張環(huán)宇

（中國(guó)鐵塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

鉛酸電池具有密封性高、質(zhì)量穩(wěn)定性高、維護(hù)簡(jiǎn)單、不易起火爆炸等特點(diǎn)，一直被銀行網(wǎng)點(diǎn)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域客戶用來(lái)應(yīng)對(duì)市電停電等應(yīng)急狀況。以鉛酸電池組使用過(guò)程中的在線監(jiān)控為切入點(diǎn)，通過(guò)增加動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控單元，研究鉛酸電池的告警信息監(jiān)測(cè)及對(duì)應(yīng)告警信息的維護(hù)處理方法。監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)對(duì)鉛酸電池環(huán)境溫度、放電電流大小、電池組總電壓等信號(hào)量的分析監(jiān)測(cè)，采用安全、有效的充放電方式,兼顧供電需求和鉛酸電池使用壽命[1]。

1 鉛酸電池監(jiān)控原理

1.1 鉛酸電池簡(jiǎn)介

鉛酸電池是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，且電解液是硫酸溶液的蓄電池。在放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分為硫酸鉛。單只鉛酸電池由正極群、負(fù)極群、多孔性隔膜、槽蓋、電解液以及排氣閥6個(gè)主要組件組成，通過(guò)對(duì)多組鉛酸電池的串聯(lián)，滿足對(duì)不同的備電、儲(chǔ)能等電力需求。鉛酸電池相比鋰電池具有安全系數(shù)高、不易爆炸以及方便回收利用等特點(diǎn)，一直是備發(fā)電、儲(chǔ)能產(chǎn)品使用的主流。

1.2 鉛酸電池監(jiān)測(cè)信號(hào)量分析

鉛酸電池上傳遙測(cè)信號(hào)量為電池組總電流、電池組總電壓、單體電池電壓、單體電池內(nèi)阻、單體電池溫度以及單體電池容量等，上傳遙信信號(hào)量為環(huán)境溫度告警、單電池電壓越下限告警、單電池溫度越上限告警、單電池荷電狀態(tài)（State Of Charge，SOC）越下限告警、電池組SOC越下限告警以及單電池健康狀態(tài)（State Of Health，SOH）越下限告警等。其中，電池組電壓指電池連接負(fù)載后正負(fù)極兩端的電壓。在實(shí)際使用過(guò)程中，隨著負(fù)載的變化，放電電流也在一直變化，此時(shí)鉛酸電池組的工作電壓也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化且變化比較大，放電電流的增大會(huì)導(dǎo)致正極的二氧化鉛松散脫落，影響蓄電池的使用壽命。蓄電池內(nèi)阻指電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)受到的阻力，隨著電解液濃度、溫度的不斷變化，內(nèi)阻在放電過(guò)程中也會(huì)發(fā)生變化。環(huán)境溫度指鉛酸電池運(yùn)行場(chǎng)所的溫度，溫度升高時(shí)會(huì)加速鉛酸電池電極的腐蝕，影響鉛酸電池的使用壽命[2]。

鉛酸電池相關(guān)遙信信號(hào)量閾值范圍及觸發(fā)條件如表1所示。

表1 鉛酸電池監(jiān)測(cè)信號(hào)量告警條件

2 鉛酸電池在線監(jiān)控及功能實(shí)現(xiàn)

智能化監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)鉛酸電池上報(bào)的信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛酸電池的在線監(jiān)控，進(jìn)一步提升客戶的運(yùn)維管理水平。

2.1 監(jiān)控平臺(tái)告警管理

監(jiān)控平臺(tái)通過(guò)上報(bào)的信號(hào)量，將告警等級(jí)劃分為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)，其中1級(jí)為緊急告警，2級(jí)為重要告警，3級(jí)為一般告警。根據(jù)對(duì)應(yīng)告警等級(jí)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的告警影響，將告警對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位分為待報(bào)廢狀態(tài)、待報(bào)廢檢測(cè)狀態(tài)、待故障處理狀態(tài)以及待觀察狀態(tài)。監(jiān)控平臺(tái)不同告警對(duì)應(yīng)的等級(jí)如表2所示。

表2 監(jiān)控平臺(tái)不同告警對(duì)應(yīng)的等級(jí)

客戶根據(jù)平臺(tái)產(chǎn)生的告警信息，采取不同的運(yùn)行維護(hù)策略。針對(duì)1級(jí)告警，監(jiān)控人員需要立刻電話告知客戶領(lǐng)導(dǎo)，并通知維護(hù)人員立刻去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理；針對(duì)2級(jí)告警，鉛酸電池可能存在報(bào)廢的風(fēng)險(xiǎn)，需要有序安排維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、確定；針對(duì)3級(jí)告警，鉛酸電池可能存在故障，需要有計(jì)劃地安排維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)處理[3]。

2.2 監(jiān)控平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)

客戶可以登陸監(jiān)控平臺(tái)查看實(shí)時(shí)活動(dòng)告警信息，通過(guò)圖形化、具象化的呈現(xiàn)方式提供鉛酸電池在線監(jiān)控的管理手段[4,5]。以銀行客戶中的北京建行西三旗支行、北京西客站支行的兩個(gè)點(diǎn)位為例，分析了當(dāng)點(diǎn)位發(fā)生單電池SOC越下限告警、單電池電壓越下限告警時(shí)的處理情況。點(diǎn)擊活動(dòng)告警列表，可以查看對(duì)應(yīng)告警的點(diǎn)位名稱、告警名稱、告警等級(jí)等相關(guān)信息，如圖1所示。

圖1 活動(dòng)告警監(jiān)控

點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位信息，可以查看詳細(xì)的告警信息。西客站支行點(diǎn)位信息展示如圖2所示，西三旗支行點(diǎn)位信息展示如圖3所示。

圖2 西客站支行點(diǎn)位信息展示

圖3 西三旗支行點(diǎn)位信息展示

3 結(jié) 論

以鉛酸電池組管理為背景，探索一種智能化的鉛酸電池在線監(jiān)控平臺(tái)。采用平臺(tái)采集電池上報(bào)的信號(hào)量信息的方式對(duì)相關(guān)告警進(jìn)行管理、分級(jí)和維護(hù)，采用圖像化的可視化管理進(jìn)行監(jiān)控信息的展示，做到對(duì)告警信息、告警影響以及告警維護(hù)等方面的信息化管理，解決用戶使用鉛酸電池過(guò)程中的維護(hù)問(wèn)題。由于該平臺(tái)針對(duì)一級(jí)告警信息只有彈窗提醒，后續(xù)需要增加響鈴提醒與電話提醒等方式。此外，平臺(tái)只抓取了鉛酸電池上報(bào)的信號(hào)量信息，沒(méi)有對(duì)鉛酸電池的使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷，后續(xù)需要有效評(píng)估鉛酸電池的健康度情況。