变电站蓄电池远程充放电控制系统的研究

　　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 220千伏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，极大地提高运检人员的工作效率。

　　关键词：变电站;蓄电池;远程充放电;系统

　　0 引言

　　随着电网的发展，蓄电池是电力电源系统中直流供电系统的重要组成部分，它作为直流供电电源，主要担负着为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保继电保护、通信设备的正常运行的角色。对所在单位进行统计发现，蓄电池在220kV、110kV和35kV电压等级变电站中已经100%覆盖，该类设备已经成为变电站重要设备之一。且是直流系统中最为关键的一环，在变电站全停的情况下，直流系统的交流输入消失，充电模块停止运作，能够为设备提供直流电源的就只有蓄电池组。当发生站用电失电时，蓄电池就为保护装置、通信装置、控制装置提供电源，以保证故障发生时保护装置能可靠切除故障。变电站内的蓄电池是所用电的应急电源，可以说是变电站安全的最后一道防线，因此，保障蓄电池安全就关系到整个变电站的应急能力。同时，蓄电池的稳定性和在放电过程中能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的意义。在电力系统日常工作中，蓄电池动静态放电标准化作业是其中非常重要的一项，是蓄电池运行和维护工作中的一个重要环节，是保证蓄电池安全运行的有效手段之一，蓄电池动静态放电可以分析蓄电池的实际状态，及时发现其存在的一些重要缺陷等[1][2][3]。

　　蓄电池充放电定期切换工作已成为变电站内的常规工作，要求220kV变电站一个月需要进行一次动态放电、三个月一次静态放电。但是传统的充放电工作只能现场人工手动进行，费时费力、效率低下。并且，现在随着变电站数量增多，该类工作占据了各运维班大量的工作经历。为进一步提升工作效率，精益化管理生产队伍，计划对蓄电池充放电工作方式进行改善。在传统的蓄电池静态放电试验中，存在着电池动静态放电标准化作业时间长、效率低、人力资源利用率低等问题[4]。

　　目前蓄电池静态充放电测试、内阻测试等定期切换工作需要至现场进行，但随着变电站数量的增多，现有人力资源难以满足，因此研制一套变电站蓄电池远程控制系统，能节省工作时间，有效释放人力从事更高效的工作。通过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，并实现故障、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。本文创新点为：1、研制了基于电力物联网的远程充放电系统;自动进行蓄电池远程放电工作。

　　1 现状分析

　　本文分析蓄电池静态放电的工作流程及耗时见图1，图2。

　　2019年1月1日至1月31日，对班组所辖范围内的蓄电池静态放电工作耗时情况进行统计。变电站蓄电池静态放电工作试验工作流程分为乘车出发、安全交底、准备与检查工作、试验过程、记录工作、返回路程、工作终结这几个环节，不同环节工作时长不同，对各工作环节的工作时间也进行了统计。运用分层法，对表3-1中的平均工作时间148.17分钟进行不同环节工作流程分析，如下表所示。从表中科技发现路程耗时较长，严重影响了人力物力资源，要想提高运检人员远程充放电工作的工作效率，必须解决这个问题。

　　2 制定方案

　　本文通过制作基于电力物联网的远程充放电系统，实现自动进行蓄电池远程充放电工作此套方案利用物联网的前端感知技术，远程控制实现蓄电池静态放电工作，完全免去路程时间，优点如下：1、节省人、车资源;2、免去车程;3、使用现有电力物联网。但也存在一些缺点：1、电力物联网技术与安全规定还不成熟;2、需要一定资金成本。

　　通过制作基于电力物联网的远程充放电系统，设置蓄电池静态放电自行工作，并生产数据，能够定期自动进行充放电工作，减少人力、物力，自动形成报告，多站同时充放电，多线程工作，提升工作效率。

　　3 方案实施

　　本系统采用分布式结构，主要由蓄电池远程监控系统、蓄电池本地管理软件、现场电池管理单元BMU、数字采控终端MRTU、集成电源PSU、电池监护单元BIM、电流传感器、远程放电控制器DCU、放电负载DLU及电池开路保护器(需另配)等组成。典型的系统结构如下图所示。

　　按照技术构成来分，本系统核心可分为三部分。

　　1)测量部分

　　单体电池运行性能参数主要由BIM单元(每节电池配1个BIM)进行分布式测量，包括电池电压、温度、内阻、动态负载电压、放电能力系数、动态放电电流等。整组电池电流参数主要由互感器测量。环境参数主要由各传感器测量，例如温湿度传感器、烟感等。

　　2)电池维护部分

　　A)电压平衡维护：由BIM单元中的补偿充电电路实现。

　　B)远程动、静态放电：由BIM单元中的动态放电电路和直流远程放电控制器DCU实现。

　　3)电池开路保护部分(需另配电池开路保护器)

　　由独立配置的电池开路保护器实现。

　　4)远程监视与维护部分

　　由变电站本地配置的电池数据采控单元、监测BMU单元和监控软件系组成。

　　软件部分如下图所示。

　　4 效果检查

　　1)在安全方面。为保证成果安全、可靠投入使用，对各装置的各项数据进行检测，各项数据合格100%。本成果在多处现场实践应用的过程中，效果良好，经公司相关部门认证，本成果设备在安全、质量、管理、成本等方面均无负面影响。

　　2)在经济方面。成果从2019年8月1日投入使用，截止至2019年8月31日一个月内，直接降成本46.2万元。一方面解放了人力劳动，使广大工人们从前往变电站较远的车程解脱出来，另一方面，降低了等待时间，减少了人力成本于车辆根本，带来的经济效益不可估量。传统静态放电工作路程远且流程复杂，会造成施工进度缓慢，远方进行静态放电工作，保证了运维人员工作中设备及人员的安全性，节省了车辆、人员时间，提质增效，一个月内共节省了人员时间约141.33*196/60=461.68小时，大大提高了工作效率，带来的间接经济效益和社会效益不可估量。

　　3)推广性方面。因为基于物联网的蓄电池远程充放电系统在蓄电池静态放电工作上的提升，以及施工现场安装的便利性，可以在较大范围内代替传方法。而且基于物联网的蓄电池远程充放电系统可以实现前端感知，不仅仅可以实现静态放电工作这一个功能，且小巧方便，可以安装至各类变电站。因此，基于物联网的蓄电池远程充放电系统能够适应更多变电站建设工程的需要，应用范围非常广泛。

　　4)在功能性方面。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。

　　5 结论

　　本文研制了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，节省了人力资源，提高了工作效率，同时此系统可以实现故障、烟感及温度的告警，充放电监视、实时电压测量、单体内阻测量、电池性能查验、历史数据核对等功能。通过采用蓄电池远程静态放电工作的方式，省去前往变电站较远路程的时间，并在准备、检查时间与静态放电工作自动进行上也节省了大量的时间。通过智慧运维技术手段，切实提高生产工作的效率和效益。

　　通过编写《基于电力物联网的蓄电池远程充放电系统说明书》、《蓄电池自动充放电作业指导书》、图纸归档、装置培训对运检工作人员开展专项培训等方法进行成果巩固。并通过培训使得运维人员熟悉操作页面，提升工作效率。

　　本文以减少蓄电池静态放电工作时间、提高工作效率、提高供电服务质量为目的，通过调查研究，对数据进行整理、分类、统计。成功设计并研制出了物联网的远程充放电系统等提高工作效率、降低车程、减少人力物力财力，减少了蓄电池静态放电工作时间，进一步提高了变电站蓄电池的可靠性。

　　参考文献：

　　[1] 刘珊,周哲,区伟明.基于网络监测的变电站直流系统蓄电池远程充放电控制策略[J].自动化与仪器仪表,2019(10):230-233.

　　[2] 李伟.电力变电站蓄电池远程充放电维护管理系统[J].通信电源技术,2019,36(05):133-134.

　　[3] 梁栋.电力系统蓄电池远程在线监控系统的应用研究[D].济南:山东大学,2018.

　　[4] 张清华,张志军.电力变电站蓄电池远程充放电维护管理系统[J].电力信息与通信技术,2017,15(1):46-50.

　　(注：本文来源于科技期刊2020年第05期第43页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。)