蓄电池运行监测与诊断系统

鲍　慧
(华北电力大学电子系, 河北省保定市071052)
摘要

: 阐述了用于电力系统的蓄电池运行监测与诊断系统对蓄电池组剩余电量估计

和故障诊断的
基本原理及特点

, 结合电力系统对蓄电池的实际要求, 利用传感技术和光电耦合技

术进行蓄电池数
据采集

, 通过对蓄电池组的单电压、总电压、充放电电流和温度的监测, 实现对蓄电

池组运行情况监
测与故障诊断。介绍了以单片机

87C552 为核心组成的该系统软硬件的设计。

关键词

: 直流系统; 蓄电池; 故障诊断; 剩余电量估计; 监测系统

　引言
直流系统是发电厂、变电站中十分重要的配套系统

, 其关键部分蓄电池组是在故障

或无交流电情况下使用的。蓄电池组发生故障后

, 如果人工维护,由于蓄电池数量多, 

情况各异

, 维护工作量大, 许多因素无法判断, 将直接影响故障处理的准确和及时。

因此

, 平时对蓄电池组运行的自动监测、故障诊断及其早期发现就显得十分必要, 如

能实时地提供蓄电池组的各种数据

, 当发生故障时便能及时报警。

1　技术原理
蓄电池运行监测与诊断系统可实现蓄电池组基本参数

(单个蓄电池电压、充放电电流

工作温度、总电压

) 的实时在线监测与报警。对蓄电池组剩余电荷量的估计、早期故

障诊断和健康排序是其关键的创新技术。蓄电池的电化学过程比较复杂

, 其影响因

素较多。

100 多年来, 蓄电池电化学基本上是一门实验性学科。因此, 要准确估计蓄

电池组剩余电荷量和蓄电池故障诊断、健康排序都是相当复杂的过程

, 两者之间又

有密切关系。这就需要

: 对各种类型和厂家的蓄电池进行试验, 采集蓄电池所有外部

基本参数在一段时间内的实际运行数据

, 进行统计、排序、分析、比较;结合各种类型

和厂家的蓄电池的物理化学特性及一致性的差异

, 蓄电池额定容量、输出电压及蓄

电池内部温度、内阻、环境温度等参数的动态变化率

,蓄电池组在充放电时的电压电

流变化特性

[1 ] , 经过反复试验和总结, 提出蓄电池一些平均的特性规律;利用模糊

统计理论、智能化技术、神经网络技术

, 根

据需要分别推算出一个剩余电荷量估计的数学模型以及对蓄电池健康状况

(SOR) 

和故障状态进行诊断排序的数学模型

; 再参照蓄电池专家、维护人员长期使用蓄电

池而总结出的一些实用规则和经验以及历史档案信息建立的数据库

, 从而实现对蓄

电池组剩余电荷量做出估计和故障诊断、健康排序。一般情况下

, 为了组合一组蓄电

池

, 在其投入运行前要进行性能测试和分组优选, 尽量提高每一个蓄电池的电压、容

量、内阻等出厂参数的一致性

[2 ] ,以保证电荷量估计、故障诊断、健康排序的准确性。

本系统首先根据蓄电池的最长使用寿命、已使用时间、类型、额定容量以及单个蓄电
池的参数特性与蓄电池组的平均参数特性之间的差异

, 对初始电荷量进行修正, 再

根据采集不同时间的温度值、充放电电流值、单个蓄电池电压值、蓄电池组总电压值

,

记录充放电时间

, 计算电池内阻[3 ] , 并定时采集长期处在浮充电状态下的以上参

数值等

, 通过依据上述原理整合出的数学模型进行计算和判断, 依据充放电过程的

电荷量累计数值

, 从而对蓄电池组的电荷量进行估计。蓄电池运行的SOR 和故障诊

断是通过相应的数学模型进行分析计算

, 再结合数据库内容的比较

得到的。排序和诊断按

SOR 值进行。SOR 值越大,说明蓄电池健康程度越高; 反之, 

健康程度越差

, 说明蓄电池有故障。深圳某变电站使用美国豹牌6 V ö2 00 A ·h 铅

酸蓄电池

, 每组36 只, 最长使用寿命20 年, 已使用2 年。通过实地考察和咨询, 这

组蓄电池的基本特性较好

, 主要表现在各个蓄电池的电压变化较为一致,充放电时各