陳達敬

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司 東莞供電局，廣東 東莞 523000）

0 引 言

我國變電站運行過程中往往通過蓄電池實現(xiàn)負荷調(diào)控。尤其是在斷電情況下，可快速通過蓄電池向事故性負荷進行通電，從而保障區(qū)域用電的有效性、可靠性以及穩(wěn)定性。但在上述過程中，環(huán)境因素和技術(shù)因素等均容易影響蓄電池的蓄電能力、放電性能以及使用壽命，需在智能監(jiān)測技術(shù)基礎(chǔ)上做好其運行狀態(tài)的實時檢測及運行風(fēng)險的全面管控，這樣才能夠從根本上改善變電站運行過程中蓄電池的安全效益與經(jīng)濟效益[1]。

1 蓄電池故障情況及運維現(xiàn)狀分析

變電站系統(tǒng)中，蓄電池面向通信設(shè)備、繼保裝置及監(jiān)測裝置供電，或作為變壓器故障后的備用電源使用，其安全性能和運行狀態(tài)直接影響著變電可靠系數(shù)，需全面重視。

從本單位轄區(qū)內(nèi)2020年35 kV及以上變電站蓄電池故障統(tǒng)計情況來看，蓄電池的異常形式包括內(nèi)阻較大引起的高損耗、浮充電壓過高造成的容量不達標以及硫化爬液導(dǎo)致的短路并熱失控等，其關(guān)鍵致因見表1。

表1 35 kV及以上變電站蓄電池的故障致因

除物理因素外，運維管理工作也在一定程度上決定著變電站蓄電池的使用效果。從上述故障統(tǒng)計中可以發(fā)現(xiàn)，本單位對35 kV及以上變電站蓄電池運維管理重視力度不足，部分區(qū)域蓄電池運行過程中溫度較高，充電電壓值較大，存在過度放電與長期浮充電現(xiàn)象，造成蓄電池容量不達標和無容量輸出等，亟待調(diào)整和優(yōu)化。

2 變電站蓄電池故障檢測系統(tǒng)構(gòu)建

變電站蓄電池故障監(jiān)測過程中可以利用內(nèi)阻測試原理，確定蓄電池的安全狀態(tài)及使用性能，其方法包括單電池測試和循環(huán)放電測試兩種。其中，單電池測試針對單一蓄電池的運行條件及電池本身的狀況設(shè)計主控模塊電路轉(zhuǎn)移模式（Circuit Transfer Mode，CTM）、支持Modbus協(xié)議的RS485總線接口模塊以及單電池采集模塊，實現(xiàn)通電后的蓄電池內(nèi)阻測定。循環(huán)放電測試將一組電池組分成多個循環(huán)，每次測量內(nèi)阻時先對第一個循環(huán)進行放電，結(jié)束后再對第二個循環(huán)進行放電，直至最后一個循環(huán)。在放電的同時，系統(tǒng)高速采集每節(jié)電池的放電曲線，取得壓降后測出每節(jié)電池的內(nèi)阻。放電負載采用了恒流負載，確保電壓變化時每次放電的電流不變。系統(tǒng)可以被設(shè)成間隔一定時間自動測量一次內(nèi)阻，無需人工干預(yù)。

本次設(shè)計過程中根據(jù)蓄電池循環(huán)放電特性曲線，測量壓降后的蓄電池內(nèi)阻值，觀察蓄電池是否存在安全隱患。該檢測系統(tǒng)主要包括性能測試單元、通信單元、服務(wù)器以及監(jiān)控終端等，架構(gòu)見圖1。

圖1 變電站蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 性能測試單元

借助單體性能測試器及電流傳感器測試蓄電池的電壓、溫度及內(nèi)阻，分析蓄電池的劣化狀態(tài)。上述過程中通過雙耳四線接線方式，利用脈沖電流放電法依次測量整組蓄電池的性能參數(shù)，最大限度降低了測試電流對蓄電池容量的影響，保證了在線監(jiān)測結(jié)果的準確性和有效性[2]。同時，上述測試中利用單體性能測試器在放電情況下自動連續(xù)捕捉，其操作非常便捷，測試結(jié)果可靠有效，適用范圍較廣。

2.2 通信單元

通信單元具有良好的雙向傳輸功能。蓄電池前端通信主要通過采集器實現(xiàn)，將單體性能檢測及電流傳感器中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)絽f(xié)議轉(zhuǎn)換器中，按照既定通信協(xié)議數(shù)模轉(zhuǎn)換，發(fā)送到變電站光端機中。而通信管理系統(tǒng)中的各項監(jiān)測指令也利用該通信路徑，發(fā)布到采集器中，控制電流傳感器和單體性能測試器完成對應(yīng)節(jié)點的數(shù)據(jù)采集[3]。

2.3 監(jiān)控單元

監(jiān)控單元由監(jiān)控主機、服務(wù)器以及通信管理系統(tǒng)3部分構(gòu)成。前兩者主要負責(zé)蓄電池狀態(tài)顯示及數(shù)據(jù)分析，后者則主要實現(xiàn)面向調(diào)度工作的運維管控。將蓄電池的狀態(tài)信息和內(nèi)阻等數(shù)值采集到服務(wù)器中，利用專家診斷模型快速分析是否存在安全隱患，并在監(jiān)控主機中以可視化圖像顯示。若存在安全風(fēng)險，則此時監(jiān)控主機和通信管理系統(tǒng)同時報警，調(diào)度人員可在通信管理系統(tǒng)中調(diào)取蓄電池信息，發(fā)布運維管理的相關(guān)指令。

3 蓄電池運維管理過程中的關(guān)鍵事項

為進一步提升變電站蓄電池運行的安全性、可靠性以及穩(wěn)定性，運維管理人員需根據(jù)在線監(jiān)測結(jié)果做好故障處理、電池維護、現(xiàn)場管控等工作，從全周期出發(fā)做好蓄電池運行風(fēng)險防控，以確保其能夠滿足變電站供電需求，從根本上改善變電站運行的安全效益與經(jīng)濟效益。

3.1 故障處理

針對變電站蓄電池內(nèi)阻造成的電壓異常問題，可適當考慮更換更高性能的蓄電池組，調(diào)整其充電方式，避免出現(xiàn)過充或欠充導(dǎo)致的容量負荷不一致現(xiàn)象。針對持續(xù)電容達不到額定值的問題，可先對蓄電池組的電容量進行測試，如果在3次連續(xù)的充放電測試中整組蓄電池?zé)o法達到額定容量的80%，則應(yīng)考慮更換[4]。

3.2 電池維護

變電站蓄電池維護的過程中應(yīng)做好單體電壓檢查、新電池的大充大放以及電池外觀測試等工作。其中，單體電壓檢查主要是對變電站蓄電池組的浮充電壓情況進行檢測，觀察單節(jié)電壓值是否在標準范圍內(nèi)，若低于2.18 V則應(yīng)及時人工轉(zhuǎn)均衡充電操作。蓄電池在使用的過程中必須每年做一次容量恢復(fù)試驗，通過大充大放激發(fā)蓄電池內(nèi)部的活性物質(zhì)，從而提升其整體性能。蓄電池外觀檢查過程中則側(cè)重絕緣外皮、接電線路、螺栓固定、發(fā)熱情況等是否正常，確定其安全性能等[5,6]。

3.3 現(xiàn)場管控

變電站蓄電池運行過程中對現(xiàn)場環(huán)境要求較高，需嚴格控制溫濕度，做好現(xiàn)場防護。如在溫度控制過程中，應(yīng)盡量保持在22～25 ℃，夏冬季節(jié)可適當安裝空調(diào)。在濕度控制的過程中，應(yīng)增加通風(fēng)機，必要時安裝干燥裝置，避免由過潮引起的蓄電池絕緣事故、蓄電池腐蝕等。在積塵較為嚴重的地區(qū)，應(yīng)定時清理并安裝防塵裝置，避免蓄電池運行過程中積塵閃絡(luò)。在動物出沒較為頻繁的地區(qū)，應(yīng)安裝隔離欄、防護網(wǎng)等，做好現(xiàn)場保護。

4 總 結(jié)

變電站蓄電池運行過程中很容易出現(xiàn)由環(huán)境因素、技術(shù)因素以及管理因素等造成的內(nèi)阻損耗、容量不達標、短路等問題，嚴重影響了其運行的安全性能和經(jīng)濟效益。對此，在蓄電池運維管理過程中需借助智能監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)電池內(nèi)阻、溫度等狀態(tài)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，利用專家診斷模型快速分析蓄電池的故障情況與風(fēng)險系數(shù)，實現(xiàn)早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早控制，從根本上降低變電站蓄電池的故障率，提升變電站直流輸電及備用電的經(jīng)濟效益。