电力通信蓄电池在线监测系统的研究

广东电网有限责任公司佛山供电局 陈志刚 吴启明

电力通信蓄电池在线监测系统的研究

广东电网有限责任公司佛山供电局 陈志刚 吴启明

电力通信系统中的蓄电池的性能关系到了电力通信系统的可靠性和安全性，是直流系统向外供电仅有的设备。根据蓄电池充、放电的化学机理和影响蓄电池充、放电的因素，分析蓄电池在线监测的新方法。在监测蓄电池运行状态的基础上，用最新的微处理措施，并根据电路的设计思路，研究出一种新型的、性价比高的蓄电池在线监测蓄电池的运行状态措施。在实际现场中就蓄电池的应用方案，设计一个模拟蓄电池运行状态的模拟实验，对模拟实验测出的数据作出具体的分析，看各项性能指标能否达到最初的设计标准。

电力通信；蓄电池；在线监测系统

1 引言

蓄电池是一种在电力通信直流系统向外供电必要的设备。蓄电池的性能绝大程度上关系到电力通信系统的安全与稳定，因为各种的因素使用不合适，不能进行预防，容易导致蓄电池组的蓄电池失去效果，降低了电池组放电容量，使得整个供电系统发生损坏。因此，应当建立合理的电力通信蓄电池在线监测系统，保证蓄电池正常的运行状态。

2 关于电力通信蓄电池介绍

铅酸蓄电池在1860年就出现了。在最近几年，随着阀控式铅酸蓄电池的产生，被广泛应用在汽车、邮电通信系统等的很多领域，因为其具有价格低廉、容易浮充使用、独立性强和移动方便的特点。蓄电池也是后备资源，是电力通信系统中直流系统的关键组成部分。

2.1 电力通信系统中蓄电池的电池反应原理

1882年葛拉斯顿和特瑞比提出蓄电池的电池反应原理。

放电时，负极：

正极：

充电时则相反。

在放电的时候，正负极上都产生了硫酸铅。从公式中可以明显地看出，蓄电池负极的Pb被还原成了Pb。正极的在放电的时候发生了还原反应产生，还伴有水蒸气的产生。在充电的时候，还原成。电解液既可以传导蓄电池中的电流，也会参加蓄电池的电池反应，在放电的时候，硫酸的含量会减少。在给蓄电池充电的时候，有硫酸的生成，硫酸的含量会不断地增加，电解液的浓度上升。在测量硫酸液浓度的时候，密度法是必不可少的，有利于对蓄电池的荷电状态进行有效地评估。阀控蓄电池和传统的蓄电池有着明显的不同，阀控蓄电池不能对硫酸液的浓度有效地测量。在测量蓄电池运行状态的时候，通常不会用到密度法。

2.2 电力通信系统中的蓄电池放电时不需要加水

蓄电池的充电和放电通常会有水的参与，在放电的时候，由于温度会较高，蓄电池里面的反应会很强烈，反应会产生水，遇到高温就会蒸发，从而产生了水蒸气。蓄电池会有维护这一项任务，在维护开口蓄电池的时候，通常会考虑到蒸发损失的水分，这就需要进行水分的补充，正确的做法就是定期向蓄电池里面适量的水弥补水分的散失。这样做就是为了防止电解液的浓度超出规定的值而使硫酸盐结晶对蓄电池造成影响。针对阀控蓄电池本身就是密封的这一问题，通常不会对其人工补水，其在设计的时候就考虑到了这一方面，有自身调节的功能。

3 电力通信系统中蓄电池的监测方法

蓄电池的电化学反应系统会受到很多方面的影响，在这些影响因素当中，正极板栅起着重要的作用。正极板栅长期使用容易发生腐蚀，影响到蓄电池的老化程度。蓄电池的负极板上附有很多硫酸的时候，蓄电池会发生失效，导致蓄电池不能正常工作。在电池持续放电的时候，同样会造成蓄电池的损坏。这就需要定期对蓄电池进行维护保养，清理蓄电池上的污物，检查蓄电池的接触装置是否连接无误。在对蓄电池进行维修的时候，通常会用到检测仪器，合理检测蓄电池的运行状况。在监测蓄电池的时候，通常有以下的几种方法。

3.1 电力通信蓄电池容量的监测

首先是密度法，测量蓄电池电解液的密度值判断蓄电池的剩余量CB，经常用在测量开口式铅酸电池，但是缺点就是不能对密封的铅酸蓄电池的测量。而安时计，改变了不能对密封的铅酸蓄电池的测量的缺点。对于估算蓄电池的运行状态仍然是无法解决的问题，所以又提出了电导的方法法。由于蓄电池的容量和电池内阻存在很大的联系，有关联性，电池容量比较大，内阻比较小。对于蓄电池内阻的测量，要求对蓄电池的容量进行在线的评估。利用蓄电池电导测试仪和内阻测试仪，用注入交流信号的方法对蓄电池进行合理地测量。密封的铅酸蓄电池的内阻和蓄电池的容量有着数学关系，可以估算蓄电池的运行状态。

3.2 电力通信系统中蓄电池的电压进行合理地监测

蓄电池运行状态的监测是通过检测蓄电池的电压、电流和温度。这些都是和蓄电池密切相关的参数，得出了蓄电池的运行状态的数据。通过分析处理蓄电池的性能，判断蓄电池当前的健康状态。蓄电池的健康状态对温度和电流的测量就能实现，对于单个的电池电压检测比较容易，实现串联在一起的蓄电池组中单体电池电压的准确测量是一个难题。电压的检测是最常用的参数。

3.2.1 电阻分压法

用精密的电阻作为分压器，测得蓄电池的电压，用继电器切换蓄电池组中的电池，具有精度差、体积大、成本高和寿命短等的缺点，其电压值计算起来很麻烦。

3.2.2 大电解电容器和光电隔离器件法

在线测量的单体电池电压要用大电解电容器和光电隔离器件构成，要保持电路测蓄电池组的单体电池电压。在A/D转换的过程当中，电容上的电压会发生变化，电容的充放电的时间及晶体管和隔离芯片等的器件动作延迟等原因，决定了采样的时间长短。例如在监控信息设备当中A/D转换器和蓄电池显得尤为重要。

4 电力通信蓄电池在线监测系统的设计

4.1 系统的整体设计

对系统整体设计的时候，选择性能良好的配件，确保能够满足系统的性能，考虑采取模块化的设计手段。MCU技术是利用微控制芯片对电力通信蓄电池进行整体的设计，在微控制芯片的内部有模数转换装置，对系统的数据进行检测和记录。在实际的设计过程中，主要在芯片内部设置FLASH程序存储器设备，避免数据的丢失和遗漏。整个系统的原理简单又容易操作，利用这个系统就能够采集到每一个电池的电压数值。

4.2 充、放电状态模拟监测实验结果的分析

对蓄电池充、放电运行状态进行模拟监测的时候，通常要验证蓄电池在运行过程中的浮充状态，确保模拟试验可以充分反映蓄电池的充、放电过程。在可以确认浮充状态正常的蓄电池，就能够保证蓄电池的放电过程。在蓄电池的模拟监测的过程中，主要是把电压从33.86V降低至28.6V，测量模拟试验的支路电压达到蓄电池终止电压1.80V。在这一过程当中，应当准确记录好模拟试验测得的数值。在充电之前，若存在失效的蓄电池组，那么它的电池容量会较小，充电时间很短，端电压上升速度明显较快。整个蓄电池组的均匀性在进行充电前后存在很大的差异。

5 结束语

在电力通信系统中，蓄电池发挥着不可替代的作用，它的性能直接关系到了电力通信系统的可靠性和安全性。在解决监测蓄电池运行状态的问题上，提出运用新微处理技术的方案，设计出一套完整的模拟电池实际工作情况的模拟试验。通过提出解决监测蓄电池充、放电动态过程模拟的方案，根据模拟试验数据，能够看出每一项性能是否达到预定的要求。利用这种方式，保证了用电设备在交流电源中断的情形下，仍能够正常稳定于运行，使得蓄电池的使用效率提高，使用时间延长。

[1]尉广军,陈小于.多型号蓄电池的综合维护与检测方案研究[J]自动化与仪表,2002,17(2):43-45．

[2]毕宏彦,杨杰.蓄电池组的计算机监测技术研究[J].自动化与仪表,2003(18):58-66．

[3]桂长清.阀控铅酸蓄电池组的均匀性[J].通讯电源技术,2001:1-4．