摘要：传统的站用电池组荷电容量和内阻的测量和维护对工作人员的技术要求很高。各直流电源系统的操作方法和熟练程度，以及系统结构相对不同，直接影响最终的监测结果；而采用智能化的检测系统仅仅需要操作几个步骤便可测试电池组的状态。科学技术的发展势必对电池组产生一定的影响，尤其是各种技术的改进。根据调查的相关电池检测方案和安阳地区电网直流侧电池的实际情况，研究了基于自动监测电池组内阻和电压等参数的监护方案，能够及时了解电池工作状况，然后发现无效或几乎无效的电池组，以避免造成大量损失。
关键词：智能变电站；蓄电池组；监护方案
1智能变电站蓄电池分析
从其本质意义上来看蓄电池就是要把电能转化成化学能从而进行有效存储，而后再把储备起来的化学能再转化成电能实现输送。能量转换的过程就是蓄电池充电放电的过程，在具体工作中蓄电池是相对独立的电源，它具有不受电力网影响的特征，同时还具有携带方便、使用简单及电压稳定等优点。当前变电站主要采用阀控式密封铅酸蓄电池。蓄电池工作原理：其正、负两极板插入电解液中时，进而引起化学反应，由于两极板性质差异，正负极板电位差异，两极板进而会产生电位差。在没有接通外电路的情况下，两极板之间形成的点位差形成了蓄电池的电势。对于铅酸蓄电池而言，其充放电状态反应如下：
从以上化学反应中可以看出，蓄电池内部的化学反应过程中一定会在负极产生PbS04。而电解液中的H2S04，既能导电，也会参与化学反应。放电过程中，硫酸不断被消耗并产生水，浓度降低；充电过程中，情况相反，硫酸不断增长而水被消耗，浓度提高。不过因为电池内部的原因，一般当蓄电池在充电之后仍然是无法达到新电池电解液浓度数值的，这一点是人们在工作中需要注意的。由于蓄电池在充电过程中，正、负两极板上进行的电化学反应都是有其自身特点的，因此当正极板充电达到70%的时候将会触发氧气，从负极板的情况来看在充电到90%的时候此时就会析出氢气。现代阀控式密封蓄电池改进的难点在于负极板使用的铅如何能够快速与氧气产生反应，并在氢氧气没有到达安全阀门压值前迅速凝聚氢氧分子，这也是蓄电池内部氢氧反应的原理。
2蓄电池组监护方案分析
（1）阈值和报警
一些相关参数的阈值可以设置一个安全值，高于正常工作状态下的这个值，对应的就是一个异常工作状态，该功能还设计了一个阈值报警函数，即在异常报警信息中，允许用户在工作时注意到异常的存在。一般来说，电池电压、内阻等参数都有一组域值。
（2）工作状态的数据查询与报表功能
监控软件监控并记录电池的主要参数，包括电池的温度，剩余容量和电压。它允许用户实时查询操作参数和其他相关信息，如历史信息，报警信息和比较信息。为了方便用户查看，还可以生成报告，快速掌握电池的工作状态。
（3）电池状态显示功能
电池具有状态显示功能，该功能主要通过检测软件实时显示电池的温度和电压。用户可以利用实时监测得到的数据信息来判断电池是否工作正常。建立实时电池监控系统，通过实时信息数据及报告的直流屏幕显示功能，及时了解电池的实际工作情况，如运行参数，历史信息，报警信息等。
（4）数据存储功能
利用该技术，将各地监测中心记录的相关数据信息提供给系统，使系统能够掌握站用蓄电池组的实时情况。然后对收集到的信息进行综合分析，并存储在相关数据库中，供以后调用。电池参数信息一般如下：内部温度时，单个电池和电池工作状态；电池端子电压和电流；电池单元的电压；电池容量；电池单元电阻值；充电设备性能参数；树枝对地面的阻力。每个用户的登录日志；用户操作记录；操作参数、设备、数据推送方式；报警信息；站场信息；系统内部信息；数据库的备份。该系统是结构化的并具有浏览功能。只要用户具有相关权限，他们就可以正常使用系统。对于浏览功能，不需要安装软件，以方便用户使用。
（5）管理功能
用户的权限均可以被修改。该系统允许多个用户查看相关数据信息，这有助于设置管理权限以及分工合作。
（6）控制功能
系统软件可以实现放电操作等远程控制功能，并记录放电过程中的远程操作和各种数据。所示的开关状态也与实际状态一致。为提高安全性，系统还设置了加密所和在关键点互锁。
（7）数据分析功能
系统可以对监测的数据进行加工和分析，从而及时掌握其工作状态。根据电池的内阻进行水平和垂直比较。
3智能变电站蓄电池组监护系统的软件和硬件设计
3.1软件设计
该数据库收集区域监测数据，并提供了一个应用程序编程接口。系统采用先进的网络技术，只需通过浏览器，用户或工作人员就可了解变电站不同区域的电池实际运行情况。充分发挥平台的模块化、功能性、数据管理和分析功能。该系统允许多个工作人员同时查找数据。它采用了界面显示层、业务逻辑层和数据操作层的框架来模拟抽象表单，大大简化了应用程序的更新和维护。
（1）控制系统设计
主控制器功能实现建立在Keil应用软件上，并与C语言软件系统集成。这样。其主要组成部分如下：1是采集和控制模块，2是显示模块，3是报警模块等。该软件系统通过MicrosoftVisualStudio2012来完成开发。其主要包含两部分，即为SQLServer和NetFramework4.0两个微软设计的软件，而关于上位机编程则选取的为C#语言，该语言能够达到要求的标准。
（2）应用功能流程分析
1）用户权限登录设计
系统用登录时间、登录名和要查看的内容记录用户未定义的操作。操作记录是指在系统运行不正常的情况下，及时检查误操作的故障因素，以提高故障查找的效率。用户操作记录如下：电池参数测试操作；其对应监护参数的选取和设定，以及基本的界面设置功能。
2）蓄电池内阻信息测量
一般来说，电池的内阻变化不大，但只有当电池的容量降低得太低时，才需要了解电池的内阻。因此，电池的内阻不需要随时监测。主控制器将内阻指令发送给LEM传感器一次，每次15min，数据采集后，LEM传感器就讲数据存储起来，一旦接受到发送数据指令就会上传数据。而当管理人员需要了解内阻的大小时，既可借助主控器的扩展键盘发布测量指令，也可以借助上位机的检测软件来发布指令而获取。
3）数据显示和预警
电池参数显示模块主要通过BDS()中的一系列功能及时将信息传输到系统中。BDELE()函数表示电池的电压和电流，BDTem()是电池的温度，BDVol()是电压显示，BDRes是内阻，BDATE()是日期和时间等。根据通信采用的方式，监测主机便可以根据判断，自主识别对应通信接口，从而收集由主控制器发出的信号，然后根据对采集信息的分析来判断蓄电池的工作状态，若遇异常就进行相应的报备和通知。
3.2硬件部分设计
电池的线路监控系统由四部分组成，即采集终端采集器，终端节点控制单元，通信模块和主控制器主机。在原理框图1中能很好地展示工作原理，借助于上位机的控制指令，可以实现测量单个电池的电压的目的，并且可以使用单个/多个电池电流和电流来计算电池的内阻。同时，它还可用于在线平衡维护，为每个单电池提供性能参考。将蓄电池分析模型镶嵌于监护终端，便可以借助于电压和内阻的离散度来分析出电池的当前容量，进而了解电池的变化，从而可以对电池的电压和容量进行调整以及改善，达到在线均衡维护和活化的目的。
4结束语
本研究系统的设计了站用蓄电池组的监护方案。在蓄电池容量、内阻等参数的监护过程中使用软硬件系统，依赖互联网实现电池组的快速筛查和维护等工作，通过实时监测相关参量，并提供了报警功能，及时掌握蓄电池的实际工况，并对其中的问题进行相应的判断和处理，为变电站直流蓄电池的无人值守顺利实现提供信息。
参考文献
[1]孙中尉,邹杰,韩本帅.智能变电站新型蓄电池应用及连接方式优化研究[J].电工技术,2015,11:37-39.
[2]李春敏.超级电容用于智能变电站直流供电系统的研究[D].北京交通大学,2016.
论文作者:戴斌
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：电池论文; 蓄电池论文; 内阻论文; 功能论文; 系统论文; 极板论文; 信息论文; 《当代电力文化》2019年第8期论文;