蓄电池在线监测技术在电力系统的应用

大家好，小科来为大家解答以上问题。蓄电池在线监测技术在电力系统的应用这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

1、【摘要】本文介绍了蓄电池在线监测技术在电力系统的应用，的情况，指出了应用中存在的问题，并对电池在线监测技术的未来发展方向提出了自己的看法。

2、1导言

3、在变电站中，蓄电池作为电力系统的备用电源起着极其重要的作用。一旦发生交流电源故障或其他事故，供电系统将瘫痪，造成设备停机等重大运行事故。

4、近年来，随着阀控式铅酸蓄电池在电力系统中的广泛使用，因电池故障引发的事故时有发生，甚至造成火灾和全站停电。

5、由于VRLA特殊的阀控密封结构，我们无法准确掌握VRLA的健康状况，其“免维护”的优势成为电池运行管理的短板和难点。

6、在提高电池性能、减少维护工作量的同时，如何快速有效地检测早期失效电池，预测电池性能的变化趋势，成为电池运行管理的新课题。

7、目前，除了常规的检查放电、测量端电压等维护检测方法外，随着技术的发展，出现了一些新的检测方法，电池在线监测这种新的检测技术也逐渐应用到电力系统中。

8、2蓄电池在线监测技术的应用

9、目前，电力系统变电站广泛使用的蓄电池在线监测装置是蓄电池在线监测，分为两种类型。一个是测量电池电压的巡检仪。该结构由一个主控模块和几个采集模块组成。主模块接收监控器的命令，并将电池数据发送给DC设备的监控器。采集模块中的每个模块采集10 ~ 20节电池的电压、电流和温度；通过对DC充电设备的监控，可以显示每个单体电池的电压，判断故障电池的数量并报警。

10、这种电池巡更监视器一般由DC设备制造商提供。订购DC设备时，它是一个可选设备。由于其功能单一，无法测试容量，测量精度差，容易误报，限制了它的广泛应用。

11、测试图如图1所示：

12、[图1蓄电池在线监测示意图]

13、[图蓄电池在线监测的目的和意义]

14、另一个是智能巡检仪。

15、智能巡检仪不仅可以测量单体电池电压，还可以测量和显示整个电池的容量，并对数据进行智能分析。

16、结构与上图类似，由主机和电池采集模块组成。主机可直接放置在蓄电池室，数据显示和报警功能可通过通信线路发送到设置在控制室的显示单元。

17、这种电池在线监测一般由专业电池在线监测厂家生产，其端电压监测部分也存在较大误差，容易误报；容量监测，测量电池在放电和充电时电池电流和端电压的变化，利用这些数据绘制曲线，分析电池的特性；通过充放电过程中内阻和端电压的变化，分析电池容量。当电池组在放电过程中内阻增大时，端电压较低，而充电时，端电压较高。找出特性最差的电池，根据欧姆定律计算内阻，描述电池组中哪些电池容量最小，利用特性曲线计算电池组容量。

18、在运行中，充放电电流是可变的，内阻不是恒定值，因此计算和分析的容量不是很准确。

19、蓄电池在线监测主要能发现蓄电池的短路、开路和异常情况，但很难发现蓄电池容量的下降，而且能即时监测到容量，与真实容量相差甚远。

20、随着VRLA电池研究的发展，电池的内阻已经成为衡量电池质量的一个重要指标，内阻的检测已经成为一个重要的研究方向

21、人工内阻测试耗时长，测试数据少，一般要求一年一次。测试数据不能及时保存，保存多年，分析功能差。

22、因此，在电池检测的基础上，增加内阻在线检测，采用现代通信和计算机技术，建立电池在线智能监控系统。

23、该系统主要由三部分组成：数据采集模块、放电模块和监控单元。具有实时监测电池运行参数(电压、电流、温度)、定期自动测试电池内阻、通过静电放电测量电池容量、综合测量判断电池性能及变化趋势并显示报警等功能。该系统还可以实现网络化和智能化管理。

24、如图2所示。

25、[图2在线智能监控系统示意图]

26、不，使用电池进行在线监控

27、放电模块也可作为长时间放电负载，实现对电池容量的核对性测试及整组电池的活化处理。

28、这个系统实现对蓄电池全方面的监测和维护管理。

3 应用中存在的问题

蓄电池在线监测装置是电池检测和维护的一种新手段，尤其对无人值守变电站更加需要，它能够在第一时间及时发现蓄电池存在的问题，以减少运行人员和检修人员的劳动强度。

31、但无论那种类型的蓄电池在线监测装置，在使用中都存在以下下几个问题，影响了在线监测所起的作用，反而增加一些维护工作。

3.1 电池端电压的测量误差

根据规程的要求，日常测量蓄电池端电压采用是高精度4位半的数字万用表，一般高精度万用表蓄电池直流电压档测量精度为0.7%以上，绝大多数蓄电池在线装置产品说明书上提到的测量精度达到了0.5%以上;显示测量数值有些蓄电池在线装置的测量端电压数值为小数点后2位，与规程要求有较大误差;有些装置测量值虽可以到小数点后3位，但与实际用表测量数值相差较大。

34、从运行情况看，端电压在线监测的误差是随机，每个数值偏差都不一致，而且偏差值随着环境温度、浮充电压变化等而变化。

35、表1为现场任意抽查几个蓄电池浮充电压，现场测试值与在线测量值的误差情况，现场测试采用FLUK111数值万用表直流档测量精度0.7%，在线测量为许继电源公司的WXJ-16型巡检仪，测试环境温度25℃。

从抽检的情况看，现场测试值与巡检仪测量值误差较大，已经不能真实的反映蓄电池单体电压的情况。

37、电力行业规程要求，在25℃时蓄电池浮充电压为2.23V-2.28V，如果测量误差超过10 mV，对蓄电池检测会带来一定的影响，使一些电压异常电池无法检测出来，电压正常电池会检测出异常电池。

38、目前，和电力行业对蓄电池在线监测这类装置，没有制定相关的标准，各类产品的好坏无从考证。

39、在运行使用时，由于数据缺乏真实性，日常维护变电站依然采用人工测试端电压，蓄电池在线检测作用大大减弱。

3.2 误报警

在用的蓄电池在线监测误报警现象比较多，除了因为测量误差引起的报警，还有比较多的是测量回路故障引起的报警。

42、测量回路接线方式是在每个蓄电池的正、负极接一根采集线，带保险的一端与电池极柱螺栓连接，另一端接入采集单元。

43、在运行中常常发现，由于保险管损坏、保险管与连接部分接触不良，而引起电压检测异常而引起报警。

44、绝大部分蓄电池采集部分使用保险采用易损坏的玻璃管，由于玻璃管大小差异，容易出现接触不良的情况，这些误报警带来的维护工作量大大增加，不但没有减轻劳动强度，反而增加了不少工作。

3.3 内阻监测问题

蓄电池在线内阻监测，通过电池向放电模块瞬时放电，测量电池断电瞬间的电压差，计算电池内阻(R内阻=△V/I)，内阻测试原理如图3。

47、由于在线监测中出现的端电压监测误差、放电过程电流波动、断电前后电压补捉测量技术，以及在线连接线电量衰检等问题，内阻在线监测精度不高。

48、目前，在国内ABLER便携式内阻测试仪应用较多，它的在线式内阻测试系统测试精度与便携式相比稍差，但与目前使用的其他产品相比还是要好些。

4 蓄电池在线监测技术的发展

当前，对阀控式铅酸蓄电池监测已逐渐成为一个热点，尤其是电力系统、电信、移动通信系统对蓄电池在线监测技术提出更高的要求，以满足重要系统的安全可靠性。

51、蓄电池在线监测应从三个方面来提高系统可靠性，一方面监测可以保证蓄电池处于正确的运行状态，如对于蓄电池过充、欠充状态，能给出正确提示或警告。

52、另一方面监测可以发现即将失效的蓄电池，即可监测发现短路、断路和容量下降蓄电池，以便及时提示处理。

53、第三方面监测可以利用在线监测功能对蓄电池进行就地维护功能，如对异常的蓄电池进行及时活化处理、进行定期的核对性放电，不需要携带许多工具，就可以进行相关的维护工作，减轻了人员的劳动强度。

蓄电池在线监测还可以利用通讯手段进行网络化管理，将几个站或一地区的蓄电池监测通过光纤进行组网，建立一个实时远程智能化蓄电池监测网络化管理系统，以实现信息集中和远程控制，使运行检修人员、相关人员和管理决策层能够通过局域网内的任何一个终端用IE浏览的方式即可实时掌握各变电站蓄电池的运行情况及其性能变化趋势，使蓄电池得到及时的维护，同时也为“设备状态检修”提供可靠依据，将“定期维护检修”转变为“状态检修”，从而实现对蓄电池的科学化管理，保证系统的可靠、安全运行。

[图4 蓄电池监测管理系统示意图]

[图5 蓄电池监测管理系统示意图]

[图6 蓄电池监测管理系统网络结构示意图]

当然，蓄电池在线监测技术的发展还是要研究高精度的检测手段，使监测的各类参数量值(端电压、内阻等)，能够达到人工检测用仪器如高精度万用表、便携式内阻测试同样的水平，它是蓄电池在线监测技术生存的基础，也是广泛应用的基本条件。

62、另外，监测工艺改进也是今后发展的方向，如蓄电池采集布线要更加合理，以减少线损;采集线接线要简单方便，减少保险原因引起的误报警。

63、总之，蓄电池在线监测本身所具备优点，以及更多的扩展功能，广泛应用将是今后发展趋势。

5 结束语

目前传统的检测维护手段存在众多的缺陷，如：人工测量精度差、易受人为因素影响、实时性(尤其是在放电过程中)和连续性差等，核对性放电测试虽然落后电池，但一般每年一次，无法在测试前发现落后电池，也无法保证测试后的一年内不出现故障，且工作量很大，因此，传统的检测维护手段不但缺少信息的来源，更没有专业的综合分析手段，致使无法及时发现已发生的故障和存在的隐患，给生产和安全带来严重威胁。

66、蓄电池在线监测技术的发展使取代传统的测试手段成为了可能，不但具备监测功能，还可实现综合分析、智能管理，如果能在测试精度方面加以提高，可以在电力系统得到更广泛使用。

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