引言
将蓄电池使用过程采集的参数特性与标准电池形成对比结构，对其差异性进行分析，根据分析结果对电池初始电荷量进行修正。将上述比对结果和修正数据通过模型的方式进行拓扑，即为核容装置拓扑模型，在后续的蓄电池诊断可以在该模型结构中实现自动比对，增加准确性的同时提高诊断系统的运行效率。而蓄电池的充放电过程通过消耗的电荷量进行统计，由工况诊断结构完成电荷量的估计。
1蓄电池问题
1.1安全问题
蓄电池引起的非正常掉电、起火、爆炸、直流母线脱离、交流窜入等问题；蓄电池核容时需要现场接线，有安全隐患。
1.2效率问题
运维工作量大，人工检查繁琐，蓄电池长期浮充串联使用，易出现单只落后整组失效的问题；目前维护手段单一，自动化程度低，核容放电时需要人工到现场操作，费时费力、效率不高。
2变电站蓄电池远程自动维护的设计
2.1物联网技术在电力蓄电池运维系统中的应用与设计
感知层：物联网的感知层负责完成信息的采集和捕获，并对信息进行有效的融合和压缩；在设计上，铅酸蓄电池传感器、锂电池模块、UPS电源设备的通信端口均属于感知层的范畴。网络层：物联网的网络层主要负责IP寻址和路由的发现和维护，通常使用物联网网关起到数据通信，上传下达的作用，并支持解析各类智能设备的能力。系统层：通过Redis、MQ对数据进行收集、解析，根据预设逻辑判断设备运行状况，并可下发远程操作指令。应用层：直接为终端用户应用进程提供服务，对各类数据进行汇总、计算、分析。实现诸如容量管理、远程控制、均衡性分析、数据计算、告警灯功能。交互层：以各种视觉输出设备如PC、本地监控屏等形式，将硬件数据以各类数据、柱形图、曲线图等形式呈现出来。铅酸蓄电池是通过内部的化学反应进行充放电的，可以不依赖任何管理系统，所以失效的偶然性大，很难从外表上对其性能进行分辨。但如果给它加装蓄电池传感器，通过汇总采集的数据，在系统中就可直接判断出它的状态。电力蓄电池智慧运维系统的设计理念也正是利用先进的信息化技术，对硬件设备采集的蓄电池数据通过专家系统进行逻辑分析、处理，将蓄电池状态进行实时诊断，实现软硬件数据交互，监测数据实时展现，蓄电池隐患及时处理的物联网系统。
2.2蓄电池工程车单体蓄电池过压报警技术设计
蓄电池工程车主要应用于地铁车辆段、停车场及隧道等场所，完成调车、动力牵引、线路维护和地铁建设等任务，具有牵引本线事故列车的救援功能。与内燃调车机相比，蓄电池工程车效率高、没有空气污染、噪声小，不使用一次性能源，减排效果显著，符合国家产业政策，尤其适用于线路建设和隧道作业。一是将对机车进行均衡充电作业纳入检修规程。二是建立机车重大故障台账并进行跟踪，制定相应控制措施。三是组织学习，进一步熟悉机车，提高维修人员故障处理能力。
2.3VMD算法
变分模态分解（VMD）算法是融合多项技术理论形成的一种求解算法，本研究主要利用其分解原理和数据整理功能。对蓄电池组的模态数据利用VMD算法中的变换原理进行解析，完成原始数据与模态数据的融合，经过VMD算法的整理和波形平复，蓄电池组数据得到较为完成的保存，为系统诊断提供便利，同时建立的模态数据为待运行的蓄电池组提供数据参考方案，保证其输出功率的有效性。
2.4电压采集与充放电控制电路设计
本研究系统通过主控制器来控制各个模板采集到蓄电池组的数据，并将数据传输到上位机中进行分析。主控制器选用At-mega16单片机，程序存储器按单时钟周期运行。主控制器中具有可擦除存储器和片内静态存储器，在系统突然断电的情况下，可将数据暂时保存在存储器中，防止数据丢失。系统中电压采集模块对单体的蓄电池不是同时采集，而是采用电压巡检采集方式。电压采集模块中使用的光电耦合器件作用在控制系统和采集单元中，隔离电路中的前端负载和信号。当蓄电池组中蓄电池个数较多时，采用传统多路电压采集的方法，出现的数据误差较大的同时，电路的一致性也降低。在充电达到饱和状态或放电达到剩余电容参数时，能够终止蓄电池的充放电状态，实现蓄电池的智能控制和保护作用。
2.5蓄电池充放电PID控制算法
蓄电池的充放电开关状态是非线性的时变系统，通断次数频繁，具体数据的处理没有标准的数学模型，本研究使用PID控制算法来完成蓄电池驱动电路的控制。PID控制算法是线性的，将蓄电池组的电压电流作为输出量融合PID线性组合构成控制量，完成对蓄电池组充放电开关的控制。系统输出数据经过采样电路，经过数模转换与系统中预设的参照值相减得到偏差信号，利用增量递增公式计算出控制量的增量，与前一次输出量相加求出此时的输出量，进而改变蓄电池充放电系统中的电流值和电压值。
2.6远程运维方式
传统直流电源系统的铅酸电池核容过程需要运维人员旁站，其目的在于：①过程持续监视，及时发现核容过程中的异常；②发生告警或异常后迅速处置，避免对核容电池造成伤害。对于锂离子电池，为了避免核容过程中引发的热失控风险，需要监视、留意的信息和采取的差异化处置措施将会更多，对运维人员的敬业和技能水平都有更高要求。
2.6.1远程运维期间的远程持续监视
远程持续监视的作业内容包括：①监视现场发出的告警信号，包括直流电源系统中充电装置、放电装置等核容执行元件和锂离子电池的电池管理系统发出的告警信号；②根据核容过程中所处阶段、不同来源数据之间的相互关系，判断因故不发出告警信号或不能发出告警信号的运行异常。由于投运后设备老化或维护缺位，不可避免地出现性能降低或功能丧失，例如测量失准、拒动、执行偏差，这些因素不能触发告警，甚至因为缺陷而拒发告警，还有一些偶发故障，从设计上没有配备相应的告警功能。对于这些问题，不能依靠传统的单电气参数超出阈值后触发告警，而要用多元信息综合判断，辨别运行异常，实现超越传统水平的运行监视。
2.6.2远程应急处置
在远程持续监控的基础上，依据接收的告警信息或发现的运行异常，及时实施远程应急处置，抑制锂离子电池的故障发展，隔离直流电源系统内的电池外部风险，并将设备维持于低风险的稳定状态，等待运维人员到现场处置
结语
本文设计的变电站蓄电池远程自动维护系统已经在多个现场应用，在日常运行过程中就能完成对单体电池性能的判断，使用方便，保证变电站直流系统的安全运行。
参考文献
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［2］张菲菲，王寅超，陆忠心，等．基于内阻预测的阀控铅酸蓄电池故障预警方法［J］．电源技术，2020，44(6):860－862;898．