài)檢修”，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的科學(xué)化管理，保證系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行。

[圖4 蓄電池監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)示意圖]

[圖5 蓄電池監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)示意圖]

[圖6 蓄電池監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖]

當(dāng)然，蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展還是要研究高精度的檢測(cè)手段，使監(jiān)測(cè)的各類參數(shù)量值(端電壓、內(nèi)阻等)，能夠達(dá)到人工檢測(cè)用儀器如高精度萬(wàn)用表、便攜式內(nèi)阻測(cè)試同樣的水平，它是蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)生存的基礎(chǔ)，也是廣泛應(yīng)用的基本條件。

62、另外，監(jiān)測(cè)工藝改進(jìn)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(jiǎn)單方便，減少保險(xiǎn)原因引起的誤報(bào)警。

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

5 結(jié)束語(yǔ)

目前傳統(tǒng)的檢測(cè)維護(hù)手段存在眾多的缺陷，如：人工測(cè)量精度差、易受人為因素影響、實(shí)時(shí)性(尤其是在放電過程中)和連續(xù)性差等，核對(duì)性放電測(cè)試雖然落后電池，但一般每年一次，無(wú)法在測(cè)試前發(fā)現(xiàn)落后電池，也無(wú)法保證測(cè)試后的一年內(nèi)不出現(xiàn)故障，且工作量很大，因此，傳統(tǒng)的檢測(cè)維護(hù)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(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)已發(fā)生的故障和存在的隱患，給生產(chǎn)和安全帶來嚴(yán)重威脅。

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

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