變電站蓄電池遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)的研究

0變電站蓄電池動靜態(tài)放電隨著電網(wǎng)的發(fā)展，蓄能器是電力能源系統(tǒng)中管道系統(tǒng)的重要組成部分。作為一條直線供電，它主要為供電系統(tǒng)的二次系統(tǒng)負(fù)荷提供安全、穩(wěn)定、可靠的能源保障，并確保供電系統(tǒng)和通信設(shè)備的正常運行。對所在單位進(jìn)行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，蓄電池在220kV、110kV和35kV電壓等級變電站中已經(jīng)100%覆蓋，該類設(shè)備已經(jīng)成為變電站重要設(shè)備之一。且是直流系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一環(huán)，在變電站全停的情況下，直流系統(tǒng)的交流輸入消失，充電模塊停止運作，能夠為設(shè)備提供直流電源的就只有蓄電池組。當(dāng)發(fā)生站用電失電時，蓄電池就為保護(hù)裝置、通信裝置、控制裝置提供電源，以保證故障發(fā)生時保護(hù)裝置能可靠切除故障。變電站內(nèi)的蓄電池是所用電的應(yīng)急電源，可以說是變電站安全的最后一道防線，因此，保障蓄電池安全就關(guān)系到整個變電站的應(yīng)急能力。同時，蓄電池的穩(wěn)定性和在放電過程中能提供給負(fù)載的實際容量對確保電力設(shè)備的安全運行具有十分重要的意義。在電力系統(tǒng)日常工作中，蓄電池動靜態(tài)放電標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)是其中非常重要的一項，是蓄電池運行和維護(hù)工作中的1個重要環(huán)節(jié)，是保證蓄電池安全運行的有效手段之一，蓄電池動靜態(tài)放電可以分析蓄電池的實際狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)其存在的一些重要缺陷等蓄電池充放電定期切換工作已成為變電站內(nèi)的常規(guī)工作，要求220kV變電站1個月需要進(jìn)行1次動態(tài)放電、3個月1次靜態(tài)放電。但是傳統(tǒng)的充放電工作只能現(xiàn)場人工手動進(jìn)行，費時費力，效率低下。并且，隨著變電站的數(shù)量增多，該類工作占據(jù)了各運維班大量的工作經(jīng)歷。為進(jìn)一步提升工作效率，精益化管理生產(chǎn)隊伍，計劃對蓄電池充放電工作方式進(jìn)行改善。在傳統(tǒng)的蓄電池靜態(tài)放電試驗中，存在著電池動靜態(tài)放電標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)時間長、效率低、人力資源利用率低等問題目前蓄電池靜態(tài)充放電測試、內(nèi)阻測試等定期切換工作需要至現(xiàn)場進(jìn)行，但隨著變電站數(shù)量的增多，現(xiàn)有人力資源難以滿足，因此研制一套變電站蓄電池遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，能節(jié)省工作時間，有效釋放人力從事更高效的工作。通過遠(yuǎn)程實現(xiàn)蓄電池靜態(tài)充放電測試及內(nèi)阻測試的定期切換相關(guān)工作，減少前往變電站進(jìn)行蓄電池定期切換所花費的時間，并實現(xiàn)故障、煙感及溫度的告警，充放電監(jiān)視、電壓測量、單體內(nèi)阻測量、電池性能查驗、歷史數(shù)據(jù)核對等功能。本文創(chuàng)新點為：(1)研制了基于電力物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)；(2)自動進(jìn)行蓄電池遠(yuǎn)程放電工作。1工作流程分析本文分析蓄電池靜態(tài)放電的工作流程如圖1所示。2019年1月1日—1月31日，對班組所轄范圍內(nèi)的蓄電池靜態(tài)放電工作耗時情況進(jìn)行統(tǒng)計。變電站蓄電池靜態(tài)放電工作試驗工作流程分為乘車出發(fā)、安全交底、準(zhǔn)備與檢查工作、試驗過程、記錄工作、返回路程、工作終結(jié)幾個環(huán)節(jié)，不同環(huán)節(jié)工作時長不同，對各工作環(huán)節(jié)的工作時間也進(jìn)行了統(tǒng)計。運用分層法，對平均工作時間148.17min進(jìn)行不同環(huán)節(jié)工作流程分析，如表1所示，可見車程耗時較長，嚴(yán)重影響了人力物力資源。要想提高運檢人員遠(yuǎn)程充放電工作的工作效率，必須解決這個問題。2靜態(tài)放電優(yōu)缺點本文通過制作基于電力物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)，實現(xiàn)自動進(jìn)行蓄電池遠(yuǎn)程充放電工作此套方案利用物聯(lián)網(wǎng)的前端感知技術(shù)，遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)蓄電池靜態(tài)放電工作，完全免去路程時間，優(yōu)點如下：(1)節(jié)省人、車資源；(2)免去車程；(3)使用現(xiàn)有電力物聯(lián)網(wǎng)。但也存在一些缺點：(1)電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與安全規(guī)定還不成熟；(2)需要一定資金成本。通過制作基于電力物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)，設(shè)置蓄電池靜態(tài)放電自行工作，并生產(chǎn)數(shù)據(jù)，能夠定期自動進(jìn)行充放電工作，減少人力、物力，自動形成報告，多站同時充放電，多線程工作，提升工作效率。3典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，主要由蓄電池遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池本地管理軟件、現(xiàn)場電池管理單元（BMU）、數(shù)字采控終端MRTU、集成電源PSU、電池監(jiān)護(hù)單元BIM、電流傳感器、遠(yuǎn)程放電控制器DCU、放電負(fù)載DLU及電池開路保護(hù)器（需另配）等組成。典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。按照技術(shù)構(gòu)成來分，本系統(tǒng)核心可分為3部分。1）測量部分單體電池運行性能參數(shù)主要由BIM單元（每節(jié)電池配1個BIM）進(jìn)行分布式測量，包括電池電壓、溫度、內(nèi)阻、動態(tài)負(fù)載電壓、放電能力系數(shù)、動態(tài)放電電流等。整組電池電流參數(shù)主要由互感器測量。環(huán)境參數(shù)主要由各傳感器測量，例如溫濕度傳感器、煙感等。2）電池維護(hù)部分(1)電壓平衡維護(hù)：由BIM單元中的補償充電電路實現(xiàn)。(2)遠(yuǎn)程動、靜態(tài)放電：由BIM單元中的動態(tài)放電電路和直流遠(yuǎn)程放電控制器DCU實現(xiàn)。3）電池開路保護(hù)部分（需另配電池開路保護(hù)器）由獨立配置的電池開路保護(hù)器實現(xiàn)。4）遠(yuǎn)程監(jiān)視與維護(hù)部分由變電站本地配置的電池數(shù)據(jù)采控單元、監(jiān)測BMU單元和監(jiān)控軟件系組成。軟件部分如圖2所示。4蓄電池靜態(tài)放電的優(yōu)點1）在安全方面。為保證成果安全、可靠投入使用，對各裝置的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，各項數(shù)據(jù)合格100%。本成果在多處現(xiàn)場實踐應(yīng)用的過程中，效果良好，經(jīng)公司相關(guān)部門認(rèn)證，本成果設(shè)備在安全、質(zhì)量、管理、成本等方面均無負(fù)面影響。2）在經(jīng)濟方面。成果從2019年8月1日投入使用，截止至2019年8月31日的1個月內(nèi)，直接降成本46.2萬元。一方面解放了人力勞動，使廣大工人們從前往變電站較遠(yuǎn)的車程解脫出來；另一方面，降低了等待時間，減少了人力成本于車輛根本，帶來的經(jīng)濟效益不可估量。傳統(tǒng)靜態(tài)放電工作路程遠(yuǎn)且流程復(fù)雜，會造成施工進(jìn)度緩慢，遠(yuǎn)方進(jìn)行靜態(tài)放電工作，保證了運維人員工作中設(shè)備及人員的安全性，節(jié)省了車輛、人員時間，提質(zhì)增效，1個月內(nèi)共節(jié)省了人員時間約141.33×196/60=461.68h，大大提高了工作效率，帶來的間接經(jīng)濟效益和社會效益不可估量。3）推廣性方面。因為基于物聯(lián)網(wǎng)的蓄電池遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)在蓄電池靜態(tài)放電工作上的提升，以及施工現(xiàn)場安裝的便利性，可以在較大范圍內(nèi)代替?zhèn)鞣椒?。而且基于物?lián)網(wǎng)的蓄電池遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)可以實現(xiàn)前端感知，不僅僅可以實現(xiàn)靜態(tài)放電工作這一個功能，且小巧方便，可以安裝至各類變電站。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)的蓄電池遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)能夠適應(yīng)更多變電站建設(shè)工程的需要，應(yīng)用范圍非常廣泛。4）在功能性方面。及時掌握各變電站蓄電池的實時運行狀況及其性能變化趨勢，快速、準(zhǔn)確、有效地檢測蓄電池的性能并實時掌握蓄電池的運行情況，使其運行在良好狀態(tài)，使蓄電池得到及時的維護(hù)和處理。既減輕了運行維護(hù)人員的勞動強度，又提高了對蓄電池性能判斷的準(zhǔn)確性，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。運行維護(hù)人員可以通過本系統(tǒng)實時管控直流系統(tǒng)各設(shè)備運行情況，及時得到設(shè)備報警信息，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。5智能蓄電池遠(yuǎn)程放電系統(tǒng)應(yīng)用本文研制了一套變電站蓄電池遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程實現(xiàn)蓄電池靜態(tài)充放電測試及內(nèi)阻測試的定期切換相關(guān)工作，減少了前往變電站進(jìn)行蓄電池定期切換所花費的時間，節(jié)省了人力資源，提高了工作效率；同時此系統(tǒng)可以實現(xiàn)故障、煙感及溫度的告警，充/放電監(jiān)視、實時電壓測量、單體內(nèi)阻測量、電池性能查驗、歷史數(shù)據(jù)核對等功能。通過采用蓄電池遠(yuǎn)程靜態(tài)放電工作的方式，省去前往變電站較遠(yuǎn)路程的時間，并在準(zhǔn)備、檢查時間與靜態(tài)放電工作自動進(jìn)行上也節(jié)省了大量的時間。通過智慧運維技術(shù)手段，切實提高生產(chǎn)工作的效率和效益。通過編寫《基于電力物聯(lián)網(wǎng)的蓄電池遠(yuǎn)程充放電系統(tǒng)說明書》、《蓄電池自動充放電作業(yè)指導(dǎo)書》、圖紙歸檔、裝置培訓(xùn)對運檢工作人員開展專項培訓(xùn)等方法進(jìn)行成果