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变电站蓄电池远程充放电控制系统的研究

发表时间：2020/7/21 来源：《电力设备》2020年第8期作者：聂尊刚

[导读] 摘要：随着电力行业的快速发展，蓄电池是电力变电站直流系统的主要组成部分，它的维护工作直接关系着变电站及电力网的安全运行。

        (国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司内蒙古通辽 028000)
        摘要：随着电力行业的快速发展，蓄电池是电力变电站直流系统的主要组成部分，它的维护工作直接关系着变电站及电力网的安全运行。蓄电池定期核对性放电是直流维护工作一项重要内容。文章提出了蓄电池远程核对性充放电设计方案，介绍了系统结构、功能、系统软件主要界面。该系统变革了传统的核对行充放电方法，解决了人员短缺、无法按时完成蓄电池核对性放电维护的问题，有效降低运行维护人员的劳动强度、工时和生产维护费用。
        关键词：变电站；蓄电池远程充放电；控制系统
        引言
        目前，变电站蓄电池远程维护方面的应用已经较为普及，这些应用解决了直流蓄电池维护工作量大，需耗费大量人力物力的现状，可进行蓄电池阻容量、内阻的测量，直流母线运行状态切换、远程充电机均/浮充状态控制、从而减轻维护人员的工作量，最大限度减少人工现场操作所带来的误操作，给系统安全运行提供了有利保证,为电网的安全运行提供可靠保障。
        1变电站蓄电池远程维护系统的结构组成
        变电站蓄电池远程维护系统一般分为厂站端与主站端，每个变电站端的监控终端通过网络总线将电压采集均衡模块、开关量模块、母线绝缘监测模块、放电负载、控制输出模块等连接到一起，并实时监控充电机、接地选线仪等设备运行状态及重要参数，将它们所有的信号收集到一起统一管理，通过光纤局域网端口或光端机空余串口将采集到的信息传送到主站端中心服务器。主站端实现对远程变电站直流电源系统运行状态进行实时监控（单体电池电压、内阻、单体电池实时均衡、温度、母线电压、绝缘状况、断路器运行状态、充电机状态、交流状态等重要参数），实现远程实时监控画面的监控。
        2变电站蓄电池远程充放电控制系统的研究
        2.1在线进行监测功能
        蓄电池远程充放电维护管理系统，自身具有十分丰富的在线进行监测功能，能够即时对所有单体电池和电压、蓄电池组中的电压、蓄电池组中的充放电耗费电流以及蓄电池组中的温度进行在线监测。经过与之对应的信号转换传感器，收集蓄电池中处于工作状态时出现的物理量，同时把它转变成合理的电信号，输送到之后开展工作的处理器中。通过处理器除干扰抑制后，选择达标的电信号，通过A/D转变传输到之后开展工作的单元。经过这一循环，可以完成对蓄电池所处状态的自主检测。经过对所有工作期间参数（告警门限定的数值）的设置，能够对电压落后、长时间偏高、长时间偏低等问题的蓄电池实施告警，对全部超出检测信号限定数值的情况展开警示工作，从而精准监控蓄电池。系统能够把处于运行状态的参数和即时给出的警示信息，在第一时间传输至主站系统的平台，使用图形化的截面直观进行展现。另外，所有项目的运行参数和发出的警示信息会在第一时间保存，方便后期工作的开展。
        2.2接入层和装置层
        站内分布的各类蓄电池状态监测装置，首先通过I1接口向本站CAC汇聚数据，由CAC通过I2接口接入主站系统，实现蓄电池状态信息的接入。老式不具备DL/T860规范接口的状态监测装置，首先通过CMA接入，再转换成DL/T860规范与CAC通过I1接口接入，再由CAC通过I2接口接入主站系统，实现蓄电池状态信息的接入。CMA位于蓄电池状态监测装置与CAC之间，主要作用是:采集老式不具备DL/T860链路规范监测装置的数据;集中实现数据链路转换，传输至CAC;集中实现数据的安全接入;转发主站系统对蓄电池状态监测装置的配置和控制命令，为主站系统提供统一的远程交互控制节点;CMA与CAC联合使用，可使老式状态监测装置继续工作，起到代理的作用，为实现进一步的现场就地智能化功能提供支撑。

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CAC对应1座变电站的全部状态监测，主要功能是:以变电站为对象，采集全站状态监测数据并上传主站系统;协调管理全站综合监测单元和状态监测装置，转发主站系统对状态监测装置和综合监测单元的配置和控制命令;具有一定的就地数据分析处理能力;实现本站信息安全防护。CAC在系统中发挥承上启下的枢纽作用，系统通过CAC建立蓄电池状态远程监控系统的统一边界，实现终端监测装置的标准接入和安全接入，通过制订和发布I1和I2接口标准，实现终端监测装置的全面开放，达到不同厂家监测装置可替换的目标。
        2.3放电仪或散热风扇故障的处理方案
        放电装置(放电仪)本身具有风扇损坏、装置过热保护、开关管损坏保护，这两种保护为通过电信号反馈保护，另外放电装置本身负载电阻采用新型PTC材料、正温度系数、无明火、不发红，也就是可以说即使是放电仪本身所有保护以、主监控所有保护及放电主回路保护在全部失灵的状态下放电装置仍能保证负载无明火、不发红、不会引起火灾，当然出现全部失灵这种情况出现的几率几乎是零。根据测试此负载本身温度在超过130℃后所能提供最大电流能力开始急剧降低，当温度达到150℃后负载所能提供电流不足正常值20%，当温度达到160℃后负载所能提供电流不足正常值10%，此时温度基本达到平衡，不会继续升高，此时温度值距离负载发红（要450℃以上）、产生明火还有非常远的差距。
        2.4系统组成
        蓄电池远程充放电维护管理系统由主站系统和分站系统组成，①主站系统。主站系统负责统一管理、监控各分站系统的运行，包含系统服务器和监控工作站。系统服务器安装蓄电池远程充放电维护管理系统应用软件及数据库软件，监控工作站安装蓄电池远程充放电维护管理系统客户端软件，通过监控工作站监控系统的运行。②分站系统。分站系统负责对蓄电池组运行工况及各分站设备进行实时监控，并对蓄电池组核对性放电进行自动控制。分站系统包含集控单元、蓄电池在线监测单元、智能并网放电单元和逻辑控制单元。集控单元是各个分站系统的大脑，负责整个分站的管理、控制、数据远传及异常处理；蓄电池在线监测单元负责实时采集蓄电池组的运行数据；智能并网放电单元负责蓄电池组的核对性放电；逻辑控制单元负责核对性放电过程进行自动控制。
        2.5安全性
        ①远程充放电时的安全性：采用温度传感器对蓄电池组的表面温度及环境温度进行实时监测；实时监测蓄电池的运行工况、充放电过程中的运行数据；采用智能并网放电装置避免了采用传统“假负载”电阻箱方式的温升影响，智能并网放电装置具有非常高的转换效率，能量损耗低、发热低；充放电的实时过程控制由前端设备实现，避免由于网络故障导致无法远程控制；在放电过程中，当蓄电池组中任何一节电池电压达到最低标称电压值时，系统自动终止放电，避免过放。②并网放电对电网安全性的影响：智能并网放电装置已大量应用于小功率发电的直流逆变并网技术中，已通过多项技术认证，该技术不会对电网造成影响。③市电断电时的切换安全性：蓄电池组在放电过程中如果市电断电，系统可实现无缝自动切回，保证蓄电池组给各直流负载供电，不影响负载的正常工作。
        结语
        基于并网逆变技术的蓄电池远程充放电维护管理系统的原理及实际应用案例，并通过测试结果证明了该系统可以满足电力变电站蓄电池维护的需求。通过蓄电池远程充放电维护管理系统可实现对蓄电池组运行状态的实时监测、对蓄电池组进行远程/本地核对性充放电等功能，不仅可以节省人力、物力成本，还能避免动态移动性差、精度和可靠性不高、维护工作量大、时效性低、安全性不高等问题，以此实现对电力变电站蓄电池组的智能维护。
        参考文献：
        [1]黄影,张引强,王伟,等.蓄电池智能在线维护系统在电力通信系统中的应用[J].通信与信息技术,2016(5):74-75.
        [2]邓木生,陈新喜,李华柏.基于PWM技术蓄电池充放电与检测系统设计[J].现代电子技术,2011,34(14):207-210.
        [3]李晶,马辉.电站蓄电池运行维护的方案[J].四川电力技术,2004,27(3):31-32.