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研究變電站電池遠程充放電控制系統*

（2024年11月23日更新）

*基金：2020年國家電網公司研發費項目計劃(群創及技術標準)(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

隨著電網的發展，電池是電力系統中直流供電系統的重要組成部分。作為直流供電電源，主要負責為電力系統中二次系統負載提供安全、穩定、可靠的電力保證，保證繼電保護和通信設備的正常運行。對所在單位統計，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備之一。它是直流系統中最關鍵的環節。當變電站完全停止時，直流系統的交流輸入消失，充電模塊停止運行，只有電池組才能為設備提供直流電源。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生故障時能夠可靠地切除故障。變電站內的電池是所用電的應急電源，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急能力有關。同時，電池的穩定性和放電過程中提供給負載的實際容量對保證電力設備的安全運行具有重要意義。在電力系統的日常工作中，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節，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，及時發現一些重要缺陷[1-3]。

電池充放電定期切換已成為變電站的常規工作，需要220 kV變電站需要動態放電一次，靜態放電三個月一次。但傳統的充放電工作只能手動進行，費時費力，效率低下。而且，隨著變電站數量的增加，這類工作占據了各運維班的大量工作經驗。為了進一步提高工作效率，精益管理生產團隊計劃改進電池充放電工作模式。在傳統的電池靜態放電試驗中，存在電池動靜態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，電池靜態充放電試驗、內阻試驗等定期切換工作需要到現場進行，但隨著變電站數量的增加，現有人力資源難以滿足。因此，開發一套變電站電池遠程控制系統可以節省工作時間，有效釋放人力從事更高效的工作。通過遠程實現電池靜態充放電試驗和內阻試驗的定期切換，減少到變電站定期切換電池的時間，實現故障、煙霧和溫度報警、充放電監測、電壓測量、單體內阻測量、電池性能檢查、歷史數據驗證等功能。本文的創新點如下：①基于電力物聯網物聯網的遠程充放電系統；②遠程放電電池自動進行。

1 現狀分析

本文分析了電池靜態放電的工作流程。

2 制定方案

本方案利用物聯網前端感知技術，遠程控制實現電池靜態放電網的遠程充放電系統，實現電池靜態放電工作，完全消除距離時間點如下：①節約人、車資源；②免去車程；③使用現有的電力物聯網。但也有一些缺點：①電力物聯網技術和安全規定不成熟；②需要一定的資本成本。

通過制作基于電力物聯網的遠程充放電系統，設置電池靜態放電，生產數據，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

該系統采用電池遠程監控系統、電池本地管理軟件、現場電池管理單元等分布式結構（BMU）、數字采控終端MRTU、集成電源PSU、電池監測單元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。典型的系統結構。

根據技術構成，系統核心可分為三部分。

1）測量部分

單電池運行性能參數主要由單電池運行BIM單元(每節電池1BIM）分布式測量包括電池電壓、溫度、內阻、動態負載電壓、放電能力系數、動態放電電流等。電池電流參數主要由互感器測量。環境參數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實現單元補償充電電路。

②遠程運動和靜態放電：由BIM動態放電電路和直流遠程放電控制器DCU實現。

圖3 軟件實施界面圖

4 效果檢查

1)在安全方面。為確保結果的安全可靠投入使用，每個設備的數據被檢測到100%。該結果在許多現場實際應用過程中效果良好。經公司相關部門認證認證，該結果設備在安全、質量、管理、成本等方面沒有負面影響。

2)經濟方面。結果于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，經濟效益不可估量。傳統靜態放電工作距離長，工藝復雜，會導致施工進度緩慢，遠程靜態放電工作，確保設備和人員安全，節省車輛、人員時間、質量和效率，一個月內節省約141人.33×196/60=461.68 h，工作效率大大提高，間接經濟和社會效益不可估量。

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

4)功能。及時掌握各變電站電池的實時運行狀態及其性能變化趨勢，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，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，保證了系統的安全性和可靠性。運行維護人員可通過系統實時控制直流系統各設備的運行，及時獲取設備報警信息，確保系統的安全性和可靠性。

5 結論

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

通過編制《基于電力物聯網的電池遠程充放電系統手冊》、《電池自動充放電操作指導書》、圖紙歸檔、設備培訓，鞏固運輸檢查人員的專項培訓。通過培訓，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放電的工作時間，提高工作效率，提高供電服務質量，并通過調查和研究對數據進行整理、分類和統計。物聯網遠程充放電系統的成功設計和開發，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，區偉明.基于網絡監控的變電站直流系統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[J].2019年36(05)通信電源技術:133-134.

[3] 梁棟.電力系統電池遠程在線監控系統的應用研究[D].濟南:2018年山東大學.

[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[J].2017年15日(01)電力信息與通信技術:46-50.

(本文來源《IC2020年9月，代理雜志