【优秀论文】蓄电池智能在线监控装置的系统架构研究

【摘 要】：详细剖析了蓄电池维护存在的问题，展示了蓄电池在线监控装置的管理中心主站、站端的蓄电池智能在线养护一体仪、容量测试装置等主要架构，深入介绍了蓄电池在线监控装置系统架构的功能。

【关键词】：蓄电池；监控；系统架构

引言

目前蓄电池维护存在以下问题[1,2]：维护实时性差。仅通过定期查看电压、检查内阻、年度核容等方法进行检查，在较长的检查周期内，蓄电池运行状况无法掌握；蓄电池维护信息化水平不足。基于人力维护的蓄电池组管理难度较大，运维管理人员难以及时掌控众多蓄电池的运行情况；核容定检工作繁琐。蓄电池核容工作历来让维护人员倍感头痛，核容工作耗时长，接线繁琐，且测试过程需要全程值守记录，费时费力；电池活化效果差。目前电池活化方式为，在定期检验中如发现个别蓄电池劣化，即用大电流充电法对该节电池进行活化，这种间断式的活化效果是暂时的，并且在大电流过程中加重了电池失水和正极板软化，所以活化效果差，难以起到延长电池寿命的作用；常规的内阻测试存在劣化电池查找不够准确的缺点，核容试验存在效率低下的缺点；蓄电池报废机制不科学。目前的蓄电池报废模式为一旦发现蓄电池组中有少数几只电池劣化即整组报废，浪费较为严重，造成蓄电池组使用年限底，报废率高的后果。

智能电池管理系统是随着信息化建设[3]、智能化发展应运而生的，它是基于集监测功能于一体的智能化蓄电池的一套管理系统，具有智能化、无人操作化、免维护的优势，是专为铅炭储能电池设计及开发的一套集中监控及管理的服务平台，引用“互联网+”的概念，形成的一套低成本高效率、高性能的在线管理模式[4,5]。

1 蓄电池智能在线管理装置的系统架构

蓄电池智能在线监控维护系统网管平台由管理中心主站、站端的蓄电池智能在线养护一体仪、容量测试装置组成（图1）。

图1 蓄电池智能在线管理装置的系统架构

2 蓄电池智能在线管理装置各子系统功能介绍

2.1 蓄电池智能在线监控维护系统网管平台

数据实时监测：包括遥测、遥信量数据采集、存储、发布。主要包括蓄电池单体电压及端电压、蓄电池直流内阻、蓄电池的放电容量、蓄电池的运行电流、运行环境温度等蓄电池直流电源系统的各运行参数。

电池性能分析与预估：对蓄电池进行动态及静态的数据采集，根据采集的数据进行系统综合的分析，预估电池的性能，实现对蓄电池优劣分级。

维护帮助与指导：内嵌智能化的蓄电池性能分析数学模型，实现各单体及整组蓄电池性能变化趋势和性能诊断，并可自动进行异常报警、容量预测及提出建议。如可根据多种实测数据，智能诊断给出需继续除硫活化、需立即进行单体更换、需整组更换、需现场排除物理性故障隐患等不同的建议，指导开展维护工作。

电池故障及时告警：根据事先的设定条件和设定值来判定蓄电池运行参数是否超出安全工作范围、蓄电池是否老化失效，环境条件是否变化等，提供声音、滚动、实时提示窗口告警，支持声光告警及短信告警。

设备基站及电池组信息管理：对基站及其站内的各电池组进行登记和管理，并提供列表式，对各基站及站内电池进行分区分站管理。

报表统计分析：根据用户需求和实际应用需要，对历史数据进行统计、分析，并输出相应报表，同时提供饼图、曲线图等多种展现方式。

数据查询/查看：设定查询条件，查询设备或检测数据的历史数据、历史告警及处理结果等。

专题应用：可根据用户需求和实际应用需要，做趋势分析、类比分析、多参量分析、专家诊断模型等专题应用。

事项日志：可记录系统用户的登录日志、信息修改记录等。

用户管理：对用户组、用户进行添加、删除和修改；对用户的权限进行配置。

2.2 蓄电池智能在线养护一体仪

动态测量：在线测量蓄电池组中各个单体的电压、电流等实时数据，通过基于除硫过程的动态多维测量分析计算模型，不需深度放电，即可准确判断单体电池的真实状态及劣化程度，达到与传统方式（核对性放电试验）一样的测量效果.

蓄电池在线智能除硫活化维护，消除电池劣化，提升电池实有容量：根据事先的设定除硫条件，对满足除硫条件的蓄电池进行脉冲谐振活化除硫以消除电池劣化，提升电池实有容量。同时，维护系统对蓄电池组定时进行脉冲谐振活化，以使长期处于浮充条件下的蓄电池得以活化，延长蓄电池运行寿命。

动态均衡，提高蓄电池运行寿命：根据电池单体情况，有针对性的进行能量补充，使整组达到均衡状态，以避免个别电池因不均衡出现过充电的情况，提高蓄电池运行寿命。

多台设备级联：根据不同的电池节数及电池组数，可实现多组设备级联的功能，以实现设备适用多节多组电池应用

有线无线网络通信：设备配有有线与无线网络通信功能，以实现远程对设备数据的采集与监控。

2.3 容量测试装置

蓄电池智能在线充放电系统是一套具备蓄电池远程放电容量测试功能和充电监测功能的蓄电池维护设备，集多路交、直流检测、智能充电管理、电池电压巡检、电池内阻监测、绝缘监测、后台通信及故障记录为一体。

通过该系统的使用，可实现通过网管平台对蓄电池进行在线充放电实验，从而达到核定蓄电池容量、对蓄电池充放电全过程进行监测的目的。蓄电池智能在线充放电系统主要由容量测试模块、检测控制模块、直流充电屏组成。

容量测试模块：通过网管平台，组合在线除硫一体仪，可实现蓄电池远程控制放电，对蓄电池组进行准确容量测试。

检测控制功能：实现蓄电池充电回路与容量放电回路控制，以实现容量放电，同时也保证负载供电的安全。