广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１４（３） ・机电技术・ 电力通讯电源蓄电池在线监测及系统维护的设计与实现 李含霜 ，何宏华 ，廖绍山２，姚旭明 （１．广西电力职业技术学院，广西南宁５３０００７；２．南宁国瑞电子科技有限公司，广西南宁５３００２２） 【摘要】介绍了阀控铅酸蓄电池（ＶＲＬＡＢ）在线监测及维护系统的设计和实现方案，主要针对正在使用的电池的性 能状况进行在线监测，并根据电池情况自动进行在线电池充放电微调来激活老化的电池，或者通过调整来达到电 池的最佳状态，避免电池的欠充或过充等。 ［关键词】ＶＲＬＡＢ蓄电池；在线监测；自动维护 【中图分类号】ＴＭ７３ 【文献标识码】Ｂ ［文章编号】 ｌＯ０３—１５１０（２０１４）０３—００５Ｏ一０４ 理，使原来对ＶＲＬＡＢ蓄电池的计划检修方式变成 ｌ 引言 电力通讯体系是电网调度、业务办理和数据传 输的基础，是电网安全、经济且稳定运转的关键。 在整个电力通讯体系之中，通讯电源的运转质量直 接影响整个电力通讯网络运转的安全性和牢靠性， 因此对通讯电源的研究具有重大的意义。目前，阀 控铅酸蓄电池（Ｖａｌｖｅ Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ Ｌｅａｄ Ａｃｉｄ Ｂａｔｔｅｒｙ— 目标检修方式，本文给出了一种新型蓄电池在线监 测及维护系统的设计和实现方案，以供参考，本方 案主要是通过在线方式对正在运行的电池进行电 池好坏的检测容量估算等，根据检测结果，对电池 进行在线维护：通过在线式对电池进行充电微调来 实现电池的过充或欠充来保护电池的性能，使电池 始终处在最佳状态，通过充电进行微调及电池旁路 也可以实现有问题的电池能在线激活，延长电池使 用寿命等。该系统优势主要包括： ＶＲＬＡＢ）在通讯电源中的应用最为广泛，当供电电 源或整流系统出现故障时，由蓄电池对设备提供动 力，其性能直接影响电源系统的可靠性和质量。 ＶＲＬＡＢ蓄电池采用了阴极吸收技术，因而在运 行中无需加水维护。进入市场的初期，ＶＲＬＡＢ被称 （１）掌握电池的当前状况，尤其是与电池容量 衰减有关的变化； （２）改善电池的使用条件，延长电池的使用寿命； （３）及时处理电池问题，提高电源系统的可靠 为“免维护”电池，而且宣称使用寿命可达到１ ５—２０ ａ。 然而，十多年应用结果表明，ＶＲＬＡＢ的使用寿命并 没有人们预期的高。在实际使用中，由于站点众 多、安装方式的等原因，只有很少的用户能够 定期检查蓄电池并对蓄电池作定期容量测试，一般 性，避免停电和电源装置发生故障时设备瘫痪； （４）避免盲目更换电池，减少电池更换费用； （５）集中监控和网络化管理。 只有在市电停电或电源设备发生故障后才发现蓄 电池已损坏或放电容量没有达到设计的要求，从而 造成了不必要的损失。因此，加强通讯电源中ＶＲ— ２蓄电池在线监测及维护子系统 ２．１系统架构 ＬＡＢ蓄电池的监测和维护是十分必要的，正常情况 下由于电池是处于备用状态下的，单靠人工方式去 进行大面积的电池维护监测就不可能实现时刻了解 所有电池的情况，所以必须加强非人工方式对电池 进行监测，这就必须进行电池的在线监测和维护。 影响蓄电池寿命的因素很多，且铅酸阀控蓄电 池对运行参数有严格的要求，不合理的运行方式也 会直接影响蓄电池的使用寿命。目前，由于站点的 数量太大且基本上都是一个班组管理几十个站点 甚至上百个站点，维护人员的工作任务繁重，而想 通过单一问题、单一解决方案对大量的蓄电池进行 维护几乎是不可能的事。因此，对蓄电池的维护只 为了改善对ＶＲＬＡＢ蓄电池在使用过程中的管 【收稿日期】２０１４－０３－１４ 【作者简介】李含霜（１９７１一），女（壮族），广西田阳人，广西电力职业技术学院讲师，硕士，主要研究方向：电力系统及其自动化。 ５０ 广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１４（３） 能采取网络化、智能化的自动维护，即尽量提供无 ２．１．３监控单元（ＳＵ） 人值守的方式进行系统的维护监测，并将结果第一 时间通过报警的方式通知维护或值班人员等。 由于电力通讯设备分布广泛，涉及部门和单位 较多，其通讯电源的产权、管理以及检修维护的体 系也就比较复杂，蓄电池在线监测及维护系统的合 监控单元ＳＵ的主要功能是对端局进行现场数 据的采集、处理及储存，执行监控站（ＳＳ）及监控中 心（ｓＣ）下达的控制命令。监控单元如图２所示。 理构架，能对蓄电池进行数据信息采集，性能及运 行参数的分析，为检修任务的调度提供有效的保证。 蓄电池在线监测系统由数据监测子系统、自动 维护子系统、通信子系统以及服务器子系统４部分 构成，本系统采用支持大容量监控组网的方案，支 持ｓｃ、ＳＳ、ＳＵ ３级结构和ＳＣ、ＳＵ两级结构，能实现两 级结构到３级结构的平滑过渡，系统组网结构图如 １所示。 图１系统组网结构图 ２．１．１监控中心（ＳＣ） ＳＣ是整个监控系统网络的监控和管理中心，由 数据库服务器、监控业务台、打印机及相关附属设 备组成。ｓｃ主要完成全网监控信息的统计处理与 分析；实时监视各监控站（ＳＳ）的工作状态；对监控 单元（ＳＵ）下达监测和控制命令。数据库服务器是 监控系统的数据存储和管理中心，监控业务台是ｓｃ 的系统操作平台，负责监测、分析、统计和查询各ＳＵ 的监控实时数据、告警信息及历史数据。 ２．１．２ 监控站（ＳＳ） 监控站ｓｓ的主要功能是对端局采集器的原始 数据进行处理，并将处理结果发送给监控业务台和 服务器，同时接收业务台的控制命令对端局实施控 制。监控站ＳＳ相对于ＳＣ的重点功能为设备监控和 维护，对其所监控的监控单元ＳＵ数据进行采集和 处理。 图２监控单元ＳＵ的示意图 ２．２数据监测及维护子系统 ２．２．１监测单元 蓄电池在线维护必须具备相应的检测手段，蓄 电池在线监测维护管理就是要在电池运行过程中 把握电池的真实运行状态。只有了解蓄电池当前 运行参数、性能参数、历史数据，才能对蓄电池进行 有针对性的维护，因此对蓄电池在线监测技术的选 择变得十分重要。 蓄电池在线监测子系统必须准确检测蓄电池 的运行状态和运行参数，最基本的运行参数包含： 蓄电池组电压、工作电流、工作环境温度、单电池电 压以及内阻，一套良好的数据采集器还需具备可扩 展得的其他测量接口。系统的参数要求如表１所示。 表１ 系统参数的基本要求 监测子系统还必须具备对运行状态和运行参 数的分析功能，同时也能对一、二类告警进行分析 确认并主动上传，有一定的存贮空间在告警产生时 将各类参数及产生时间记录存贮。 ２．２．２ 自动维护单元 大量的数据和案例分析表明，即使依据相关的 标准对蓄电池进行检查和维护，蓄电池的问题依然 ５１ 李含霜，何宏华，廖绍山，姚旭明：电力通讯电源蓄电池在线监测及系统维护的设计与实现 严重。造成这种问题原因有很多种：首先，人工对 蓄电池进行检测和维护，不能实时、连续地监测蓄 电池的运行状态和性能变化，无法及时发现和处理 问题；另外，在测量数据的过程中，容易出现较大的 误差，不利于数据的综合分析；最后，蓄电池的数据 分析是复杂的，缺乏蓄电池专业知识的工作人员很 难根据蓄电池的数据对其性能作出判断，对蓄电池 进行检测及维护时就没有针对性，维护的效果也并 不理想。综上所述，必须对蓄电池进行更全面、更 严格的维护，才能有效保证其性能。 蓄电池的维护通常需要： （１）欠充蓄电池的补充电。 （２）蓄电池浮充过高时的调整。浮充过高是蓄 电池失水的最主要原因，也是影响蓄电池使用寿命 的最主要因素。 （３）蓄电池欠充、部分蓄电池浮充过高时的补 充电及调整；发生一定深度放电的蓄电池组充电后 通常会有这种情况出现。 （４）蓄电池内阻变化过大时的活化。大量的数 据表明，大多数蓄电池劣化是由于蓄电池失水硫酸 化造成的，如果在硫酸化的初期就采用合理的方式 对蓄电池进行处理，可以使其性能恢复，对延长蓄 电池的使用寿命是非常有效的。 （５）蓄电池组的定期放电活化。在线活化放电 时，不能简单地采用把充电系统断开而用蓄电池对 负载供电的模式放电，因为如果蓄电池性能不好或 者连接存在问题，对系统的安全运行影响是非常严 重的。 （６）蓄电池组的定期均衡充电。长期浮充的蓄 电池组由于电池自放电、蓄电池电压不一致造成的 容量亏损，会使电池组的容量有所下降，必须定期 对蓄电池进行均衡补充电。 ３ 蓄电池监测及维护软件子系统 系统软件是一个网络化机房管理业务综合软 件平台，监控中心软件平台可以在后台按局方要求 发送监控站数据到省监控中心，各地区通信站的数 据可按要求存储在分控中心，及存储在省监控中心。 监控软件由以下几部分组成：①权限管理。 权限分为系统管理员、一般操作员及客人３档； ②用户操作管理。记录了所有用户对系统做的任 何操作；③显示浏览模块。 （１）蓄电池数据分析专家子系统。它包含以下 ５２ 功能：综合分析蓄电池实时运行参数及历史数据，提 供系统最佳运行方式及运行参数；分析蓄电池的性 能参数，找出蓄电池的最佳维护时间及维护方式； 根据用户需要，定期进行放电活化；提供蓄电池性 能变化趋势分析曲线；运行历史数据分类、记录＼类 比；提供报警分析及处理建议。 （２）充电单元运行管理模块。它包含以下功 能：对智能型充电机的运行方式进行调整，对智能型 充电机的运行参数进行设定整；依据蓄电池数据分 析专家子系统指令调整运行参数及方式；充电机运 行参数监测；充电机运行参数跳变事件分类、记录； 异常操作分析及报警处理。 （３）系统参数设置模块。 （４）报警记录及查询模块。 （５）运行报表生成、打印模块。 （６）故障派单、回单等闭环流程。 软件内置看门狗，监控软件不会因用户误操作 等原因而使系统出错、退出或死机，具有极强的容 错能力。提供相关的数据接口，以利于其它系统调 用及二次开发。 ４ 工程买例 云南德宏供电公司潞西变电站、盈江变电站、 海南供电公司、贵州贵阳供电局及南宁某电信基站 安装本系统后，实现了对蓄电池运行情况的远程实 时监控，能及时采集到电池组的组电压、组电流，单 体电池的电压、内阻，环境温度等实时数据；还实现 了对电池组远程放电，既测试了蓄电池的容量，又 能养护蓄电池。在这些站点，当把组电压和单体电 压下限分别设置４５ Ｖ和１．８５ Ｖ时，远程启动放电， 电池组脱离充电机利用设备对电池组放电，当系统 检测到组电压或单体电压达到下限值时进行跳转， 电池组再挂回充电机进行充电，一放一冲的过程活 化了电池；与此同时，系统能根据以往数据和实时 放电数据的变化估算出电池组所剩容量和放电时 间。由此看出，该维护系统对变电站、基站的市电 停电、设备维护更换、电池组的养护等都有积极的 作用。 ５ 结论 本蓄电池在线监测及维护系统是结合实际开 发的，具有性能优越、可靠性高、可扩展性能良好等 特点，将先进的蓄电池测试技术、远程自动维护以 广西水利水电ＧＵＡＮＧＸＩ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１４（３） 及活化功能集成到用户的监控体系中，及时有效地 要的费用，提高了电力系统运行的安全系数。 （责任编辑：刘征湛） 对蓄电池进行维护，在降低用户的维护成本的同 时，也有效延长了蓄电池的使用寿命，减少了不必 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｙ ｏｎ。＿＿ｌｉｎｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ＬＩ Ｈａｎ－ｓｈｕａｎｇ ，ＨＥ Ｈｏｎｇ－ｈｕａ ，ＬＩＡＯ Ｓｈａｏ—ｓｈａｎ ，ＹＡＯ Ｘｕ—ｍｉｎｇ （１．Ｇｕａｎｇｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕｏｒｕｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ＶＲＬＡＢ ｏｎ——ｌｉｎｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｂｅｉｎｇ ｕｓｅｄ ａｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔ ｔｏ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｂａｔｔｅｒｙ，ｔｈｅ ａｇｅｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｓ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｂｙ ｏｎ—ｌｉｎｅ ｃｈａｒｇｅ ａｎｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｒｉｍｍｉｎｇ ｏｒ ｔｈｅ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｓ ａｄｊｕｓｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｓｔａｔｅ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｂａｔｔｅｒｙ ｕｎｄｅｒｃｈａｒｇｅｄ ｏｒ ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅｄ． 声厂Ｉ－ｉ－Ｉ 明 Ｉ 本刊已许可中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在中国知网及其系列数据库产品中以数字化方式复制、 汇编、发行、信息网络传播本刊全文。该社著作权使用费与本刊稿酬一并支付。作者向本刊提交文章发表 的行为即视为同意上述声明。 《广西水利水电》编辑部 ５３
