1、.PAGE ：.；網絡環境下的蓄電池在線監測系統實際總結 廣東電網深圳供電局 深圳市錦祥自動化設備 2007.11摘 要：本文總結了在深圳供電局變電站安裝的蓄電池在線監測系統的實際效果，并深化分析了網絡環境下蓄電池監控數據電壓、內阻、銜接電阻。關健詞：蓄電池監測 內阻 銜接電阻在實際中發現浮充形狀下傳統的電池電壓信息，缺乏以準確反響電池的劣化，為處理浮充形狀下數據信息缺乏的問題，我們采用了美國alber公司的BDS-256蓄電池在線監測系統，此監測系統不僅采集蓄電池的電壓、還采集蓄電池的內阻數據和關健點長銜接線銜接電阻，監測到的數據以數據庫方式保管，可以經過網絡下載，終端軟件可以經過對電壓、電

2、阻數據趨勢進展電池劣化SOH和剩余容量SOC的預測。最重要的是網絡不僅改動了設備銜接方式，而且可以經過設備信息的集中和交融提高了任務效益。目前，在深圳供電局中航變電站、梅林變電站、龍塘變電站、公明變電站、鵬城變電站、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、西鄉變電站、坪山變電站、簡龍變電站、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、經貿變電站、坑梓變電站、六約變電站、春風變電站、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、蓄電池在線監測系統，讓我們獲得最大的平安效益和經濟效益有著很重要的意義，現場驗證了網絡環境下的蓄電池在線監測系統的可行性和合理性。現場蓄電池在線監測安裝銜接方式在現場安裝的系統中，為了保證電源的穩定性，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；假設變電站沒有逆變電源屏，那么從直流電源屏上接一組電源供電如以下圖二，此時在蓄電池在線監測安裝屏上要求加裝一個逆變電源安裝，逆變成交流電源供應安裝用。對于通訊的銜接，該套系統除了可在本地經過RS232進展銜接外，還可以經過網絡方式進展遠程銜接，設備運用規范的MODBUS通訊協議向上傳送數據和接納控制命令

4、。但是，由于我們如今的系統中各變電站現場通訊方式的配置、網絡端口分配等的不一致，以及涉及到不同部門，通訊方案還沒達成一致意見。所以網絡銜接方式也有兩種，但只試點了十四個變電站，其中中航變電站、梅林變電站、龍塘變電站、鵬城變電站、深圳變電站、水貝變電站、東湖變電站、清水河變電站、西鄉變電站、坪山變電站、新洲變電站、馬坳變電站、經貿變電站采取的是直接經過光纖轉接屏，再經以線通道建立公用的VDSL網銜接到終端如以下圖三，每個站點一個IP地址，數據讀取由ALBER提供終端軟件完成。平安變電站是經過保信系統銜接到局域網的方式，在終端經過局域網銜接如以下圖四。圖一：直流供電方式圖二：交流供電方式圖三：通訊

5、網絡銜接方式一圖四：通訊網絡銜接方式二網絡環境下的蓄電池監測運用特點及其技術研討2.1蓄電池在線監測安裝的主要原理在正常浮充形狀下，蓄電池在線監測進展日常的電壓巡檢，電阻的丈量按一定周期啟動如一個月進展一次內阻值的掃描，并且分析其變化趨勢，假設發現電壓或內阻異常發出報警信號。在內阻測試期間，經過瞬間大電流放電并根據蓄電池內阻模型運算，準確得知蓄電池內阻。變電站網絡根底的開展為我們蓄電池的在線監測和管理提供了很好的處理途徑。隨著網絡設備的普及，運用網絡來管理蓄電池是可行的，因此，蓄電池監測系統的網絡化是必然的開展方向。為此我們在選擇蓄電池在線監測系統時添加了以下功能：1 內阻數據，系統采集與傳送

6、每個電池的內阻，此數值按設定的周期一個月更新一次；2 上傳數據添加了內阻數據和關健點的銜接內阻數據；2.2 蓄電池內阻特性技術分析及要求蓄電池內部參數、傳導途徑和容量關系了解為：內部電路由電阻、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1.7 F，但又無證據證明電容與電池容量的關系，故而以為阻抗電化學電阻同時包含了電容和電感的要素。近幾年推出了對單電池進展內阻的檢測技術，帶來了電池監測技術的飛躍，即由被動監測電壓到自動測試電池內部形狀，正是由于電壓巡檢在蓄電池安康形狀監測存在的缺乏，從而蓄電池在線內阻巡檢被以為蓄電池在線監視的一個重要有效

7、的方法。正因如此，國內外這兩年跟隨其后產生了多種測試的方法，內阻測試技術難度大，詳細實現技術方法區別很大，其內阻準確度和抗干擾才干差別也很大。遺憾的是，目前國內還沒有相關的規范對蓄電池內阻數據進展解釋闡明，只需IEEE Std 11881996中對內阻測最和數據分析作了簡單的闡明，IEEE Std1188一1996指出：內阻受包括物理銜接、電解液離子導電性和電極表而的活性物質的活性三方面要素的影響，內阻值與所采用的儀器和丈量方法有關，內阻的變化可以當作電池性能或者說容量變化的指示。明顯的內阻變化闡明蓄電池有大的性能改動，超越30的變化即可以為明顯，但這個變化幅度能夠跟不同廠家的電池有關。測試要

8、求的數量級：12V 閥控鉛酸蓄電池：1m2V 3001000Ah蓄電池：110-1m2V 1000Ah以上蓄電池：110-2m2.3蓄電池在線監測安裝符合的設計要求根據閥控鉛酸電池的普通運用情況和監測管理的目的，美國alber蓄電池在線監測安裝的設計符合以下幾個方面的設計根本要求：1浮充電壓丈量 電池浮充電壓的相對差別很小，要求丈量電路具有高準確度，電池組串聯后的高電壓采樣電路具有抗高共模干擾性能。2放電方式監測 監測電池在正常運轉中的放電方式。3環境溫度 監測蓄電池運轉環境溫度。4內阻丈量 在線丈量每個單電池的內阻值。5模塊構造 系統包括控制器模塊、負載模塊、采集模塊、逆變電源模塊交流供電方

9、式下無此模塊，便于現場安裝與維護。6網絡化設計 網絡化和信息化是電子設備的開展趨勢，系統設計具有RS232通訊接口和網絡接口方案，便于遠程管理和集中監控。7可靠性 要求安裝長期穩定任務。8電磁兼容 在線監測安裝應對用戶設備不能產生任何附加干擾，保證用戶設備同監測系統共同長期穩定任務。同時還要求安裝具有較強的抗干擾才干，在大功率設備投切時堅持穩定。2.4 控制模塊功能控制模塊用于數據傳輸、管理以及與上層間的通訊，對異常的電池運轉情況進展及時報警。另外本套系統快速容量測試和中等深度的容量測試功能，暫未運用，原理是在設備中添加了控制命令，可啟動快速容量測試和中等深度的容量測試。值得留意的是，此功能的

10、運用，為了保證平安，這種放電性測試需求維護人員到現場操作。2.5高精度、高時效、高抗干擾性的采集模塊設計檢測模塊完成數據采集，并將數據傳給控制模塊。高精度、高時效的數據采集采用模塊化設計方案，兼顧了公用化與通用化原那么，配置靈敏，根據采樣點種類及規模的需求，各個模塊可單獨運用，亦可自在組合，能順應不同的監測場所。電池的串聯給采樣電路的設計帶來困難，美國alber蓄電池在線監測安裝中運用新型光耦合的耐高壓電子開關處理巡檢的困難，它與普通的光耦類似，但輸出端為場效應管，抑制了晶體管的管壓降問題，這種設計原理不僅符合高耐壓、高精度、高速的要求，而且在A/D和CPU之間實現了電氣隔離具有抗高共模干擾功

11、能。2.6 純阻性的大電流負載測試蓄電池內阻方式負載模塊與系統的分布式構造相順應，接受采集模塊的控制，用于向電池組每36V為一段施加一個純阻性的負載構成放電大電流。其測試時電流為30A左右，測試原理表示圖如圖五。圖五：內阻測試原理表示圖該測試原理是以在瞬間大電流放電30A對負載放電28 A左右產生電壓降后再斷開負載時其瞬間電壓恢復，同時測出電池極柱上電壓和電流的瞬間變化，便可經過數學運算算法，計算出蓄電池內部真實的等效內阻。圖五描畫了蓄電池在接通負載后幾秒鐘內發生的變化。該方法的取數的時間、電流的大小都是確定的，利用高速采樣速度，完全能準確采集V 1、V 2、I并即時計算，AD轉換器能在有效地

12、丈量直流參數的同時，將電池的交流信號忽略，因此儀器能準確地測出內阻，并經過蓄電池內阻變化的情況分析蓄電池落后情況或失效趨勢，較好地處理蓄電池失效的監測，同時并輔以電壓、電流等運轉參數的監測，是目前比較領先的監測技術。該測試原理的設計處理了以下幾個方面問題：1處理了交流測試內阻的不穩定性、不準確性。2獨立性 測試電流不受電池充放電回路的影響。3反復性 可在高噪聲環境中對電池進展在線測試，得出穩定結果。4抗干擾才干強 2.7 在線監測安裝的運轉效果經過內阻的數據趨勢能及時能準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，以確定蓄電池運轉維護的準確方案。經過運轉維護、加上在線監測安裝收

13、到的大量數據，我們雖沒有找到蓄電池內阻與蓄電池容量的絕對關系特性，但我們找到它們間的相關特性如圖五、圖六，給我們對利用內阻值對蓄電池的性能判別提供了有力的證據。從圖五可以發現這組新電池中7號電池單體和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不到運轉要求容量80%，尤其是16號和32號電池明顯是失效電池，再繼續運用隨時會有危險。圖五圖六平安消費：系統實現實時監測，根據監測到的蓄電池的運轉形狀數據，尤其是蓄電池的內阻，讓我們可以及時發現蓄電池存在的問題，讓我們可以準確對不良的電池有針對性實行處置措施，到達將缺點處置在發生之前的目的。提高勞動消費率：系統的實時遠程監測功能，讓我們可

14、以在很短的時間、在辦公室或其它任務站點，都能對各站點的運轉數據進展監測、搜集、分析；數據可以自動保管、自動生成報告；大大的提高了勞動消費率。管理程度：根據系統監測到的同一蓄電池組不同時間的數據構成的報告，可以分析蓄電池的運轉形狀數據的變化趨勢，為對蓄電池組的運轉的可靠性提供了直接的根據。小結本文總結了網絡環境下的蓄電池在線監測系統的新特點、利用網絡對蓄電池進展遠程和集中監控的新手段到達的效益，也對現場運用的薄弱環節提出了改良的思想，隨著網絡技術的不斷開展，我們置信基于網絡環境下的蓄電池在線監測系統必將得到廣泛運用，為了分析蓄電池的性能特點，我還有必要進展數據的搜集，對蓄電池運轉特性作進一步的研

15、討。電池的劣化是非常復雜的化學、物理過程，失效的情形千差萬別，內阻值參數與蓄電池的容量的對應關系，目前還需求搜集大量的數據、進一步研討。在近幾年對幾十組電池的測試后發現，現場的電池或者劣化程度不夠嚴重，或者曾經完全失效，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據、進一步研討中間形狀的特殊性。蓄電池的運用壽命由設計、制造和運用的多要素影響，內阻值參數與蓄電池的運用時間的對應關系目前還需求進一步研討。另外，在蓄電池在線監測系統推行的根底上，我們以為，蓄電池組還依然有必要周期性的采用三類不同深度的放電測試，以到達維護蓄電池完全到達現場運用要求的目的：1完全放電 電池在投運之前應進展一