1、.PAGE ：.；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際總結(jié) 廣東電網(wǎng)深圳供電局 深圳市錦祥自動(dòng)化設(shè)備 2007.11摘 要：本文總結(jié)了在深圳供電局變電站安裝的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際效果，并深化分析了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下蓄電池監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)電壓、內(nèi)阻、銜接電阻。關(guān)健詞：蓄電池監(jiān)測(cè) 內(nèi)阻 銜接電阻在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)浮充形狀下傳統(tǒng)的電池電壓信息，缺乏以準(zhǔn)確反響電池的劣化，為處理浮充形狀下數(shù)據(jù)信息缺乏的問(wèn)題，我們采用了美國(guó)alber公司的BDS-256蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅采集蓄電池的電壓、還采集蓄電池的內(nèi)阻數(shù)據(jù)和關(guān)健點(diǎn)長(zhǎng)銜接線銜接電阻，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫(kù)方式保管，可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)下載，終端軟件可以經(jīng)過(guò)對(duì)電壓、電

2、阻數(shù)據(jù)趨勢(shì)進(jìn)展電池劣化SOH和剩余容量SOC的預(yù)測(cè)。最重要的是網(wǎng)絡(luò)不僅改動(dòng)了設(shè)備銜接方式，而且可以經(jīng)過(guò)設(shè)備信息的集中和交融提高了任務(wù)效益。目前，在深圳供電局中航變電站、梅林變電站、龍?zhí)磷冸娬尽⒐髯冸娬尽Ⅸi城變電站、深圳變電站、水貝變電站、平安變電站、東湖變電站、環(huán)象變電站、鳳凰變電站、上步變電站、沙河變電站、沙頭角變電站、清水河變電站、大鵬變電站、五村變電站、皇崗變電站、西鄉(xiāng)變電站、坪山變電站、簡(jiǎn)龍變電站、李朗變電站、少年宮變電站、新安變電站、向前變電站、龍崗變電站、新洲變電站、馬坳變電站、經(jīng)貿(mào)變電站、坑梓變電站、六約變電站、春風(fēng)變電站、大芬變電站、塘尾變電站、桂廟變電站、大鏟灣變電站安裝了

3、蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，讓我們獲得最大的平安效益和經(jīng)濟(jì)效益有著很重要的意義，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性和合理性。現(xiàn)場(chǎng)蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝銜接方式在現(xiàn)場(chǎng)安裝的系統(tǒng)中，為了保證電源的穩(wěn)定性，有兩種供電方式，配置的原那么是有逆變電源屏的變電站，安裝的電源都是從逆變電源屏接入如以下圖一；假設(shè)變電站沒(méi)有逆變電源屏，那么從直流電源屏上接一組電源供電如以下圖二，此時(shí)在蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝屏上要求加裝一個(gè)逆變電源安裝，逆變成交流電源供應(yīng)安裝用。對(duì)于通訊的銜接，該套系統(tǒng)除了可在本地經(jīng)過(guò)RS232進(jìn)展銜接外，還可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)展遠(yuǎn)程銜接，設(shè)備運(yùn)用規(guī)范的MODBUS通訊協(xié)議向上傳送數(shù)據(jù)和接納控制命令

4、。但是，由于我們?nèi)缃竦南到y(tǒng)中各變電站現(xiàn)場(chǎng)通訊方式的配置、網(wǎng)絡(luò)端口分配等的不一致，以及涉及到不同部門(mén)，通訊方案還沒(méi)達(dá)成一致意見(jiàn)。所以網(wǎng)絡(luò)銜接方式也有兩種，但只試點(diǎn)了十四個(gè)變電站，其中中航變電站、梅林變電站、龍?zhí)磷冸娬尽Ⅸi城變電站、深圳變電站、水貝變電站、東湖變電站、清水河變電站、西鄉(xiāng)變電站、坪山變電站、新洲變電站、馬坳變電站、經(jīng)貿(mào)變電站采取的是直接經(jīng)過(guò)光纖轉(zhuǎn)接屏，再經(jīng)以線通道建立公用的VDSL網(wǎng)銜接到終端如以下圖三，每個(gè)站點(diǎn)一個(gè)IP地址，數(shù)據(jù)讀取由ALBER提供終端軟件完成。平安變電站是經(jīng)過(guò)保信系統(tǒng)銜接到局域網(wǎng)的方式，在終端經(jīng)過(guò)局域網(wǎng)銜接如以下圖四。圖一：直流供電方式圖二：交流供電方式圖三：通訊

5、網(wǎng)絡(luò)銜接方式一圖四：通訊網(wǎng)絡(luò)銜接方式二網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池監(jiān)測(cè)運(yùn)用特點(diǎn)及其技術(shù)研討2.1蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝的主要原理在正常浮充形狀下，蓄電池在線監(jiān)測(cè)進(jìn)展日常的電壓巡檢，電阻的丈量按一定周期啟動(dòng)如一個(gè)月進(jìn)展一次內(nèi)阻值的掃描，并且分析其變化趨勢(shì)，假設(shè)發(fā)現(xiàn)電壓或內(nèi)阻異常發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在內(nèi)阻測(cè)試期間，經(jīng)過(guò)瞬間大電流放電并根據(jù)蓄電池內(nèi)阻模型運(yùn)算，準(zhǔn)確得知蓄電池內(nèi)阻。變電站網(wǎng)絡(luò)根底的開(kāi)展為我們蓄電池的在線監(jiān)測(cè)和管理提供了很好的處理途徑。隨著網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的普及，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理蓄電池是可行的，因此，蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是必然的開(kāi)展方向。為此我們?cè)谶x擇蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)添加了以下功能：1 內(nèi)阻數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采集與傳送

6、每個(gè)電池的內(nèi)阻，此數(shù)值按設(shè)定的周期一個(gè)月更新一次；2 上傳數(shù)據(jù)添加了內(nèi)阻數(shù)據(jù)和關(guān)健點(diǎn)的銜接內(nèi)阻數(shù)據(jù)；2.2 蓄電池內(nèi)阻特性技術(shù)分析及要求蓄電池內(nèi)部參數(shù)、傳導(dǎo)途徑和容量關(guān)系了解為：內(nèi)部電路由電阻、電感和電容組成。電感影響非常小僅有0.050.2 H，而電容又出奇大，每100 Ah蓄電池電容可達(dá)1.7 F，但又無(wú)證據(jù)證明電容與電池容量的關(guān)系，故而以為阻抗電化學(xué)電阻同時(shí)包含了電容和電感的要素。近幾年推出了對(duì)單電池進(jìn)展內(nèi)阻的檢測(cè)技術(shù)，帶來(lái)了電池監(jiān)測(cè)技術(shù)的飛躍，即由被動(dòng)監(jiān)測(cè)電壓到自動(dòng)測(cè)試電池內(nèi)部形狀，正是由于電壓巡檢在蓄電池安康形狀監(jiān)測(cè)存在的缺乏，從而蓄電池在線內(nèi)阻巡檢被以為蓄電池在線監(jiān)視的一個(gè)重要有效

7、的方法。正因如此，國(guó)內(nèi)外這兩年跟隨其后產(chǎn)生了多種測(cè)試的方法，內(nèi)阻測(cè)試技術(shù)難度大，詳細(xì)實(shí)現(xiàn)技術(shù)方法區(qū)別很大，其內(nèi)阻準(zhǔn)確度和抗干擾才干差別也很大。遺憾的是，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相關(guān)的規(guī)范對(duì)蓄電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)進(jìn)展解釋闡明，只需IEEE Std 11881996中對(duì)內(nèi)阻測(cè)最和數(shù)據(jù)分析作了簡(jiǎn)單的闡明，IEEE Std1188一1996指出：內(nèi)阻受包括物理銜接、電解液離子導(dǎo)電性和電極表而的活性物質(zhì)的活性三方面要素的影響，內(nèi)阻值與所采用的儀器和丈量方法有關(guān)，內(nèi)阻的變化可以當(dāng)作電池性能或者說(shuō)容量變化的指示。明顯的內(nèi)阻變化闡明蓄電池有大的性能改動(dòng)，超越30的變化即可以為明顯，但這個(gè)變化幅度能夠跟不同廠家的電池有關(guān)。測(cè)試要

8、求的數(shù)量級(jí)：12V 閥控鉛酸蓄電池：1m2V 3001000Ah蓄電池：110-1m2V 1000Ah以上蓄電池：110-2m2.3蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝符合的設(shè)計(jì)要求根據(jù)閥控鉛酸電池的普通運(yùn)用情況和監(jiān)測(cè)管理的目的，美國(guó)alber蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝的設(shè)計(jì)符合以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)根本要求：1浮充電壓丈量 電池浮充電壓的相對(duì)差別很小，要求丈量電路具有高準(zhǔn)確度，電池組串聯(lián)后的高電壓采樣電路具有抗高共模干擾性能。2放電方式監(jiān)測(cè) 監(jiān)測(cè)電池在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中的放電方式。3環(huán)境溫度 監(jiān)測(cè)蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境溫度。4內(nèi)阻丈量 在線丈量每個(gè)單電池的內(nèi)阻值。5模塊構(gòu)造 系統(tǒng)包括控制器模塊、負(fù)載模塊、采集模塊、逆變電源模塊交流供電方

9、式下無(wú)此模塊，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝與維護(hù)。6網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì) 網(wǎng)絡(luò)化和信息化是電子設(shè)備的開(kāi)展趨勢(shì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有RS232通訊接口和網(wǎng)絡(luò)接口方案，便于遠(yuǎn)程管理和集中監(jiān)控。7可靠性 要求安裝長(zhǎng)期穩(wěn)定任務(wù)。8電磁兼容 在線監(jiān)測(cè)安裝應(yīng)對(duì)用戶(hù)設(shè)備不能產(chǎn)生任何附加干擾，保證用戶(hù)設(shè)備同監(jiān)測(cè)系統(tǒng)共同長(zhǎng)期穩(wěn)定任務(wù)。同時(shí)還要求安裝具有較強(qiáng)的抗干擾才干，在大功率設(shè)備投切時(shí)堅(jiān)持穩(wěn)定。2.4 控制模塊功能控制模塊用于數(shù)據(jù)傳輸、管理以及與上層間的通訊，對(duì)異常的電池運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)展及時(shí)報(bào)警。另外本套系統(tǒng)快速容量測(cè)試和中等深度的容量測(cè)試功能，暫未運(yùn)用，原理是在設(shè)備中添加了控制命令，可啟動(dòng)快速容量測(cè)試和中等深度的容量測(cè)試。值得留意的是，此功能的

10、運(yùn)用，為了保證平安，這種放電性測(cè)試需求維護(hù)人員到現(xiàn)場(chǎng)操作。2.5高精度、高時(shí)效、高抗干擾性的采集模塊設(shè)計(jì)檢測(cè)模塊完成數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳給控制模塊。高精度、高時(shí)效的數(shù)據(jù)采集采用模塊化設(shè)計(jì)方案，兼顧了公用化與通用化原那么，配置靈敏，根據(jù)采樣點(diǎn)種類(lèi)及規(guī)模的需求，各個(gè)模塊可單獨(dú)運(yùn)用，亦可自在組合，能順應(yīng)不同的監(jiān)測(cè)場(chǎng)所。電池的串聯(lián)給采樣電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，美國(guó)alber蓄電池在線監(jiān)測(cè)安裝中運(yùn)用新型光耦合的耐高壓電子開(kāi)關(guān)處理巡檢的困難，它與普通的光耦類(lèi)似，但輸出端為場(chǎng)效應(yīng)管，抑制了晶體管的管壓降問(wèn)題，這種設(shè)計(jì)原理不僅符合高耐壓、高精度、高速的要求，而且在A/D和CPU之間實(shí)現(xiàn)了電氣隔離具有抗高共模干擾功

11、能。2.6 純阻性的大電流負(fù)載測(cè)試蓄電池內(nèi)阻方式負(fù)載模塊與系統(tǒng)的分布式構(gòu)造相順應(yīng)，接受采集模塊的控制，用于向電池組每36V為一段施加一個(gè)純阻性的負(fù)載構(gòu)成放電大電流。其測(cè)試時(shí)電流為30A左右，測(cè)試原理表示圖如圖五。圖五：內(nèi)阻測(cè)試原理表示圖該測(cè)試原理是以在瞬間大電流放電30A對(duì)負(fù)載放電28 A左右產(chǎn)生電壓降后再斷開(kāi)負(fù)載時(shí)其瞬間電壓恢復(fù)，同時(shí)測(cè)出電池極柱上電壓和電流的瞬間變化，便可經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算算法，計(jì)算出蓄電池內(nèi)部真實(shí)的等效內(nèi)阻。圖五描畫(huà)了蓄電池在接通負(fù)載后幾秒鐘內(nèi)發(fā)生的變化。該方法的取數(shù)的時(shí)間、電流的大小都是確定的，利用高速采樣速度，完全能準(zhǔn)確采集V 1、V 2、I并即時(shí)計(jì)算，AD轉(zhuǎn)換器能在有效地

12、丈量直流參數(shù)的同時(shí)，將電池的交流信號(hào)忽略，因此儀器能準(zhǔn)確地測(cè)出內(nèi)阻，并經(jīng)過(guò)蓄電池內(nèi)阻變化的情況分析蓄電池落后情況或失效趨勢(shì)，較好地處理蓄電池失效的監(jiān)測(cè)，同時(shí)并輔以電壓、電流等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，是目前比較領(lǐng)先的監(jiān)測(cè)技術(shù)。該測(cè)試原理的設(shè)計(jì)處理了以下幾個(gè)方面問(wèn)題：1處理了交流測(cè)試內(nèi)阻的不穩(wěn)定性、不準(zhǔn)確性。2獨(dú)立性 測(cè)試電流不受電池充放電回路的影響。3反復(fù)性 可在高噪聲環(huán)境中對(duì)電池進(jìn)展在線測(cè)試，得出穩(wěn)定結(jié)果。4抗干擾才干強(qiáng) 2.7 在線監(jiān)測(cè)安裝的運(yùn)轉(zhuǎn)效果經(jīng)過(guò)內(nèi)阻的數(shù)據(jù)趨勢(shì)能及時(shí)能準(zhǔn)確的判別電池性能形狀，提早找出劣形狀乃至于失效的電池單晶體，以確定蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)的準(zhǔn)確方案。經(jīng)過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)、加上在線監(jiān)測(cè)安裝收

13、到的大量數(shù)據(jù)，我們雖沒(méi)有找到蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量的絕對(duì)關(guān)系特性，但我們找到它們間的相關(guān)特性如圖五、圖六，給我們對(duì)利用內(nèi)阻值對(duì)蓄電池的性能判別提供了有力的證據(jù)。從圖五可以發(fā)現(xiàn)這組新電池中7號(hào)電池單體和20單體是是不合格電池單晶體，從圖六中可以看整組蓄電池都達(dá)不到運(yùn)轉(zhuǎn)要求容量80%，尤其是16號(hào)和32號(hào)電池明顯是失效電池，再繼續(xù)運(yùn)用隨時(shí)會(huì)有危險(xiǎn)。圖五圖六平安消費(fèi)：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)到的蓄電池的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀數(shù)據(jù)，尤其是蓄電池的內(nèi)阻，讓我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池存在的問(wèn)題，讓我們可以準(zhǔn)確對(duì)不良的電池有針對(duì)性實(shí)行處置措施，到達(dá)將缺點(diǎn)處置在發(fā)生之前的目的。提高勞動(dòng)消費(fèi)率：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，讓我們可

14、以在很短的時(shí)間、在辦公室或其它任務(wù)站點(diǎn)，都能對(duì)各站點(diǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)展監(jiān)測(cè)、搜集、分析；數(shù)據(jù)可以自動(dòng)保管、自動(dòng)生成報(bào)告；大大的提高了勞動(dòng)消費(fèi)率。管理程度：根據(jù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的同一蓄電池組不同時(shí)間的數(shù)據(jù)構(gòu)成的報(bào)告，可以分析蓄電池的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，為對(duì)蓄電池組的運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性提供了直接的根據(jù)。小結(jié)本文總結(jié)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的新特點(diǎn)、利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)蓄電池進(jìn)展遠(yuǎn)程和集中監(jiān)控的新手段到達(dá)的效益，也對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用的薄弱環(huán)節(jié)提出了改良的思想，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開(kāi)展，我們置信基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必將得到廣泛運(yùn)用，為了分析蓄電池的性能特點(diǎn)，我還有必要進(jìn)展數(shù)據(jù)的搜集，對(duì)蓄電池運(yùn)轉(zhuǎn)特性作進(jìn)一步的研

15、討。電池的劣化是非常復(fù)雜的化學(xué)、物理過(guò)程，失效的情形千差萬(wàn)別，內(nèi)阻值參數(shù)與蓄電池的容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，目前還需求搜集大量的數(shù)據(jù)、進(jìn)一步研討。在近幾年對(duì)幾十組電池的測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)的電池或者劣化程度不夠嚴(yán)重，或者曾經(jīng)完全失效，處于中間形狀的電池非常少，不同劣化程度的電池非常難于獲得全面，我需求搜集大量的數(shù)據(jù)、進(jìn)一步研討中間形狀的特殊性。蓄電池的運(yùn)用壽命由設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用的多要素影響，內(nèi)阻值參數(shù)與蓄電池的運(yùn)用時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系目前還需求進(jìn)一步研討。另外，在蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)推行的根底上，我們以為，蓄電池組還依然有必要周期性的采用三類(lèi)不同深度的放電測(cè)試，以到達(dá)維護(hù)蓄電池完全到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用要求的目的：1完全放電 電池在投運(yùn)之前應(yīng)進(jìn)展一