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摘要：从变电站生产实际出发，结合现有物联网技术，从原理、方法和设计等方面，对变电站蓄电池远程充放电系统进行说明。本文研制一套变电站蓄电池远程控制系统，可以远程实现蓄电池静态充放电测试及内阻测试的定期切换相关工作，减少前往变电站进行蓄电池定期切换所花费的时间，实现了故障、烟感及温度的告警，充放电监视、电压测量、单体内阻测量、电池性能查验、历史数据核对等功能。在220kV变电站全面应用以来，在保证变电站蓄电池运行维护安全的前提下，极大地提高了运检人员的工作效率。
关键词：直流系统；蓄电池；运行维护
1 引言
蓄电池组在变电站直流系统中起着应急备用电源的重要作用，其运行状态县否良好对保证电网安全可靠运行至关重要。蓄电池组使用寿命受运行温度影响较大，但现阶段大部分变电站直流系统不能根据温度变化对蓄电池电压、容量、内阻等参数进行补偿，导致测量数据不准确。该系统可实时监测、采集及存储蓄电池组运行数据，通过无线方式将电压、电流数据以及告警信号发送到后台软件，运维人员通过手机可随时了解蓄电池组运行状态和抄录蓄电池组数据，既节约了人力、物力，又提升了直流系统的运行可靠性。
2 蓄电池故障
2.1 蓄电池的充电故障分析
个别蓄电池充电受阻时，需要检查充电线路的连接是否紧固可靠，是否有损伤或中断；检查蓄电池的充电电路有无故障；检查蓄电池内的电解液是否远低于正常值；检查蓄电池是否因长时间欠充电导致极板存在无法处理的硫酸盐化。蓄电池发生充电受阻故障时，先确认充电回路的连接紧固，当蓄电池不能有效充电时，若表现无电流显示却有高电压，则可判断该蓄电池开路故障。若测量蓄电池的电压低于正常标定值，充电时蓄电池电压值上升差别不大，充电后蓄电池放置一段时间电压仍低于正常标定值，则可判断该蓄电池内部有短路现象。如果蓄电池使用时间不长，则属于碰撞、震荡等导致的装机故障。如果使用时间很长，需查看蓄电池底部沉积物情况，若不多，则属于电解液不纯、杂质结晶过多引起的短路，若底部沉积物很多，则属于蓄电池底部沉积物堆积导致极板之间产生接触的慢性短路。
2.2 蓄电池漏液故障
对于漏液的蓄电池，应先做外观检查，找出渗漏液位置。一般国内外生产的蓄电池存在漏夜问题，主要表现在极柱漏液、安全阀渗液、壳体密封不良等方面。各部位产生漏液原因各不相同，要在分析后采取相应措施解决。极柱漏液处理方法如下：采用惰性气体焊接，使焊接面不氧化；加高极柱端子，延长密封胶层高度；采用橡胶压紧密封等。防止安全阀漏渗液的方法如下：采用质量好、抗老化的橡胶制作安全阀；按期更新安全阀，确保可靠；改变安全阀结构，开启压力可调，适当调整增大开启压力，保证密封性。针对壳体密封不良问题，可将热熔和胶黏剂密封相结合，先热熔密封，再用密封胶密封。
2.3 温度对蓄电池的影响
蓄电池在使用时对环境条件的要求较为苛刻，每低于或高于标准环境温度10℃时，使用寿命减少一半。蓄电池使用环境温度低于标准，其放电容量会下降，进而会产生充电不足现象，长期积累可能导致内部硫酸盐化；蓄电池使用环境温度高于标准，蓄电池恒压下的充电电流接受量将增加，同时也加快了内部组件腐蚀速度和气体生成析出。蓄电池的温度最好能够保持在20℃~25℃范围内，且安放在通风、干燥、洁净的场所，这种条件下，可使蓄电池状态保持最有利，使用寿命延长。一方面，需要使用者合理安装空调来改善蓄电池使用环境；另一方面，最好选用温度适应性较宽泛的蓄电池。
3 直流系统蓄电池运行维护措施
3.1 蓄电池运维管理系统开发
鉴于目前物联网技术的成熟度，实现安全的电池云端管理非常必要。原来每年一次的蓄电池内阻测量现在基本上可以实现每日进行数十次，而且采用自建服务器或者租用云服务器的管理方式，可以存储每只蓄电池长达10年的蓄电池欧姆电阻、极化电阻、电压、温度等特性参数；另一方面还可以通过开发蓄电池健康判断模型，分析蓄电池参数的线性数据，准确测算蓄电池实际容量的大小，得出蓄电池健康报告。通过设计基于物联网的蓄电池运维管理平台可以实现多电池组一站式管理模式，实现边远无人站点的常态化监控，无需再到现场进行数据的测量与分析，远程监控模式也提升了工作效率，实现历史数据的管理，了解电池的寿命周期，制定电池诊断报告、故障原因与责任分析，有利于制定合理的维护方案；多重警报模式可根据不同类型的故障，制定不同等级警报以便运维人员做出不同级别的工作反应动作，实现对变电站直流系统铅酸蓄电池组的全寿命全时段跟踪。
3.2 功能性维护
及时掌握各变电站蓄电池的实时运行状况及其性能变化趋势，快速、准确、有效地检测蓄电池的性能并实时掌握蓄电池的运行情况，使其运行在良好状态，使蓄电池得到及时的维护和处理。既减轻了运行维护人员的劳动强度，又提高了对蓄电池性能判断的准确性，确保了系统的安全性和可靠性。运行维护人员可以通过本系统实时管控直流系统各设备运行情况，及时得到设备报警信息，确保了系统的安全性和可靠性。
3.3 对蓄电池监测方式，不均衡电池进行分析
现在基本上90%的变电站都是无人值守变电站，平均每周巡视两次，蓄电池组单体电压每月全测量一次，蓄电池内阻测量甚至一年都可能没有一次，因为只有充放电试验时才会由专业人员持手动测量仪器测量，所以依靠技术手段代替人来完成蓄电池健康状况监测势在必行。电池不均衡性的产生是由于蓄电池的活性物质、电解液中存在一定的杂质会形成电池自放电电流，且每只电池又受到生产工艺，运行环境的影响，自放电速率、实际容量或多或小地存在差异。变电站直流系统为补偿电池自放电的影响，蓄电池通常采用浮充电运行方式，使电池始终处于满电状态。通常情况下，充电机对一串电池的浮充电流是完全相同的。这样，虽然电池安装时都经过了严格的匹配，但是经过长时间的浮充后，部分自放电速率较小的电池将处于过充状态，另一部分自放电速率较大的电池将处于欠充状态。如不采取措施，电池的不均衡性将会越来越严重，过充电的电池将会由于电解液中水的电解而早期失效，欠充电的电池则由于自放电产生的硫酸盐晶体逐渐长大而早期失效，从而造成电池实际寿命小于理论寿命。
4 结束语
为满足智能电网的发展需求，实现调试工作的自动化与智能化，通过对蓄电池管理系统的各环节的深入研究、分析，开发出一套基于物联网的蓄电池云管理系统。云管理系统可实现对变电站蓄电池测试从每月一次到每天数次的转变，同时可根据蓄电池内阻和电压的变化对蓄电池的寿命进行自动分析预判，也实现了蓄电池组的科学管理，为提升变电站直流系统的运维水平和运行可靠性提供了重要保障，也为电网的安全运行和供电可靠性创造了必要条件。
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