铅酸电池在线监控研究

张环宇

（中国铁塔股份有限公司，北京 100000）

0 引 言

铅酸电池具有密封性高、质量稳定性高、维护简单、不易起火爆炸等特点，一直被银行网点、医疗机构等领域客户用来应对市电停电等应急状况。以铅酸电池组使用过程中的在线监控为切入点，通过增加动态环境监控设备监控单元，研究铅酸电池的告警信息监测及对应告警信息的维护处理方法。监控平台通过对铅酸电池环境温度、放电电流大小、电池组总电压等信号量的分析监测，采用安全、有效的充放电方式,兼顾供电需求和铅酸电池使用寿命[1]。

1 铅酸电池监控原理

1.1 铅酸电池简介

铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，且电解液是硫酸溶液的蓄电池。在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分为硫酸铅。单只铅酸电池由正极群、负极群、多孔性隔膜、槽盖、电解液以及排气阀6个主要组件组成，通过对多组铅酸电池的串联，满足对不同的备电、储能等电力需求。铅酸电池相比锂电池具有安全系数高、不易爆炸以及方便回收利用等特点，一直是备发电、储能产品使用的主流。

1.2 铅酸电池监测信号量分析

铅酸电池上传遥测信号量为电池组总电流、电池组总电压、单体电池电压、单体电池内阻、单体电池温度以及单体电池容量等，上传遥信信号量为环境温度告警、单电池电压越下限告警、单电池温度越上限告警、单电池荷电状态（State Of Charge，SOC）越下限告警、电池组SOC越下限告警以及单电池健康状态（State Of Health，SOH）越下限告警等。其中，电池组电压指电池连接负载后正负极两端的电压。在实际使用过程中，随着负载的变化，放电电流也在一直变化，此时铅酸电池组的工作电压也会发生相应的变化且变化比较大，放电电流的增大会导致正极的二氧化铅松散脱落，影响蓄电池的使用寿命。蓄电池内阻指电流通过电池内部时受到的阻力，随着电解液浓度、温度的不断变化，内阻在放电过程中也会发生变化。环境温度指铅酸电池运行场所的温度，温度升高时会加速铅酸电池电极的腐蚀，影响铅酸电池的使用寿命[2]。

铅酸电池相关遥信信号量阈值范围及触发条件如表1所示。

表1 铅酸电池监测信号量告警条件

2 铅酸电池在线监控及功能实现

智能化监控平台通过铅酸电池上报的信号量来实现对铅酸电池的在线监控，进一步提升客户的运维管理水平。

2.1 监控平台告警管理

监控平台通过上报的信号量，将告警等级划分为1级、2级、3级，其中1级为紧急告警，2级为重要告警，3级为一般告警。根据对应告警等级对实际生产过程的告警影响，将告警对应的点位分为待报废状态、待报废检测状态、待故障处理状态以及待观察状态。监控平台不同告警对应的等级如表2所示。

表2 监控平台不同告警对应的等级

客户根据平台产生的告警信息，采取不同的运行维护策略。针对1级告警，监控人员需要立刻电话告知客户领导，并通知维护人员立刻去现场进行处理；针对2级告警，铅酸电池可能存在报废的风险，需要有序安排维护人员现场检测、确定；针对3级告警，铅酸电池可能存在故障，需要有计划地安排维护人员现场处理[3]。

2.2 监控平台功能实现

客户可以登陆监控平台查看实时活动告警信息，通过图形化、具象化的呈现方式提供铅酸电池在线监控的管理手段[4,5]。以银行客户中的北京建行西三旗支行、北京西客站支行的两个点位为例，分析了当点位发生单电池SOC越下限告警、单电池电压越下限告警时的处理情况。点击活动告警列表，可以查看对应告警的点位名称、告警名称、告警等级等相关信息，如图1所示。

图1 活动告警监控

点击对应的点位信息，可以查看详细的告警信息。西客站支行点位信息展示如图2所示，西三旗支行点位信息展示如图3所示。

图2 西客站支行点位信息展示

图3 西三旗支行点位信息展示

3 结 论

以铅酸电池组管理为背景，探索一种智能化的铅酸电池在线监控平台。采用平台采集电池上报的信号量信息的方式对相关告警进行管理、分级和维护，采用图像化的可视化管理进行监控信息的展示，做到对告警信息、告警影响以及告警维护等方面的信息化管理，解决用户使用铅酸电池过程中的维护问题。由于该平台针对一级告警信息只有弹窗提醒，后续需要增加响铃提醒与电话提醒等方式。此外，平台只抓取了铅酸电池上报的信号量信息，没有对铅酸电池的使用寿命进行预测和判断，后续需要有效评估铅酸电池的健康度情况。