引言

电场输电系统往往采用直流发电，而其顺利运行的基础依赖于蓄电池组的供电功能，但对于蓄电池组的诊断维护效率较低，由于输电系统中电池量较大，各自状态不同，诊断较为困难，因此人工诊断方式远远无法满足需求。

1电力蓄电池的维护要求及现状

目前大部分变电站仍然使用的是阀控式铅酸蓄电池，阀控式铅酸蓄电池主要由正极板、负极板、电解液、隔板、汇流排、安全阀、电池外壳、极柱等组成，铅酸蓄电池的充放电是由正极板上的活性物质二氧化铅（PbO2）和负极板上的活性物质海绵状的纯铅（Pb）与电解液中的硫酸（H2SO4）发生化学反应来完成的。在电力行业，目前针对铅酸蓄电池常用的标准包括：DL/T856—2018《电力用直流电源和一体化电源监控装置》、DL/T1074—2019《电力用直流和交流一体化不间断电源设备》、DL/T724《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》、DL/T637—2019《电力用固定型阀控式铅酸蓄电池》等标准，同时国家电网还发布了《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》，对蓄电池的日常运维均提出了明确的要求，主要由日常检查及年度检查组成。1）日常检查：清除灰尘，检查连接条、外壳、极柱，测量电压。2）年度检查：核准容量放电试验，放电电流为I10恒流。当单体电压为终止电压1.8V时，停止放电，放电过程中，记下蓄电池组的端电压、每个蓄电池端电压、电解液密度。若蓄电池组第一次核对性放电，就放出了额定容量，不再放电，充满容量后便可投入运行。若放充三次均达不到额定容量的80%，可判此组蓄电池使用年限已到，并安排更换。但阀控式铅酸蓄电池在经过5~8年的使用后，会出现容量下降、内阻增大并最终失效的情况。

2基于物联网技术的电力蓄电池智慧运维系统设计与应用

2.1系统主站

1）蓄电池监测诊断，自动实时获取电池组及单体电池数据，并存储至服务器端；记录数据内容包含：单体电压、内阻、温度、组端电压、电流等，以柱形图、曲线图等形式实时呈现电压、内阻、电流、电压均衡性、平均温度、充放电电压、充放电电流曲线等数据。2）蓄电池相关告警推送，如蓄电池高压\低压监测告警、电池连接条螺丝松动监测告警、蓄电池极柱温度监测告警、蓄电池极板短路/开路监测告警、蓄电池漏液监测告警、蓄电池绝缘监测告警等。3）蓄电池容量管理，对子站进行远程主动放电及被动监测停电，对蓄电池充电、放电状态实时监控，记录充放电实时电压、电流，并计算充电放电电量。根据历史充放电记录，对蓄电池容量、备电能力进行预估。4）设备台账管理，记录设备详情信息，支持电池品牌、型号、批次、标称容量、标称内阻、单节标准电压、电池节数等数据的设置。5）电源设备的远程监控管理，通信电源、直流电源、UPS是提供稳定电源的关键设备，平台可对电源设备内部整流器、逆变器、电池、旁路、负载等各部件的运行状态进行实时监视，一旦有部件发生故障，系统会自动报警，并切换到相关报警界面。

2.2间歇充电的锂电池直流电源系统远程运维

传统上，直流电源系统配备铅酸电池作为备用电源，但铅酸电池使用寿命短，长期运行后备电容量不足，并存在内部腐蚀开路等多种失效模式。当交流失电，蓄电池将承担由充电装置转移过来的全部直流负荷，包括正常运行的经常负荷、事故负荷和事故初期的冲击负荷，从零开始的阶跃电流形成的电动力将造成铅酸蓄电池内部汇流排上的腐蚀区域断路，导致蓄电池开路和直流电源系统失电，厂站内二次系统无法工作，事故范围扩大。为了提高直流电源系统的可靠性，消除故障隐患，电力行业进行了多种尝试，形成了新型电池替代铅酸电池和直流电源系统升级弥补铅酸蓄电池不足的2条技术路线。其中，锂离子电池替代铅酸电池曾经是示范应用最多、最具前景的研究方向。锂离子电池直流电源系统采用间歇充电运行方式，摒弃传统的铅酸电池通过持续涓流充电弥补电池自放电的浮充电运行方式；锂电池在开路静置状态和补充充电状态之间往复转换，通过间隔3~6个月的补充充电弥补锂电池在开路静置阶段自放电造成的电量损失，维持电池长期备电于接近满容量。间歇充电运行方式适用于循环使用的锂离子电池，除了维持满容量备电，还具备传统铅酸电池浮充电运行方式无法实现的核容维护期间全过程在线备电，充电后期开路状态电压缓降和蓄电池在线热失控阻断。

2.3蓄电池充放电智能控制系统

近年来，我国在积极推进和大力提倡使用清洁能源，燃料电池电动汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的使用越来越多。各种电气系统中都离不开电能储能装置蓄电池的使用，其可靠性影响着供电系统和整个系统的稳定运行。系统中的核心部分 是 主 控 制 器，数据采集模块对蓄电池 组 的 电 压、电流内阻和温度进行采集数据。数据采集单元中使用了光耦 合 隔 离 电 路，防止主控制器中的电压过高引起设备故障 的 情 况 出 现，并且能够隔离因有电连接而引起的电流干扰，使数据采集单元中的输入信号和输出信号互相隔离，使系统的稳定性更强。主控制器能够对数据采集模块中采集到的蓄电池组数据进行分析，根据蓄电池组的电压电流情况判断是否对充放电控制单元进行作用。蓄电池的充放电方式影响蓄电池的使用寿命，蓄电池的过充和过放都会对蓄电池本身特性产生很大的损害。蓄电池使用寿命受很多因素的影响，其中过充电的影响程度最大。在充电过程中，当充电电流超过氧循环允许的最大范围时，会造成蓄电池过充电的现象。蓄电池的正极极板出现析氧的情况，使电池的容量降低。过放电情况的出现也会影响本身性能，长时间的深度放电会使蓄电池内部极板出现大量结晶，导致极板酸化，缩短蓄电池的使用寿命。当蓄电池进行充放电，数据采集模块采集到的电压和电流等数据超过系统设定最大范围时，系统停止蓄电池的充电或放电，避免影响蓄电池的最佳工作性能和使用寿命，实现了蓄电池充放电的智能控制。

结语

物联网、大数据、人工智能等技术的推出和发展，对电力蓄电池的运维将起到革命性的改变，对运维效果也将有质的飞跃。本文所设计的平台，也将会随着技术的进步和用户的需求再进行功能提升，目的是使电力系统运维更便捷，运行更可靠。

参考文献

[1]国家电网公司.国家电网公司十八项电网重大反事故措施（2018年修订版）及编制说明[M].北京:中国电力出版社,2018.

[2]文波，刘贵富． 电力系统信息通信机房 UPS 蓄电池在线监测及远程充放电智能管理技术探讨［J］． 低碳世界，2019( 30) : 49 － 50．