摘要：電力通信系統(tǒng)的蓄電池有著多樣的維護(hù)方法，但這些方法都無(wú)法判斷蓄電池的運(yùn)行容量變化。能夠影響蓄電池運(yùn)行的因素眾多，開(kāi)關(guān)電源是其中之一。通過(guò)應(yīng)用效果可以得出對(duì)蓄電池進(jìn)行智能管理能夠有效提升蓄電池的性能水平，蓄電池在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中的不同階段，開(kāi)關(guān)電源充電調(diào)整能夠有效提升電池組的整體性能，有效延長(zhǎng)蓄電池的應(yīng)用年限。文章對(duì)電力通信蓄電池運(yùn)維現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，以此為基礎(chǔ)對(duì)開(kāi)關(guān)電源充電參數(shù)設(shè)置優(yōu)化進(jìn)行了分析，對(duì)蓄電池的參數(shù)調(diào)整和應(yīng)用效果進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電力通信蓄電池；高頻開(kāi)關(guān)電源；維護(hù)優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TN86文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

直流電源電力系統(tǒng)的重要?jiǎng)恿?，也是變電站穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，能夠確保通信、繼保、照明和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其中蓄電池作為直流電源的保障被廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)，蓄電池對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行能夠起到保障作用［1-2］。高頻開(kāi)關(guān)通信電源對(duì)蓄電池的維護(hù)工作至關(guān)重要［3］。

1 電力通信蓄電池運(yùn)維現(xiàn)狀

1.1 通信蓄電池的供電方式

通信設(shè)備供電方式主要包括：（1）直流分屏轉(zhuǎn)換直流電給通信設(shè)備進(jìn)行供電，蓄電池應(yīng)用在220 V上，-48 V沒(méi)有。這種狀態(tài)下的蓄電池并不能作為通信設(shè)備的后備電源；（2）高頻開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)化直流電，380 V轉(zhuǎn)-48 V，用熔絲連接蓄電池和直流母排。

通常情況下，110 kV以下（含110 kV）的變電站會(huì)采用兩組蓄電池的形式，220 kV及以上的變電站與通信電源的數(shù)量增長(zhǎng)呈正比。站內(nèi)交流電失效后高頻開(kāi)關(guān)電源下連接的蓄電池就會(huì)成為后備電源，蓄電池的容量能夠?qū)φ緝?nèi)的自動(dòng)化、電話等業(yè)務(wù)運(yùn)行情況造成直接影響，現(xiàn)存容量能夠?yàn)閾屝尢峁┯行ег?。蓄電池現(xiàn)存容量能夠被多項(xiàng)因素影響，包括電壓離散值、內(nèi)阻、運(yùn)行溫度等，外部的影響因素包括放電的深度、均充和浮充的情況以及外環(huán)境的溫度等。

1.2 通信蓄電池的主要運(yùn)維方法

1.2.1 定期均充

這種方法能夠有效避免蓄電池因長(zhǎng)期處于浮充的狀態(tài)而出現(xiàn)失活的情況，采用高頻開(kāi)關(guān)電源自動(dòng)進(jìn)行定期均充，單組的通信系統(tǒng)蓄電池通常為24節(jié)電池串聯(lián)的形式，由此可以得出單組浮充電壓大概在53.5 V左右。通過(guò)在高頻開(kāi)關(guān)的電源上對(duì)蓄電池浮充和均充的電壓和周期進(jìn)行設(shè)置，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2.2 在線測(cè)量

這種測(cè)量方法主要為人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量蓄電池的端電壓和內(nèi)阻，從外觀來(lái)觀察蓄電池是否存在破損、漏液、腫脹。對(duì)各個(gè)蓄電池的內(nèi)阻和端電壓進(jìn)行測(cè)量對(duì)比，能夠有效檢測(cè)出蓄電池的容量是否存在變化，蓄電池外觀也能夠反映其運(yùn)行的詳細(xì)情況。

1.2.3 充放電試驗(yàn)

這種維護(hù)方法最常見(jiàn)，斷開(kāi)蓄電池與直流母線后進(jìn)行放電，放電量為蓄電池總?cè)萘康?0%，放電時(shí)間可以結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)置。如果是核對(duì)性的充放電，可以將放電時(shí)間控制在1 h；如果是全容量放電，則可以將放電時(shí)間控制在10 h。為確保放電深度不會(huì)對(duì)電池造成損傷，終止電壓設(shè)置在1.8 V，共24節(jié)電池，因此總終止電壓設(shè)置在43.2 V，放電周期為一年一次。采用放電儀對(duì)蓄電池放電的電壓、電流以及溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2.4 蓄電池性能判斷

通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)π铍姵亟M進(jìn)行全面的維護(hù)、診斷以及功能分析；能夠通過(guò)曲線、表格、柱狀圖等形式對(duì)電池的電流、電壓、容量、溫度進(jìn)行顯示，也能夠?qū)ζ涔δ?、?nèi)阻、均差和平均電壓進(jìn)行顯示；通過(guò)直流放電負(fù)載的串聯(lián)，能夠根據(jù)不同時(shí)間段的電壓值和電流值變化，進(jìn)行電池內(nèi)阻的測(cè)試，進(jìn)而判斷極板是否出現(xiàn)斷裂或者脫落的情況。采用遠(yuǎn)程形式對(duì)放電的容量和電流進(jìn)行合理設(shè)置，自動(dòng)調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)的放電負(fù)載，測(cè)試蓄電池組的容量和功能。將每節(jié)蓄電池的實(shí)際內(nèi)阻、浮充電壓、均電壓差和電壓離散性參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)蓄電池容量進(jìn)行估算，通過(guò)智能建模分析電池組的性能。預(yù)期分析效果如圖1所示，通過(guò)人工智能模型對(duì)蓄電池的變化情況進(jìn)行在線分析，對(duì)性能及容量進(jìn)行預(yù)測(cè)，為蓄電池的檢修和維護(hù)提供參考。

1.3 運(yùn)維方法存在的問(wèn)題

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，蓄電池因制作工藝及運(yùn)行環(huán)境存在著影響，同組蓄電池即使單體運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)有一定的差異性，高頻開(kāi)關(guān)電源控制自動(dòng)均充只能夠控制整組蓄電池，無(wú)法對(duì)單體進(jìn)行有針對(duì)性的均充。在線測(cè)量可以結(jié)合蓄電池的端電壓實(shí)際分布情況和內(nèi)阻來(lái)預(yù)判蓄電池容量。在線測(cè)量以及巡檢的方法只能夠發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題，無(wú)法對(duì)問(wèn)題進(jìn)行預(yù)估，這樣就存在著一定的局限性。通過(guò)蓄電池充放電試驗(yàn)，能夠有效檢測(cè)蓄電池的現(xiàn)容量并且活化電池，但這種形式的檢測(cè)，需要專業(yè)水平較高的檢修人員保持持續(xù)

觀察電池，避免斷電、接電時(shí)出現(xiàn)短路或者觸電的情況。檢修人員需要對(duì)放電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，并且對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理。這樣就導(dǎo)致人力成本和時(shí)間成本有較大的消耗，嚴(yán)重拉低其他工作效率。

因電源機(jī)房的影響，蓄電池充電極容易出現(xiàn)析氣和過(guò)充的情況，導(dǎo)致充電效率降低、電池容量耗損以及電池壽命縮短等。我國(guó)現(xiàn)階段大部分采用恒壓開(kāi)關(guān)電源，確保電池充電過(guò)程中電源電壓始終為恒定電壓。雖然恒壓的充電效率很快，但初期電流較大，會(huì)影響到蓄電池的應(yīng)用年限，且極易造成極板彎曲變形的情況，影響電池的使用，甚至?xí)?dǎo)致電池報(bào)廢。因此，使用恒壓進(jìn)行充電時(shí)，需要注意電壓是否適當(dāng)。電壓過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大，影響電池壽命；電壓過(guò)低，會(huì)過(guò)早停止充電，造成充電不足的情況。

2 開(kāi)關(guān)電源充電參數(shù)設(shè)置優(yōu)化分析

2.1 浮充原理

通過(guò)蓄電池并聯(lián)整流器的形式進(jìn)行負(fù)載供電，正常運(yùn)行時(shí)，交流電會(huì)整合負(fù)載電流進(jìn)行同時(shí)供電，交流電停止運(yùn)行后，蓄電池會(huì)開(kāi)始運(yùn)行，因此蓄電池始終處于有電的狀態(tài)，蓄電池的供電公式為：

式（1）中，Ic代表蓄電池充電的電流，因蓄電池始終處于浮充的狀態(tài)，則E2和r02基本不變；Q代表蓄電池組額定的容量；r%代表蓄電池一晝夜內(nèi)的自放電在額定容量中的占比。由此可以得出：

通過(guò)式（2）能夠得出浮充電壓的大小應(yīng)當(dāng)結(jié)合蓄電池的現(xiàn)容量和放電量設(shè)定，尤其是密封性的蓄電池，通常不具備較大的放電量，浮充電壓不需要很高。通常機(jī)房的負(fù)載電流控制在40～50 A，規(guī)格為300 AH的蓄電池通常放電時(shí)間在2～4 h，因此浮充電壓的設(shè)置應(yīng)當(dāng)按照24 h的自放電量和充放電效率來(lái)進(jìn)行制定，如有特殊情況可以對(duì)浮充電壓臨時(shí)提升0.2～0.5 V。

2.2 蓄電池與溫度的關(guān)系

蓄電池受到溫度的影響，電解液與內(nèi)阻也會(huì)發(fā)生變化。周圍環(huán)境溫度如果低于25 ℃，就會(huì)存在明顯的內(nèi)阻變化。應(yīng)用蓄電池前，需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)蓄電池的內(nèi)阻值進(jìn)行修正，結(jié)合周邊環(huán)境的溫度對(duì)內(nèi)阻溫度進(jìn)行調(diào)整，蓄電池如果經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的放電，則需要進(jìn)行再次充電。周圍溫度在25 ℃的條件下，蓄電池的電壓值通常在2.27±0.02 V左右，充電時(shí)間持續(xù)16～20 h即可，如果并非標(biāo)準(zhǔn)溫度條件，則電容量的溫度計(jì)算公式為：

式（3）中，t代表放電時(shí)的環(huán)境溫度℃；K為溫度系數(shù)；10 h率容量試驗(yàn)時(shí)K=0.006 9/℃；3 h率容量試驗(yàn)時(shí)K=0.003 9/℃；1 h率容量試驗(yàn)時(shí)K=0.019/℃；Ce代表25 ℃溫度下電池的標(biāo)稱容量值。從公式中能夠看出環(huán)境溫度如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于25 ℃，閥控電池的浮充如果保持在2.27 V，就會(huì)出現(xiàn)充電不足的情況。如果溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于25 ℃，閥控電池的浮充如果保持在2.27 V，就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充的情況。淺放電的狀態(tài)下，蓄電池在25 ℃的條件下以2.27 V運(yùn)行一段時(shí)間后，能夠?qū)δ芰窟M(jìn)行補(bǔ)充。深度放電的狀態(tài)下，蓄電池的電壓設(shè)定應(yīng)當(dāng)控制在2.35～2.40 V（25 ℃），限流點(diǎn)的設(shè)定在0.1 C補(bǔ)充容量之后進(jìn)行正常浮充運(yùn)行的轉(zhuǎn)入。機(jī)房通常溫度處于5～35 ℃，溫度變化為5 ℃，則蓄電池就會(huì)產(chǎn)生變化，對(duì)充電電壓的調(diào)整通常為±0.02 V，不同溫度狀態(tài)下的電池充電電壓具體如表1所示。

2.3 蓄電池的參數(shù)調(diào)整

蓄電池參數(shù)調(diào)整主要包括：蓄電池廠家所提供的浮充電壓值需要結(jié)合機(jī)房的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整設(shè)定，將浮充電壓總值提升到54.2～54.5 V；淺放電的狀態(tài)下蓄電池處于25 ℃狀態(tài)下的浮充電壓值通常為54.48 V，深度放電的狀態(tài)下電池充電的電壓可以設(shè)置在56.4～57.6 V（25 ℃），限流點(diǎn)設(shè)為0.1 C，容量補(bǔ)充一段時(shí)間后再轉(zhuǎn)入正常浮充即可。蓄電池初期極易出現(xiàn)容量虧損的情況，這時(shí)就要提升浮充的電壓和限流值，采用大電流來(lái)活化硫化的極板。因電池系統(tǒng)的浮充電壓值受到溫度的影響，需要結(jié)合電池使用的溫度環(huán)境來(lái)對(duì)充電的電壓值進(jìn)行及時(shí)的修正，通常每年可以調(diào)整2～4次。

3 應(yīng)用效果分析

某供電公司通信分公司通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)進(jìn)行蓄電池管理，具體內(nèi)容為：通過(guò)信息技術(shù)監(jiān)管蓄電池的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，將相關(guān)參數(shù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與通信調(diào)度工作進(jìn)行合并，對(duì)蓄電池的各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行密切監(jiān)控，對(duì)蓄電池容量的變化進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，采用高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行自動(dòng)充電調(diào)整。采用高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)進(jìn)行蓄電池的自動(dòng)化充電和維護(hù)，在線監(jiān)控運(yùn)行中的各種問(wèn)題及時(shí)提出警報(bào)，對(duì)蓄電池的性能數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行日志的系統(tǒng)備份，提升監(jiān)測(cè)和預(yù)警的整體水平，為蓄電池的維修和管理打下良好的基礎(chǔ)。結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，整合檢修人員團(tuán)隊(duì)，抽調(diào)更加熟悉工作現(xiàn)場(chǎng)和具有優(yōu)良專業(yè)素質(zhì)的員工組成專題小組。在完成日常檢修的同時(shí)也要對(duì)各類數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，制定年度檢修計(jì)劃，分別進(jìn)行在線檢修和離線檢修的充分分析和研究，對(duì)蓄電池的各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，對(duì)蓄電池容量進(jìn)行有效校核，對(duì)整體工作進(jìn)行智能化管理。

做好以上的工作后，對(duì)電源進(jìn)行精細(xì)化管控，項(xiàng)目相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)與電源運(yùn)維專題小組和通信調(diào)度小組進(jìn)行溝通和信息共享，項(xiàng)目管理人員應(yīng)當(dāng)定期下發(fā)電源管理要求，并對(duì)專題小組的蓄電池運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告進(jìn)行接收和分析研究，通過(guò)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步改進(jìn)電源技術(shù)以及促進(jìn)檢修項(xiàng)目的立項(xiàng)儲(chǔ)備和落地，進(jìn)行科學(xué)完善方案的制定，同時(shí)也要處理好老舊電池報(bào)廢的工作，真正實(shí)現(xiàn)直流電源的智能化管理，進(jìn)一步提升蓄電池檢修維護(hù)的有效性和針對(duì)性，結(jié)合系統(tǒng)的容量預(yù)測(cè)進(jìn)行有針對(duì)性的放電。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程蓄電池充放電自動(dòng)控制，減少檢修人員的工作難度和安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，最大限度節(jié)約人工與時(shí)間的成本，提升整體工作效率。

另外，某公司通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有的電池運(yùn)維資料，對(duì)蓄電池性能進(jìn)行了提升，連同相關(guān)的站點(diǎn)進(jìn)行了共同的對(duì)比和分析。針對(duì)A、B、C 3個(gè)變電站現(xiàn)階段采用的通信蓄電池，進(jìn)行充電控制情況的對(duì)比以及研究，對(duì)優(yōu)化管理有效性進(jìn)行驗(yàn)證。這3個(gè)站點(diǎn)的蓄電池位于具有獨(dú)立性的機(jī)房當(dāng)中，運(yùn)行的環(huán)境溫度始終處于25℃。其中，A站和B站采用了相同型號(hào)的蓄電池，A站安裝了在線監(jiān)控系統(tǒng)，投運(yùn)的時(shí)間和蓄電池容量也主要以A站為準(zhǔn)。C站為使用時(shí)間較長(zhǎng)的蓄電池，容量方面與A站和B站有一定的差異性。將這3個(gè)站點(diǎn)的蓄電池放電過(guò)程中的內(nèi)阻值和整組電壓進(jìn)行對(duì)比分析，能夠得出高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)能夠有效提升蓄電池的性能。通過(guò)內(nèi)阻值和電壓的對(duì)比能夠看出，在容量均能夠滿足運(yùn)行要求的情況下，A站的蓄電池電壓高于B站的蓄電池電壓，C站的蓄電池電壓始終處于較低的狀態(tài)。3個(gè)站點(diǎn)的內(nèi)阻值進(jìn)行對(duì)比，能夠看出A站的蓄電池?zé)o論整體還是單節(jié)都小于其他站點(diǎn)。因內(nèi)阻值和電壓能夠共同對(duì)電池容量進(jìn)行影響，因此可以得出，采用高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)能夠提升蓄電池的活性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從實(shí)驗(yàn)開(kāi)始對(duì)電源的參數(shù)進(jìn)行了科學(xué)的調(diào)整，對(duì)蓄電池進(jìn)行了有效的在線修復(fù)，通過(guò)一段時(shí)間的參數(shù)調(diào)整和修復(fù)，極大程度延長(zhǎng)了蓄電池的放電時(shí)間。由此可以證明，蓄電池采用高頻開(kāi)關(guān)通信系統(tǒng)能夠有效提升自身性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。對(duì)開(kāi)關(guān)電源的充電參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，能夠有效恢復(fù)蓄電池的電容量，基本滿足蓄電池的放電需求，有效延長(zhǎng)蓄電池的使用年限。這項(xiàng)技術(shù)可以廣泛應(yīng)用在通信設(shè)備蓄電池方面，促進(jìn)我國(guó)供電行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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Influence of high frequency switching communication power supply on battery

ChenDongxiu， ZhaoYu

（Zhenjiang Power Supply Branch of State Grid Jiangsu Electric Power Co.， Ltd.， Zhenjiang 212001， China）

Abstract：There are various maintenance methods for batteries in power communication systems， but none of these methods can determine the operating capacity changes of batteries. There are many factors that can affect the operation of batteries， and switching power supply is one of them. Through the application effect， it can be concluded that intelligent management of batteries can effectively improve the performance level of batteries. The adjustment of switching power supply charging at different stages of network operation can effectively improve the overall performance of battery packs and extend the application life of batteries. This article elaborates on the current status of power communication battery operation and maintenance， analyzes the optimization of switching power supply charging parameters， and summarizes the parameter adjustment and application effects of the battery.

Key words： power communication battery; high frequency switching power supply; maintenance optimization