在變電站蓄電池作為備用電源在電力系統中起著(zhù)極其重要的作用，在交流電失電或其它事故狀態(tài)下蓄電池組一旦出現題目，供電系統將面臨癱瘓，造成設備停運及其它重大運行事故。近年隨著(zhù)閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱(chēng)閥控蓄電池電池）在電力系統的廣泛使用，由蓄電池故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成著(zhù)火、全站停電。閥控蓄電池由于特殊的閥控式密封結構，使得我們無(wú)法正確把握蓄電池的健康狀況，其“免維護”的這一優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電池運行治理中的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。在進(jìn)步電池性能，減少維護工作量的同時(shí)，如何快捷有效地檢測出早期失效電池并猜測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運行治理的新課題。目前除了核對性放電、測端電壓等常規維護檢測手段外，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展一些新的檢測手段孕育而生，蓄電池在線(xiàn)監測這一新檢測技術(shù)開(kāi)始逐步運用到電力系統。

太陽(yáng)能電池分析儀PROVA-200

繪圖式電力及諧波分析儀PROVA-6300

電力品質(zhì)分析儀6800+3007(3000A)

 

在電力系統變電站目前使用較多的蓄電池在線(xiàn)監測裝置是電池巡檢儀，電池巡檢儀又分為兩種，一種是丈量蓄電池單體電壓的巡檢儀，結構是由一個(gè)主控模塊和數個(gè)采集模塊組成，主模塊接收監控器的命令，發(fā)送電池數據到直流設備的監控器；采集模塊中每個(gè)模塊采集10～20節電池的電壓、電流和溫度；通過(guò)直流充電設備的監控器可顯示各單節電池電壓，判定故障電池的編號且給出報警。這類(lèi)電池巡監儀一般由直流設備生產(chǎn)廠(chǎng)家提供，在訂貨直流設備時(shí)它是選配裝置，由于功能單一、不能測試容量、且丈量精度差、輕易誤報，限制了它的廣泛使用。測試示意圖如圖1：

[圖1 電池巡檢儀測試示意圖]

另外一種是智能巡檢儀。智能巡檢儀除了能丈量蓄電池的單體電壓，還具有丈量和顯示整組蓄電池的容量以及進(jìn)行數據智能分析功能。結構上與上面一種類(lèi)似，由主機和電池采集模塊組成，主機可直接放置在蓄電池室內，數據顯示和報警功能可通過(guò)通訊線(xiàn)送到控制室內設置的顯示單元上。這類(lèi)電池巡檢儀一般由專(zhuān)業(yè)電池巡檢儀廠(chǎng)家生產(chǎn)，它端電壓監測部分同樣誤差較大、輕易誤報；容量監測，它是在電池放電和充電狀態(tài)時(shí)丈量電池電流及端電壓的變化，并利用這些數據繪制曲線(xiàn)來(lái)分析電池的特性；通過(guò)內阻與端電壓在充放電時(shí)產(chǎn)生的變化來(lái)分析電池容量，當蓄電池組在放電時(shí)內阻越大其端電壓越低，而充電時(shí)內阻越大其端電壓越高，找出特性最差的電池，根據歐姆定律計算出內阻，并描繪出電池組中哪些電池容量最小，利用特性曲線(xiàn)計算出電池組的容量。由于運行中，充放電電流是變化的，內阻不是一個(gè)恒定值，其計算分析出的容量不是很正確。

蓄電池阻抗測試儀LBT3 ( BITE3 )

蓄電池阻抗測試儀LBT2P ( BITE2P )

蓄電池阻抗測試儀BITE2

電池巡檢儀主要是能夠發(fā)現蓄電池短路、斷路和電池異常等狀況，但對蓄電池容量下降很難發(fā)現，即時(shí)能夠監測容量，與真實(shí)容量有很大的差距。隨著(zhù)人們對閥控式密封鉛酸電池研究的深進(jìn)，蓄電池內阻已經(jīng)成為衡量電池好壞的一個(gè)重要指標，內阻檢測成為電池維護一個(gè)重要手段。內阻跟蓄電池容量之間沒(méi)有嚴格的數學(xué)關(guān)系，無(wú)法根據單個(gè)電池的內阻值往猜測蓄電池的壽命和容量，蓄電池內阻忽然增大，蓄電池的容量將發(fā)生變化，通過(guò)對內阻測試數據不斷累積和定量分析，可以推斷出電池容量變化趨勢和壽命情況。人工進(jìn)行內阻測試耗時(shí)，測試數據少，一般要求一年一次，測試數據不能及時(shí)存儲和多年保存，分析功能較差。因此在電池巡檢的基礎上，增加了內阻在線(xiàn)檢測，并采用現代的通訊和計算機等技術(shù)，建立了蓄電池在線(xiàn)智能監控系統。系統主要由數據采集模塊、放電模塊、監控單元三部分組成，具有實(shí)時(shí)監測電池的運行參數（電壓、電流、溫度）、定時(shí)自動(dòng)測試電池內阻、靜態(tài)放電丈量電池容量、綜合丈量判定電池性能及變化趨勢以及顯示報警功能，系統還可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化、智能治理。如圖2所示。

電池測試儀表3555

電池測試儀表3551

電池測試儀表3550

電池測試儀表3554

                        

與電池巡檢儀不同，在這個(gè)系統增加了一個(gè)放電模塊，放電模塊能承受較大的沖擊電流，它接收監控主機的放電命令，接通放電回路，電池通過(guò)負載放電，同時(shí)采集模塊將采集每節電池電壓的變化，在主機中得到了每節電池內阻特性曲線(xiàn)。放電模塊也可作為長(cháng)時(shí)間放電負載，實(shí)現對電池容量的核對性測試及整組電池的活化處理。這個(gè)系統實(shí)現對蓄電池全方面的監測和維護治理。

 

蓄電池在線(xiàn)監測裝置是電池檢測和維護的一種新手段，尤其對無(wú)人值守變電站更加需要，它能夠在第一時(shí)間及時(shí)發(fā)現蓄電池存在的題目，以減少運行職員和檢驗職員的勞動(dòng)強度。但無(wú)論那種類(lèi)型的蓄電池在線(xiàn)監測裝置，在使用中都存在以下下幾個(gè)題目，影響了在線(xiàn)監測所起的作用，反而增加一些維護工作。

電池測試器TES-33(RS-232)

電池測試儀TES32

電池測試器TES-32A

 3.1 電池端電壓的丈量誤差

根據規程的要求，日常丈量蓄電池端電壓采用是高精度4位半的數字萬(wàn)用表，一般高精度萬(wàn)用表蓄電池直流電壓檔丈量精度為0.7%以上，盡大多數蓄電池在線(xiàn)裝置產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上提到的丈量精度達到了0.5%以上；顯示丈量數值有些蓄電池在線(xiàn)裝置的丈量端電壓數值為小數點(diǎn)后2位，與規程要求有較大誤差；有些裝置丈量值雖可以到小數點(diǎn)后3位，但與實(shí)際用表丈量數值相差較大。從運行情況看，端電壓在線(xiàn)監測的誤差是隨機，每個(gè)數值偏差都不一致，而且偏差值隨著(zhù)環(huán)境溫度、浮充電壓變化等而變化。表1為現場(chǎng)任意抽查幾個(gè)蓄電池浮充電壓，現場(chǎng)測試值與在線(xiàn)丈量值的誤差情況，現場(chǎng)測試采用FLUK111數值萬(wàn)用表直流檔丈量精度0.7%，在線(xiàn)丈量為許繼電源公司的WXJ－16型巡檢儀，測試環(huán)境溫度25℃。

           

表1  測試值與在線(xiàn)丈量值的誤差表

 

從抽檢的情況看，現場(chǎng)測試值與巡檢儀丈量值誤差較大，已經(jīng)不能真實(shí)的反映蓄電池單體電壓的情況。電力行業(yè)規程要求，在25℃時(shí)蓄電池浮充電壓為2.23V-2.28V，假如丈量誤差超過(guò)10 mV，對蓄電池檢測會(huì )帶來(lái)一定的影響，使一些電壓異常電池無(wú)法檢測出來(lái)，電壓正常電池會(huì )檢測出異常電池。目前，國家和電力行業(yè)對蓄電池在線(xiàn)監測這類(lèi)裝置，沒(méi)有制定相關(guān)的標準，各類(lèi)產(chǎn)品的好壞無(wú)從考證。在運行使用時(shí)，由于數據缺乏真實(shí)性，日常維護變電站依然采用人工測試端電壓，蓄電池在線(xiàn)檢測作用大大減弱。

  3.2 誤報警

    在用的電池巡檢儀誤報警現象比較多，除了由于丈量誤差引起的報警，還有比較多的是丈量回路故障引起的報警。丈量回路接線(xiàn)方式是在每個(gè)蓄電池的正、負極接一根采集線(xiàn)，帶保險的一端與電池極柱螺栓連接，另一端接進(jìn)采集單元。在運行中經(jīng)常發(fā)現，由于保險管損壞、保險管與連接部分接觸不良，而引起電壓檢測異常而引起報警。盡大部分蓄電池采集部分使用保險采用易損壞的玻璃管，由于玻璃管大小差異，輕易出現接觸不良的情況，這些誤報警帶來(lái)的維護工作量大大增加，不但沒(méi)有減輕勞動(dòng)強度，反而增加了不少工作。

3.3 內阻監測題目

 蓄電池在線(xiàn)內阻監測，通過(guò)電池向放電模塊瞬時(shí)放電，丈量電池斷電瞬間的電壓差，計算電池內阻（R內阻=△V/I），內阻測試原理如圖3。由于在線(xiàn)監測中出現的端電壓監測誤差、放電過(guò)程電流波動(dòng)、斷電前后電壓補捉丈量技術(shù)，以及在線(xiàn)連接線(xiàn)電量衰檢等題目，內阻在線(xiàn)監測精度不高。目前，在國內美國ABLER便攜式內阻測試儀應用較多，它的在線(xiàn)式內阻測試系統測試精度與便攜式相比稍差，但與目前使用的其他產(chǎn)品相比還是要好些。

[圖3 內阻測試有理圖]
 

當前，對閥控式鉛酸蓄電池監測已逐漸成為一個(gè)熱門(mén)，尤其是電力系統、電信、移動(dòng)通訊系統對蓄電池在線(xiàn)監測技術(shù)提出更高的要求，以滿(mǎn)足重要系統的安全可靠性。蓄電池在線(xiàn)監測應從三個(gè)方面來(lái)進(jìn)步系統可靠性，一方面監測可以保證蓄電池處于正確的運行狀態(tài)，如對于蓄電池過(guò)充、欠充狀態(tài)，能給出正確提示或警告。另一方面監測可以發(fā)現即將失效的蓄電池，即可監測發(fā)現短路、斷路和容量下降蓄電池，以便及時(shí)提示處理。第三方面監測可以利用在線(xiàn)監測功能對蓄電池進(jìn)行就地維護功能，如對異常的蓄電池進(jìn)行及時(shí)活化處理、進(jìn)行定期的核對性放電，不需要攜帶很多工具，就可以進(jìn)行相關(guān)的維護工作，減輕了職員的勞動(dòng)強度。

蓄電池在線(xiàn)監測還可以利用通訊手段進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )化治理（如圖4），將幾個(gè)站或一地區的蓄電池監測通過(guò)光纖進(jìn)行組網(wǎng)，建立一個(gè)實(shí)時(shí)遠程智能化蓄電池監測網(wǎng)絡(luò )化治理系統，以實(shí)現信息集中和遠程控制，使運行檢驗職員、相關(guān)職員和治理決策層能夠通過(guò)局域網(wǎng)內的任何一個(gè)終端用IE瀏覽的方式即可實(shí)時(shí)把握各變電站蓄電池的運行情況及其性能變化趨勢，使蓄電池得到及時(shí)的維護，同時(shí)也為“設備狀態(tài)檢驗”提供可靠依據，將“定期維護檢驗”轉變?yōu)椤盃顟B(tài)檢驗”，從而實(shí)現對蓄電池的科學(xué)化治理，保證系統的可靠、安全運行。

[圖4 蓄電池監測網(wǎng)絡(luò )化治理系統示意圖]

 當然，蓄電池在線(xiàn)監測技術(shù)的發(fā)展還是要研究高精度的檢測手段，使監測的各類(lèi)參數目值（端電壓、內阻等），能夠達到人工檢測用儀器如高精度萬(wàn)用表、便攜式內阻測試同樣的水平，它是蓄電池在線(xiàn)監測技術(shù)生存的基礎，也是廣泛應用的基本條件。另外，監測工藝改進(jìn)也是今后發(fā)展的方向，如蓄電池采集布線(xiàn)要更加公道，以減少線(xiàn)損；采集線(xiàn)接線(xiàn)要簡(jiǎn)單方便，減少保險原因引起的誤報警�？傊�，蓄電池在線(xiàn)監測本身所具備優(yōu)點(diǎn)，以及更多的擴展功能，廣泛應用將是今后發(fā)展趨勢。

 

目前傳統的檢測維護手段存在眾多的缺陷，如：人工丈量精度差、易受人為因素影響、實(shí)時(shí)性（尤其是在放電過(guò)程中）和連續性差等，核對性放電測試固然落后電池，但一般每年一次，無(wú)法在測試前發(fā)現落后電池，也無(wú)法保證測試后的一年內不出現故障，且工作量很大，因此，傳統的檢測維護手段不但缺少信息的來(lái)源，更沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的綜合分析手段，致使無(wú)法及時(shí)發(fā)現已發(fā)生的故障和存在的隱患，給生產(chǎn)和安全帶來(lái)嚴重威脅。蓄電池在線(xiàn)監測技術(shù)的發(fā)展使取代傳統的測試手段成為了可能，不但具備監測功能，還可實(shí)現綜合分析、智能治理，假如能在測試精度方面加以進(jìn)步，可以在電力系統得到更廣泛使用。