鉛酸電池智能監(jiān)測的研究及應用

史文琪 王鵬展 金蓉

摘 要：本文首先對在變電站中鉛酸電池使用過程中存在的問題進行分析，分析了鉛酸電池劣化和出現(xiàn)故障的原因，以及可能造成的后果，然后，闡述了蓄電池組在使用過程中維護管理的重要性，最后，提出了鉛酸電池智能維護的方案以及該方案可以實現(xiàn)的功能。

關鍵詞：鉛酸電池；維護；智能監(jiān)測

隨著電力科技和人工智能的發(fā)展，無人值守的智能變電站在電力系統(tǒng)的應用越來越廣泛，而變電站中通常使用的免維修的鉛酸電池，具有需要優(yōu)良的特性，比如安裝便捷，綠色環(huán)保，工作穩(wěn)定，并于維護等，其提供的直流電源非常適合為變電站中的各類電路系統(tǒng)提供可靠的服務。但鉛酸電池在運行中也可能出現(xiàn)一些故障，[1-2]進而影響變電站正常的運行，因此，做好鉛酸電池智能監(jiān)控的研究室保證變電站正常安全運行的重要保證。[3]

1 鉛酸電池維護中的問題

（1）維護不當故障、事故頻發(fā)。鉛酸電池目前應用于各行各業(yè)，對近年來由于蓄電池引起的事故中，主要由于維護不當造成沈陽軍區(qū)通信總站的大火事故和國家發(fā)展銀行總行積分起火事故。由此可見，鉛酸電池維護對電池的使用有著至關重要的作用。[4]

（2）鉛酸電池管理理念問題。傳統(tǒng)的鉛酸電池的管理認為：供電系統(tǒng)的可靠性=電源/UPS可靠性+蓄電池組的可靠性，在實際的管理中，蓄電池的穩(wěn)定和可靠程度直接影響到了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此加強對蓄電池可靠性的研究，理清鉛酸電池管理理念是做好鉛酸電池管理和應用的必要條件。

（3）蓄電池故障的表現(xiàn)。為了更清晰合理的使用蓄電池，明白蓄電池在生產(chǎn)使用中產(chǎn)生故障時的狀態(tài)也至關重要，通過研究調(diào)查表明，蓄電池出現(xiàn)故障的主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①蓄電池組放電時長明顯下降；②個別蓄電池單體放電電壓迅速跌落；③蓄電池單體電壓不均衡；④個別單體蓄電池性能差距明顯；⑤蓄電池電容量下降；⑥蓄電池的內(nèi)阻值升高；⑦充電蓄電池溫度升高；⑧蓄電池充電不能達到飽和。

2 蓄電池維護的重要性

從以上蓄電池維護中存在的問題和對蓄電池出現(xiàn)故障的表現(xiàn)和原因的分析，可以看出，正確的蓄電池維護理念，準確判斷識別蓄電池故障表現(xiàn)和產(chǎn)生故障的原因是做好蓄電池維護工作的關鍵。

（1）蓄電池端電壓正?！俑鲉误w蓄電池電壓正常。在實際應用供電系統(tǒng)及在線監(jiān)測系統(tǒng)可以實時檢測蓄電池端電壓，電池組在長期浮充狀態(tài)下，很難做到單體電壓的均衡，蓄電池單體的過充過放，會造成UPS系統(tǒng)存在嚴重的安全隱患。

（2）傳統(tǒng)檢測方式≠有效維護保養(yǎng)蓄電池。傳統(tǒng)的蓄電池檢測方式只能發(fā)現(xiàn)蓄電池組不均衡及單體蓄電池性能劣化，不能有效針對劣化蓄電池及蓄電池組進行維護及均衡，單體蓄電池劣化問題積累造成熱失控甚至火災。

（3）蓄電池維護。蓄電池維護管理如果缺乏專業(yè)技能及充放電管理模式，一般蓄電池一只或幾只單體故障，會造成整組更換，進而產(chǎn)生嚴重的資源浪費。因此在蓄電池維護管理中要做到以下幾點：①按蓄電池規(guī)定維護周期進行維護；②做好蓄電池維護數(shù)據(jù)記錄；③定期對蓄電池進行異常排查；④蓄電池的更換按照標準要求進行更換；⑤控制好蓄電池的使用環(huán)境；

蓄電池系統(tǒng)在運行到一定期限需要對蓄電池進行維護，通過有效的蓄電池維護，提高蓄電池安全可靠性，延長使用壽命，減少蓄電池報廢，蓄電池的維護條件如下：①蓄電池超出廠家規(guī)定質(zhì)保期；②蓄電池組電壓不均衡；③蓄電池放電時長為初始時長的50%以下；④蓄電池內(nèi)阻值為出廠值1.5倍以上。

3 鉛酸蓄電池智能維護方案及功能

（1）鉛酸蓄電池智能監(jiān)測維護方案。通過以上對鉛酸電池的故障和維護的闡述分析，做好的鉛酸電池的維護，需要處理好以下問題：①蓄電池組中各個單體的電壓、內(nèi)阻，分析蓄電池組一致性問題，若某只電池性能下降明顯時，可對其進行活化修復，從而恢復電池容量，解決單體電池容量落后問題，延長蓄電池的使用壽命；②實時監(jiān)測蓄電池組的電壓、充放電電流、蓄電池組剩余容量，單電池電壓、內(nèi)阻、溫度、劣化因子，完成對蓄電池組運行工況參數(shù)的實時在線監(jiān)測；因此，提出了由管理層、數(shù)據(jù)通訊層、數(shù)據(jù)采集層三部分組成鉛酸電池智能維護方案。

（2）鉛酸電池智能維護系統(tǒng)的功能。鉛酸電池智能維護系統(tǒng)主要對于目前鉛酸電池在維護的中問題制定了針對性方案，其功能主要如下：

①蓄電池在線無損修復功能。系統(tǒng)采用智能諧振脈沖技術對單體蓄電池進行維護管理，在線消除蓄電池硫酸鉛結(jié)晶并防止新結(jié)晶產(chǎn)生，維護過程對蓄電池極板無任何損傷。②蓄電池組在線智能均衡功能系統(tǒng)對單體蓄電池進行在線無損修復后，對單體不均衡蓄電池進行補充充電、放電管理，達到蓄電池組均衡運行。③在線監(jiān)測功能。系統(tǒng)可針對蓄電池組及單體蓄電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等數(shù)據(jù)進行在線監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集快捷準確，同時記錄蓄電池放電過程中不同時段的變化過程，快速甄別性能劣化蓄電池單體?？赏耆娲铍妭鹘y(tǒng)維護方式采用的蓄電池巡檢、內(nèi)阻及容量檢測等設備，為蓄電池組安全運行管理提供完善的解決方案。④故障報警功能。實時監(jiān)測蓄電池組及單體蓄電池，發(fā)現(xiàn)電池容量、電壓、溫度等超出警戒值即時報警。

4 結(jié)語

在當前智能變電站安全生產(chǎn)運行中，鉛酸電池的穩(wěn)定可靠運行具有重要的作用，做好鉛酸電池的維護管理工作至關重要。因此，在對鉛酸電池的維護管理中，要樹立正確的維護管理理念，同時利用智能處理檢測系統(tǒng)做好鉛酸電池的維護管理，為變電站的安全生產(chǎn)奠定良好的基礎。

參考文獻：

[1]楊俊，胡晨，汪浩，劉晶冰，楊凱.鉛酸電池失效模式和機理分析研究進展[J].電源技術，2018，42（03）：459-462.

[2]邵勤思，顏蔚，李愛軍，張久俊.鉛酸蓄電池的發(fā)展、現(xiàn)狀及其應用[J].自然雜志，2017，39（04）：258-264.

[3]鐘國彬，劉新天，何耀，楊亞飛，蘇偉.變電站用鉛酸電池SOH估計[J].電源技術，2016，40（12）：2407-2410.

[4]宋清山，牛鑫，王賓，劉冰洋，段萬普.通信基站電池的在線維護與修復[J].蓄電池，2015，52（02）：79-82.