廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局 陳志剛 吳啟明

電力通信蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局 陳志剛 吳啟明

電力通信系統(tǒng)中的蓄電池的性能關(guān)系到了電力通信系統(tǒng)的可靠性和安全性，是直流系統(tǒng)向外供電僅有的設(shè)備。根據(jù)蓄電池充、放電的化學(xué)機理和影響蓄電池充、放電的因素，分析蓄電池在線監(jiān)測的新方法。在監(jiān)測蓄電池運行狀態(tài)的基礎(chǔ)上，用最新的微處理措施，并根據(jù)電路的設(shè)計思路，研究出一種新型的、性價比高的蓄電池在線監(jiān)測蓄電池的運行狀態(tài)措施。在實際現(xiàn)場中就蓄電池的應(yīng)用方案，設(shè)計一個模擬蓄電池運行狀態(tài)的模擬實驗，對模擬實驗測出的數(shù)據(jù)作出具體的分析，看各項性能指標能否達到最初的設(shè)計標準。

電力通信；蓄電池；在線監(jiān)測系統(tǒng)

1 引言

蓄電池是一種在電力通信直流系統(tǒng)向外供電必要的設(shè)備。蓄電池的性能絕大程度上關(guān)系到電力通信系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，因為各種的因素使用不合適，不能進行預(yù)防，容易導(dǎo)致蓄電池組的蓄電池失去效果，降低了電池組放電容量，使得整個供電系統(tǒng)發(fā)生損壞。因此，應(yīng)當建立合理的電力通信蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，保證蓄電池正常的運行狀態(tài)。

2 關(guān)于電力通信蓄電池介紹

鉛酸蓄電池在1860年就出現(xiàn)了。在最近幾年，隨著閥控式鉛酸蓄電池的產(chǎn)生，被廣泛應(yīng)用在汽車、郵電通信系統(tǒng)等的很多領(lǐng)域，因為其具有價格低廉、容易浮充使用、獨立性強和移動方便的特點。蓄電池也是后備資源，是電力通信系統(tǒng)中直流系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。

2.1 電力通信系統(tǒng)中蓄電池的電池反應(yīng)原理

1882年葛拉斯頓和特瑞比提出蓄電池的電池反應(yīng)原理。

放電時，負極：

正極：

充電時則相反。

在放電的時候，正負極上都產(chǎn)生了硫酸鉛。從公式中可以明顯地看出，蓄電池負極的Pb被還原成了Pb。正極的在放電的時候發(fā)生了還原反應(yīng)產(chǎn)生，還伴有水蒸氣的產(chǎn)生。在充電的時候，還原成。電解液既可以傳導(dǎo)蓄電池中的電流，也會參加蓄電池的電池反應(yīng)，在放電的時候，硫酸的含量會減少。在給蓄電池充電的時候，有硫酸的生成，硫酸的含量會不斷地增加，電解液的濃度上升。在測量硫酸液濃度的時候，密度法是必不可少的，有利于對蓄電池的荷電狀態(tài)進行有效地評估。閥控蓄電池和傳統(tǒng)的蓄電池有著明顯的不同，閥控蓄電池不能對硫酸液的濃度有效地測量。在測量蓄電池運行狀態(tài)的時候，通常不會用到密度法。

2.2 電力通信系統(tǒng)中的蓄電池放電時不需要加水

蓄電池的充電和放電通常會有水的參與，在放電的時候，由于溫度會較高，蓄電池里面的反應(yīng)會很強烈，反應(yīng)會產(chǎn)生水，遇到高溫就會蒸發(fā)，從而產(chǎn)生了水蒸氣。蓄電池會有維護這一項任務(wù)，在維護開口蓄電池的時候，通常會考慮到蒸發(fā)損失的水分，這就需要進行水分的補充，正確的做法就是定期向蓄電池里面適量的水彌補水分的散失。這樣做就是為了防止電解液的濃度超出規(guī)定的值而使硫酸鹽結(jié)晶對蓄電池造成影響。針對閥控蓄電池本身就是密封的這一問題，通常不會對其人工補水，其在設(shè)計的時候就考慮到了這一方面，有自身調(diào)節(jié)的功能。

3 電力通信系統(tǒng)中蓄電池的監(jiān)測方法

蓄電池的電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)會受到很多方面的影響，在這些影響因素當中，正極板柵起著重要的作用。正極板柵長期使用容易發(fā)生腐蝕，影響到蓄電池的老化程度。蓄電池的負極板上附有很多硫酸的時候，蓄電池會發(fā)生失效，導(dǎo)致蓄電池不能正常工作。在電池持續(xù)放電的時候，同樣會造成蓄電池的損壞。這就需要定期對蓄電池進行維護保養(yǎng)，清理蓄電池上的污物，檢查蓄電池的接觸裝置是否連接無誤。在對蓄電池進行維修的時候，通常會用到檢測儀器，合理檢測蓄電池的運行狀況。在監(jiān)測蓄電池的時候，通常有以下的幾種方法。

3.1 電力通信蓄電池容量的監(jiān)測

首先是密度法，測量蓄電池電解液的密度值判斷蓄電池的剩余量CB，經(jīng)常用在測量開口式鉛酸電池，但是缺點就是不能對密封的鉛酸蓄電池的測量。而安時計，改變了不能對密封的鉛酸蓄電池的測量的缺點。對于估算蓄電池的運行狀態(tài)仍然是無法解決的問題，所以又提出了電導(dǎo)的方法法。由于蓄電池的容量和電池內(nèi)阻存在很大的聯(lián)系，有關(guān)聯(lián)性，電池容量比較大，內(nèi)阻比較小。對于蓄電池內(nèi)阻的測量，要求對蓄電池的容量進行在線的評估。利用蓄電池電導(dǎo)測試儀和內(nèi)阻測試儀，用注入交流信號的方法對蓄電池進行合理地測量。密封的鉛酸蓄電池的內(nèi)阻和蓄電池的容量有著數(shù)學(xué)關(guān)系，可以估算蓄電池的運行狀態(tài)。

3.2 電力通信系統(tǒng)中蓄電池的電壓進行合理地監(jiān)測

蓄電池運行狀態(tài)的監(jiān)測是通過檢測蓄電池的電壓、電流和溫度。這些都是和蓄電池密切相關(guān)的參數(shù)，得出了蓄電池的運行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。通過分析處理蓄電池的性能，判斷蓄電池當前的健康狀態(tài)。蓄電池的健康狀態(tài)對溫度和電流的測量就能實現(xiàn)，對于單個的電池電壓檢測比較容易，實現(xiàn)串聯(lián)在一起的蓄電池組中單體電池電壓的準確測量是一個難題。電壓的檢測是最常用的參數(shù)。

3.2.1 電阻分壓法

用精密的電阻作為分壓器，測得蓄電池的電壓，用繼電器切換蓄電池組中的電池，具有精度差、體積大、成本高和壽命短等的缺點，其電壓值計算起來很麻煩。

3.2.2 大電解電容器和光電隔離器件法

在線測量的單體電池電壓要用大電解電容器和光電隔離器件構(gòu)成，要保持電路測蓄電池組的單體電池電壓。在A/D轉(zhuǎn)換的過程當中，電容上的電壓會發(fā)生變化，電容的充放電的時間及晶體管和隔離芯片等的器件動作延遲等原因，決定了采樣的時間長短。例如在監(jiān)控信息設(shè)備當中A/D轉(zhuǎn)換器和蓄電池顯得尤為重要。

4 電力通信蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

4.1 系統(tǒng)的整體設(shè)計

對系統(tǒng)整體設(shè)計的時候，選擇性能良好的配件，確保能夠滿足系統(tǒng)的性能，考慮采取模塊化的設(shè)計手段。MCU技術(shù)是利用微控制芯片對電力通信蓄電池進行整體的設(shè)計，在微控制芯片的內(nèi)部有模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行檢測和記錄。在實際的設(shè)計過程中，主要在芯片內(nèi)部設(shè)置FLASH程序存儲器設(shè)備，避免數(shù)據(jù)的丟失和遺漏。整個系統(tǒng)的原理簡單又容易操作，利用這個系統(tǒng)就能夠采集到每一個電池的電壓數(shù)值。

4.2 充、放電狀態(tài)模擬監(jiān)測實驗結(jié)果的分析

對蓄電池充、放電運行狀態(tài)進行模擬監(jiān)測的時候，通常要驗證蓄電池在運行過程中的浮充狀態(tài)，確保模擬試驗可以充分反映蓄電池的充、放電過程。在可以確認浮充狀態(tài)正常的蓄電池，就能夠保證蓄電池的放電過程。在蓄電池的模擬監(jiān)測的過程中，主要是把電壓從33.86V降低至28.6V，測量模擬試驗的支路電壓達到蓄電池終止電壓1.80V。在這一過程當中，應(yīng)當準確記錄好模擬試驗測得的數(shù)值。在充電之前，若存在失效的蓄電池組，那么它的電池容量會較小，充電時間很短，端電壓上升速度明顯較快。整個蓄電池組的均勻性在進行充電前后存在很大的差異。

5 結(jié)束語

在電力通信系統(tǒng)中，蓄電池發(fā)揮著不可替代的作用，它的性能直接關(guān)系到了電力通信系統(tǒng)的可靠性和安全性。在解決監(jiān)測蓄電池運行狀態(tài)的問題上，提出運用新微處理技術(shù)的方案，設(shè)計出一套完整的模擬電池實際工作情況的模擬試驗。通過提出解決監(jiān)測蓄電池充、放電動態(tài)過程模擬的方案，根據(jù)模擬試驗數(shù)據(jù)，能夠看出每一項性能是否達到預(yù)定的要求。利用這種方式，保證了用電設(shè)備在交流電源中斷的情形下，仍能夠正常穩(wěn)定于運行，使得蓄電池的使用效率提高，使用時間延長。

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