譚 乾

（廣東電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心,510000）

該系統(tǒng)不僅可提升在網(wǎng)蓄電池的供電能力，而且能延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，節(jié)約蓄電池的運(yùn)行維護(hù)成本，具有顯著的節(jié)能減排效益，為蓄電池的運(yùn)行維護(hù)管理提供了全新的思路和方法。

1 實(shí)現(xiàn)依據(jù)和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

1.1 實(shí)現(xiàn)依據(jù)

1.1.1 通過技術(shù)手段消除電池劣化因素的不良影響

蓄電池一旦投入使用，其性能下降是必然的，這是由電池設(shè)計(jì)壽命所決定。而蓄電池在使用過程中出現(xiàn)過放電、充電不足、頻繁放電等因素，都會(huì)使電池加速劣化，導(dǎo)致電池實(shí)際壽命往往達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。

蓄電池的設(shè)計(jì)壽命不可改變，唯一可改變的就是上述外在因素對(duì)蓄電池壽命的影響。有兩種思路可解決該問題：

第一種：加強(qiáng)蓄電池維護(hù)力度，避免上述各種導(dǎo)致電池劣化因素的發(fā)生，從根源上予以杜絕。

第二種：通過一定的技術(shù)手段，將上述因素造成的蓄電池劣化予以消除。

由于影響蓄電池劣化的因素很多，要想從根源上完全杜絕難度極大，不僅需要投入大量的人力、物力、財(cái)力，并且對(duì)維護(hù)人員的專業(yè)性要求較高；且蓄電池本身作為備電系統(tǒng)，往往需要犧牲自身性能來確保站點(diǎn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，因此過放電、頻繁放電等現(xiàn)象想要完全避免也不現(xiàn)實(shí)。

只有第二種方法才具有現(xiàn)實(shí)意義?；谌A段在線除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)的電力蓄電池智能在線維護(hù)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”），正是通過先進(jìn)的蓄電池在線養(yǎng)護(hù)技術(shù)，來消除上述外在因素對(duì)蓄電池的影響，達(dá)到蓄電池在線養(yǎng)護(hù)的目的。

1.1.2 掌握電池動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，準(zhǔn)確甄別電池性能

對(duì)于新電池而言，理想情況下對(duì)每一節(jié)蓄電池配備一個(gè)充電電源進(jìn)行分別管理，定可保證各節(jié)電池處于優(yōu)良的管控環(huán)境下，劣化速度也將顯著降低。

但目前在網(wǎng)電池由于已出現(xiàn)一定程度的劣化，單獨(dú)的充電是無法消除電池劣化的。因此系統(tǒng)采用的脈沖除硫+均衡充電+檢測(cè)保護(hù)的組合養(yǎng)護(hù)方式，首先消除現(xiàn)有電池劣化，再通過均衡充電對(duì)每節(jié)電池進(jìn)行精細(xì)化充電管理，必然會(huì)保證電池性能逐漸恢復(fù)至最佳狀態(tài)。

此外，通過三階段在線養(yǎng)護(hù)技術(shù)，可以使電池出現(xiàn)微小的動(dòng)態(tài)變化，系統(tǒng)通過捕捉電池動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)，在一段時(shí)間后，即可掌握電池均勻性的變化趨勢(shì)，從而對(duì)蓄電池的性能進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

1.2.1 蓄電池統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)化管理

系統(tǒng)通過不同型號(hào)的蓄電池在線養(yǎng)護(hù)儀的使用以及該設(shè)備的級(jí)聯(lián)功能實(shí)現(xiàn)了硬件的兼容，滿足了不同種類蓄電池的數(shù)據(jù)采集和傳輸；通過蓄電池在線維護(hù)網(wǎng)管平臺(tái)軟件的自識(shí)別技術(shù)，可將各站點(diǎn)設(shè)備上傳的不同類型蓄電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行2V/12V蓄電池自動(dòng)識(shí)別和蓄電池單體電池節(jié)數(shù)的自動(dòng)識(shí)別。

通過上述技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了利用統(tǒng)一的網(wǎng)管平臺(tái)，對(duì)轄區(qū)內(nèi)站點(diǎn)進(jìn)行集中網(wǎng)絡(luò)化管理。

1.2.2 三階段蓄電池在線養(yǎng)護(hù)技術(shù)

針對(duì)劣化蓄電池，系統(tǒng)采用的脈沖除硫、均衡充電、檢測(cè)保護(hù)的三階段在線除硫養(yǎng)護(hù)技術(shù)，這三個(gè)過程分時(shí)循環(huán)進(jìn)行，三個(gè)過程的具體工作方式和作用如下：

脈沖除硫：對(duì)單節(jié)電池分別施加除硫脈沖，恢復(fù)電池的基本特性。

系統(tǒng)采用的脈沖除硫技術(shù)，是針對(duì)已硫化蓄電池中硫酸鉛結(jié)晶顆粒大小不同，其諧振點(diǎn)也不同的特點(diǎn)，將動(dòng)態(tài)功率修復(fù)脈沖施加于電池兩端，利用除硫脈沖中豐富的諧波分量與硫酸鉛晶體發(fā)生共振的原理，使粗大的硫酸鉛晶體逐漸“擊碎”、“溶解”，使之成為小顆粒硫酸鉛，而小顆粒的硫酸鉛晶體，可隨著充電的進(jìn)行，被分解為鉛離子和硫酸根離子參與反應(yīng)，最終變成鉛及二氧化鉛回到極板上，使硫酸鉛結(jié)晶從極板上還原。

均衡充電：均衡充電，對(duì)各節(jié)電池分別均衡充電，每節(jié)電池電壓不同，對(duì)電池充電電流也就不同，均衡性差的電池組，電流差異越大。

檢測(cè)保護(hù)：檢測(cè)電壓，檢測(cè)到單節(jié)電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)浮充電壓時(shí)自動(dòng)終止循環(huán)進(jìn)程。

從以上工作機(jī)制來看，脈沖除硫?qū)σ呀?jīng)硫化的電池恢復(fù)其特性；均衡充電減小電池組各單體電池的差異性，有效阻止再次硫化的可能；檢測(cè)保護(hù)使電池始終處于安全狀態(tài)，避免過充的同時(shí)當(dāng)再次出現(xiàn)差異時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)工作。

這種組合養(yǎng)護(hù)方式可有效防止電池快速劣化，高效提升電池容量。

2 系統(tǒng)構(gòu)成和功能實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)整體構(gòu)成

系統(tǒng)由蓄電池在線養(yǎng)護(hù)儀、服務(wù)器、短信發(fā)送模塊、蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)、短信告警發(fā)布平臺(tái)幾大部分組成。系統(tǒng)組成示意圖如下所示：

圖1 系統(tǒng)組成示意圖

其中蓄電池養(yǎng)護(hù)儀安裝于蓄電池所在站點(diǎn)，主要起到以下作用：

A、采集蓄電池運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)。

B、負(fù)責(zé)與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

C、通過設(shè)備與蓄電池端的連接線向蓄電池輸出除硫脈沖和充電電壓。

服務(wù)器安裝于電力核心監(jiān)控機(jī)房，蓄電池養(yǎng)護(hù)儀內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊與服務(wù)器建立數(shù)據(jù)連接，一方面將實(shí)時(shí)采集到的電池參數(shù)發(fā)送至服務(wù)器端，另一方面負(fù)責(zé)接收服務(wù)器端傳送的各項(xiàng)查詢和控制指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。

“蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)”和“短信告警發(fā)布平臺(tái)”安裝于服務(wù)器內(nèi)。

其中“蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)”負(fù)責(zé)各站點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)的收集和WEB界面顯示、數(shù)據(jù)后臺(tái)分析計(jì)算和存儲(chǔ)等，通過該平臺(tái)對(duì)上傳數(shù)據(jù)的分析處理，即可實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)蓄電池各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時(shí)查看、站點(diǎn)隱患智能分析和維護(hù)指導(dǎo)、電池均勻性變化分析等功能。

短信發(fā)送模塊連接在服務(wù)器USB接口上，一旦站點(diǎn)出現(xiàn)停電或蓄電池其他異常狀況后，“短信告警發(fā)布平臺(tái)”立即生成告警短信，并通過短信發(fā)送模塊，第一時(shí)間將告警信息發(fā)送給相關(guān)維護(hù)人員，通知維護(hù)人員及時(shí)排障。

維護(hù)人員只需通過網(wǎng)頁瀏覽的方式即可隨時(shí)查看各站點(diǎn)蓄電池實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；而一旦站點(diǎn)蓄電池出現(xiàn)異常，維護(hù)人員只需查看收到的短信內(nèi)容，即可第一時(shí)間掌握告警信息。

2.2 各功能實(shí)現(xiàn)方法

2.2.1 在線養(yǎng)護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

以2V/24節(jié)蓄電池組為例，蓄電池養(yǎng)護(hù)儀上的輸出接口為25位端子，輸出線分別接入各節(jié)單體電池的正負(fù)極柱，設(shè)備工作機(jī)制采用脈沖除硫→均衡養(yǎng)護(hù)→檢測(cè)保護(hù)三階段分時(shí)循環(huán)進(jìn)行。

2.2.2 各項(xiàng)電池?cái)?shù)據(jù)采集功能的實(shí)現(xiàn)

蓄電池單體電池電壓和總電壓的采集：蓄電池輸出接口不僅完成對(duì)各節(jié)單體電池在線養(yǎng)護(hù)的功能，還通過該接口采集各節(jié)單體電池電壓和總電壓。

蓄電池溫度采集：設(shè)備內(nèi)部?jī)?nèi)置溫度傳感器，溫度傳感器采集探頭置于電池附近，即可采集到電池所處環(huán)境溫度。

蓄電池供電狀態(tài)信息采集：通過電池電壓的變化和電池電流變化綜合判斷站點(diǎn)是否處于停電狀態(tài)，站點(diǎn)停電標(biāo)志包含在上傳數(shù)據(jù)內(nèi)。

2.2.3 設(shè)備級(jí)聯(lián)功能的實(shí)現(xiàn)

單臺(tái)蓄電池養(yǎng)護(hù)儀最多只能管控24節(jié)電池，如果單組蓄電池的單體電池節(jié)數(shù)超過24節(jié)，就要通過設(shè)備級(jí)聯(lián)接口進(jìn)行擴(kuò)展。

舉例說明，如果站點(diǎn)蓄電池為12V/36節(jié)單組，則兩臺(tái)設(shè)備級(jí)聯(lián)后，1#設(shè)備作為主設(shè)備管控前24節(jié)電池，2#設(shè)備作為從設(shè)備管控其余12節(jié)電池，所有采集信息均通過級(jí)聯(lián)接口匯總至1#設(shè)備，通過RJ45接口發(fā)送至服務(wù)器端。

2.2.4 數(shù)據(jù)傳輸功能的實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)傳輸功能通過設(shè)備上的RJ45網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)，如果站點(diǎn)蓄電池組數(shù)量超過1組，可通過交換機(jī)進(jìn)行接口擴(kuò)展。

2.3 系統(tǒng)軟件描述

服務(wù)器端軟件包括Linux操作系統(tǒng)、在線維護(hù)系統(tǒng)采集軟件、Oracle數(shù)據(jù)庫、蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、短信告警發(fā)布平臺(tái)。

（1）Linux操作系統(tǒng)

采用Linux5.8版本，是服務(wù)器端各應(yīng)用軟件正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，具有系統(tǒng)安全性高、網(wǎng)絡(luò)功能豐富、可移植性好等特點(diǎn)。

（2）在線維護(hù)系統(tǒng)采集軟件

負(fù)責(zé)接收各站點(diǎn)數(shù)據(jù)的上傳和服務(wù)器端相關(guān)指令的下發(fā)。

（3）Oracle數(shù)據(jù)庫

采用Oracle10.2g版本，對(duì)各站點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

（4）蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)

蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)采用java語言，布署平臺(tái)采用tomcat 6.0,使用Struts2框架進(jìn)行開發(fā)，使頁面和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分離，具有跨平臺(tái)性和可移植性。

蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)管平臺(tái)主要功能為各站點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)顯示、曲線分析、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。維護(hù)人員只需訪問該網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，即可查看各站點(diǎn)蓄電池實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。

（5）短信告警發(fā)布平臺(tái)

短信告警發(fā)布平臺(tái)負(fù)責(zé)站點(diǎn)蓄電池出現(xiàn)各種不同告警情況時(shí)的短信發(fā)布。

該平臺(tái)具有良好的交互性，維護(hù)人員可通過WEB界面對(duì)短信發(fā)送內(nèi)容和短信發(fā)送對(duì)象進(jìn)行二次編程，即一旦某站點(diǎn)出現(xiàn)某項(xiàng)告警，可根據(jù)之前系統(tǒng)管理員設(shè)定，依據(jù)告警級(jí)別和站點(diǎn)所處轄區(qū)決定短信發(fā)送的對(duì)象范圍、發(fā)送頻率等參數(shù)。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)既能在線維護(hù)電池、提高電池性能又能遠(yuǎn)程監(jiān)控提供蓄電池的主動(dòng)維護(hù)，是電力領(lǐng)域?qū)υ诰W(wǎng)蓄電池維護(hù)的一大創(chuàng)新，是未來電網(wǎng)的必然要求，應(yīng)用前景十分廣闊。

由于電力系統(tǒng)使用蓄電池范圍廣、數(shù)量大，包括合閘電源、無人值守變電站、UPS供電系統(tǒng)的蓄電池，均可通過該系統(tǒng)進(jìn)行在線維護(hù)和管理，可極大的提高現(xiàn)有蓄電池維護(hù)管理水平和維護(hù)效率，減少運(yùn)行維護(hù)人員的維護(hù)強(qiáng)度和難度，并產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益和一定的社會(huì)效益。