基于大數據和云平臺的蓄電池智能在線維護新技術

胡海洋 楊忠亮 岑凱辛

摘要：本文通過梳理直流電源運行維護現狀，結合電力系統特點，提出了將變電站蓄電池逆變的交流電通過交流負載消耗，實現蓄電池逆變式放電，在線遠程自動進行核容維護新技術，并簡單闡述其設計體系，實現蓄電池組遠程核容放電維護管理。

關鍵詞：蓄電池;核容;智能;變電站

引言

目前，對蓄電池的定期核容放電完全是人工操作，工作人員到現場安裝放電設備、接線等，增加了人為操作失誤造成蓄電池短路，充電設備燒毀等嚴重的安全生產事故的機率。同時放電時間長，現場也耗費測試人員人力和時間，增加了安全隱患的概率。另外，傳統的人工放電設備是以發熱電阻為主的假負載，長達10小時放電過程，全部以熱能消耗，極大的浪費了能源，噪音，熱量也給現場環境造成影響，特別是假負載一旦有問題，立馬造成電阻絲的熔斷燒毀，極易引起火災安全事故。

近年來，從直流電源維護研討來看，電力系統，將節能環保、高效、節省人力的蓄電池在線維護方式作為今后重要的研究與實踐內容，因此變電站蓄電池逆變式放電，遠程人工智能進行核容維護，將蓄電池逆變的交流電通過交流負載消耗，是實現蓄電池組遠程核容放電維護，人工智能管理重要手段。

一、新技術研究基本原理及采用的技術方案

新技術設計了蓄電池智能在線維護系統，包括遠程控制終端、變電站端、通信方式三個部分，采用蓄電池組不脫離母線，饋網放電等方式，實現了蓄電池智能在線維護新技術應用和直流系統的智能運維，利用專有大數據服務器，監測模塊實時采集數據，結合智能電池檢測先進技術，將人工放電維護升級為自動放電模式“遠程控制放電系統”，通過建立遠程控制平臺和APP開發，為遠程控制提供基礎條件，同時設計了饋網逆變器替代電阻式假負載，逆變電能反饋到本地交流電網，為本地負載消耗，設計了三態輸出充電機，即所述的充電機具有三態式電壓（放電狀態充電機有電流的輸出，核容充電機無電流的不充不放狀態的輸出，以及充電狀態的輸出），可結合電壓調整裝置，實現母線的降壓目的，為蓄電池在線放電創造條件。針對蓄電池遠程控制放電熱失控，每節電池的電極敷設測試線，安裝數字溫度監控傳感器，實時監控單體電池溫度。一旦溫度異常，核容控制器自動停止放電，同時采用同步攝像監控方式，放電過程全程監控，保證放電安全。

二、蓄電池智能在線維護系統總體框架設計

基于逆變器輸出功率以及變電站的最大交流直流負荷容量，建立交流逆變、直流供電以及放電假負載的補償式放電結構，以電池容量檢測數據為支撐，建立放電安全控制策略及遠程控制放電系統。

（一）放電安全控制策略及遠程控制放電系統的結構拓撲

如圖1-1所示，為蓄電池遠程控制放電系統結構模型。

（二）遠程控制端

遠程控制端包括：數據服務器、管理員PC終端、用戶PC終端、移動終端等設備。

（三）變電站端

變電站現場主要包括：核容控制器，母聯保護裝置，電壓調整裝置，饋網逆變器、測試終端等設備。

母聯保護裝置并聯在原有手動母聯開關上，電壓調整裝置串聯在充電機輸出與直流母線之間。

（四）通信方式

（1）遠程控制端各設備主要通過LAN互聯，移動終端通過專網的無線GPRS與數據庫服務器互聯。

（2）數據服務器與變電站核容控制器采用LAN以及專網GPRS相互通訊。

（3）核容控制器與饋網逆變器、充電機采用串口RS232/485通信，蓄電池測試終端與核容控制器之前采用電力線載波通信。

（4）核容控制器通過開關量I/O輸出接口控制母聯保護裝置以及電壓調整裝置。

四、遠程放電系統控制策略

（一）遠程控制放電程序化流程

如圖2-1所示，為遠程控制放電總進程，遠程放電系統是自動智能化系統，整個放電過程自動執行以下幾個進度：蓄電池內阻檢測→開關狀態檢測→預放電→核容放電→蓄電池充電幾個進度，充電完成，進入浮充狀態時刻，標志整個核容過程結束。

自動放電是基于實時的蓄電池狀態監控，溫度監控，一旦有異?，F象，就跳出當前進度，自動終止放電。

（二）遠程放電系統控制策略

五、遠程控制+移動查看多媒介系統

遠程控制平臺基于PC機應用編程（Java或者C#）以及數據庫技術的控制與數據管理平臺。移動終端采用Android操作系統進行APP開發，輔助用于隨時隨地的數據查看。

（一）通訊接口及通訊協議

智能集中控制器與被控設備的控制信號發送方式（RS485），智能集中控制器與監控設備數據信號傳輸協議（RS485、RS232），智能集中控制器與遠程控制平臺通訊協議（LAN），智能集中控制器與無線終端的數據通訊（WIFI、GPRS）。利用電池本體及連線，應用電力線載波技術，采用OFDM-PRIME協議，實現電池信息的互通互聯。

（二）遠程自動放電對蓄電池診斷

專有大數據服務器，監測模塊實時采集數據，實現放電過程電池的狀態診斷等，將傳統人工維護巡檢，放電維護電池升級為“遠程自動放電”。

六、結論

通過交流逆變器向本地電網輸電達到對蓄電池組定期放電的自動放電維護目的，將傳統純人工放電維護升級為多種放電模式的“遠程控制放電系統”，結合智能電池檢測先進技術，實現蓄電池組遠程核容放電維護管理，顯著地提高蓄電池日常維護的自動化、智能化技術水平，節省人工成本，提高維護工作質量，保障直流電源系統運行的安全性和可靠性，推動智能變電站安全可靠運行。