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*基金：2020年國家電網(wǎng)公司研發(fā)費項目計劃(群創(chuàng)及技術(shù)標準)(5211JX20000P）

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作者簡介：龍波(1982-)，男，工程師，從事變電運輸檢查。

0 引言

隨著電網(wǎng)的發(fā)展，電池是電力系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分。作為直流供電電源，主要負責(zé)為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保證，保證繼電保護和通信設(shè)備的正常運行。對所在單位統(tǒng)計，電池在220 kV、110kV和35 kV電壓等級變電站已覆蓋100%，已成為變電站的重要設(shè)備之一。它是直流系統(tǒng)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。當變電站完全停止時，直流系統(tǒng)的交流輸入消失，充電模塊停止運行，只有電池組才能為設(shè)備提供直流電源。電池為保護裝置、通信裝置和控制裝置提供電源，以確保保護裝置在發(fā)生故障時能夠可靠地切除故障。變電站內(nèi)的電池是所用電的應(yīng)急電源，可以說是變電站安全的最后一道防線。因此，保證電池安全與整個變電站的應(yīng)急能力有關(guān)。同時，電池的穩(wěn)定性和放電過程中提供給負載的實際容量對保證電力設(shè)備的安全運行具有重要意義。在電力系統(tǒng)的日常工作中，電池動靜放電標準化操作是非常重要的，是電池運行維護的重要環(huán)節(jié)，是確保電池安全運行的有效手段之一，電池動靜放電可以分析電池的實際狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)一些重要缺陷[1-3]。

電池充放電定期切換已成為變電站的常規(guī)工作，需要220 kV變電站需要動態(tài)放電一次，靜態(tài)放電三個月一次。但傳統(tǒng)的充放電工作只能手動進行，費時費力，效率低下。而且，隨著變電站數(shù)量的增加，這類工作占據(jù)了各運維班的大量工作經(jīng)驗。為了進一步提高工作效率，精益管理生產(chǎn)團隊計劃改進電池充放電工作模式。在傳統(tǒng)的電池靜態(tài)放電試驗中，存在電池動靜態(tài)放電標準化運行時間長、效率低、人力資源利用率低等問題[4]。

目前，電池靜態(tài)充放電試驗、內(nèi)阻試驗等定期切換工作需要到現(xiàn)場進行，但隨著變電站數(shù)量的增加，現(xiàn)有人力資源難以滿足。因此，開發(fā)一套變電站電池遠程控制系統(tǒng)可以節(jié)省工作時間，有效釋放人力從事更高效的工作。通過遠程實現(xiàn)電池靜態(tài)充放電試驗和內(nèi)阻試驗的定期切換，減少到變電站定期切換電池的時間，實現(xiàn)故障、煙霧和溫度報警、充放電監(jiān)測、電壓測量、單體內(nèi)阻測量、電池性能檢查、歷史數(shù)據(jù)驗證等功能。本文的創(chuàng)新點如下：①基于電力物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的遠程充放電系統(tǒng)；②遠程放電電池自動進行。

1 現(xiàn)狀分析

本文分析了電池靜態(tài)放電的工作流程。

2 制定方案

本方案利用物聯(lián)網(wǎng)前端感知技術(shù)，遠程控制實現(xiàn)電池靜態(tài)放電網(wǎng)的遠程充放電系統(tǒng)，實現(xiàn)電池靜態(tài)放電工作，完全消除距離時間點如下：①節(jié)約人、車資源；②免去車程；③使用現(xiàn)有的電力物聯(lián)網(wǎng)。但也有一些缺點：①電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和安全規(guī)定不成熟；②需要一定的資本成本。

通過制作基于電力物聯(lián)網(wǎng)的遠程充放電系統(tǒng)，設(shè)置電池靜態(tài)放電，生產(chǎn)數(shù)據(jù)，定期自動充放電，減少人力物力，自動形成報告，多站充放電，多線程工作，提高工作效率。

3 方案實施

該系統(tǒng)采用電池遠程監(jiān)控系統(tǒng)、電池本地管理軟件、現(xiàn)場電池管理單元等分布式結(jié)構(gòu)（BMU）、數(shù)字采控終端MRTU、集成電源PSU、電池監(jiān)測單元BIM、電流傳感NXP代理遠程放電控制器DCU、放電負載DLU電池開路保護器(需要單獨配置)等。典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

根據(jù)技術(shù)構(gòu)成，系統(tǒng)核心可分為三部分。

1）測量部分

單電池運行性能參數(shù)主要由單電池運行BIM單元(每節(jié)電池1BIM）分布式測量包括電池電壓、溫度、內(nèi)阻、動態(tài)負載電壓、放電能力系數(shù)、動態(tài)放電電流等。電池電流參數(shù)主要由互感器測量。環(huán)境參數(shù)主要由溫濕度傳感器、煙霧感覺等各種傳感器測量。

2)電池維護部分

①電壓平衡維護：由BIM實現(xiàn)單元補償充電電路。

②遠程運動和靜態(tài)放電：由BIM動態(tài)放電電路和直流遠程放電控制器DCU實現(xiàn)。

圖3 軟件實施界面圖

4 效果檢查

1)在安全方面。為確保結(jié)果的安全可靠投入使用，每個設(shè)備的數(shù)據(jù)被檢測到100%。該結(jié)果在許多現(xiàn)場實際應(yīng)用過程中效果良好。經(jīng)公司相關(guān)部門認證認證，該結(jié)果設(shè)備在安全、質(zhì)量、管理、成本等方面沒有負面影響。

2)經(jīng)濟方面。結(jié)果于2019年8月1日投入使用，截至2019年8月31日1個月，成本直接降低46.2萬元。一方面解放了人力勞動，讓廣大工人從遠離變電站的車程中解脫出來；另一方面，等待時間降低，車輛人工成本降低，經(jīng)濟效益不可估量。傳統(tǒng)靜態(tài)放電工作距離長，工藝復(fù)雜，會導(dǎo)致施工進度緩慢，遠程靜態(tài)放電工作，確保設(shè)備和人員安全，節(jié)省車輛、人員時間、質(zhì)量和效率，一個月內(nèi)節(jié)省約141人.33×196/60=461.68 h，工作效率大大提高，間接經(jīng)濟和社會效益不可估量。

3)推廣。由于基于物聯(lián)網(wǎng)的電池遠程充放電系統(tǒng)可以在很大程度上取代電池靜態(tài)放電的改進和施工現(xiàn)場安裝的便利性。此外，基于物聯(lián)網(wǎng)的電池遠程充放電系統(tǒng)可以實現(xiàn)前端感知，不僅可以實現(xiàn)靜態(tài)放電工作的功能，而且可以安裝到各種變電站。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的電池遠程充放電系統(tǒng)可以滿足更多變電站建設(shè)項目的需要，應(yīng)用廣泛。

4)功能。及時掌握各變電站電池的實時運行狀態(tài)及其性能變化趨勢，快速、準確、有效地檢測電池的性能，實時掌握電池的運行狀態(tài)，及時維護和處理。既降低了運維人員的勞動強度，又提高了電池性能判斷的準確性，保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。運行維護人員可通過系統(tǒng)實時控制直流系統(tǒng)各設(shè)備的運行，及時獲取設(shè)備報警信息，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。

5 結(jié)論

本文開發(fā)了一套變電站電池遠程控制系統(tǒng)，可遠程實現(xiàn)電池靜態(tài)充放電試驗和內(nèi)阻試驗的定期切換，減少了電池定期切換的時間，節(jié)省了人力資源，提高了工作效率；系統(tǒng)可實現(xiàn)故障、煙霧和溫度報警、充放電監(jiān)測、實時電壓測量、單體內(nèi)阻測量、電池性能檢查、歷史數(shù)據(jù)驗證等功能。通過電池遠程靜態(tài)放電工作，節(jié)省了遠程變電站的時間，也節(jié)省了大量的準備、檢查時間和靜態(tài)放電工作自動進行的時間。通過智能運維技術(shù)，有效提高生產(chǎn)效率和效率。

通過編制《基于電力物聯(lián)網(wǎng)的電池遠程充放電系統(tǒng)手冊》、《電池自動充放電操作指導(dǎo)書》、圖紙歸檔、設(shè)備培訓(xùn)，鞏固運輸檢查人員的專項培訓(xùn)。通過培訓(xùn)，操作和維護人員熟悉操作頁面，提高工作效率。

本文旨在減少電池靜態(tài)放電的工作時間，提高工作效率，提高供電服務(wù)質(zhì)量，并通過調(diào)查和研究對數(shù)據(jù)進行整理、分類和統(tǒng)計。物聯(lián)網(wǎng)遠程充放電系統(tǒng)的成功設(shè)計和開發(fā)，提高了工作效率，減少了車程，減少了人力、物力和財力，減少了電池靜放電的工作時間，進一步提高了變電站電池的可靠性。

參考文獻：

[1] 劉珊，周哲，區(qū)偉明.基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的變電站直流系統(tǒng)電池遠程充放電控制策略[J].2019年(10)自動化與儀器儀表:230-233.

[2] 李偉.電力變電站電池遠程充放電維護管理系統(tǒng)[J].2019年36(05)通信電源技術(shù):133-134.

[3] 梁棟.電力系統(tǒng)電池遠程在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].濟南:2018年山東大學(xué).

[4] 張清華，張志軍.電力變電站電池遠程充放電維護管理系統(tǒng)[J].2017年15日(01)電力信息與通信技術(shù):46-50.

(本文來源《IC2020年9月，代理雜志