CN104332669A - 一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统，首先采集蓄电池组内部性能和外部环境信息，检测蓄电池组性能，进行除硫维护，将采集的信息传输至基站，再将信息传输至后台服务器，对数据信息进行整理，绘制图形以及表格进行存储，将最后整理出来的数据传输至集控中心，该系统包括信息采集单元、维护单元、蓄电池、控制单元、基站、后台服务器、集控中心，所述信息采集单元包括内部性能监测模块和外部环境监测模块，所述基站与后台服务器通过无线局域网连接。使得变电站集蓄电池在线充放电、在线内阻测试技术、远程监控、数据库管理分析于一体，智能化程度高，能够远程对大范围蓄电池进行在线监测维护。

Description

一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统

技术领域

本发明涉及变电站设备在线监测技术领域，具体涉及一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统。

背景技术

铅酸蓄电池目前已被广泛应用于电力系统。由于蓄电池平时都是并联在整流设备上并处于浮充状态中，时间一长，蓄电池就会出现活化物资脱落、电解液干涸、极板变形、极板腐蚀及硫化等异常情况，从而导致蓄电池容量降低甚至失效，一旦市电中断，极有可能酿成电力供电中断等重大事故。虽然大部分厂家声称其蓄电池的设计寿命在5年以上，但是，在实际使用中许多电池寿命只有2～3年时间，条件恶劣者1～2年后便会出现容量明显下降现象。

通常造成蓄电池劣化的一个主要原因就是由于蓄电池组中各单节电池均匀性的差异，导致充电时各单体电池不均匀（放电后的电池如不能及时充饱就会产生“硫化”），蓄电池组中未充满的一节或某几节单体电池因充不饱而“硫化”，“硫化”的蓄电池内阻增大，这便使其与组内的其它各节电池的差异更大，进而导致电池内“硫化”加重，形成恶性循环，使电池在充放电使用过程中容量累积性下降，这是铅酸蓄电池劣化速度加快的主要原因。

目前，大小型电源中广泛使用的密封铅酸蓄电池，VRLA 电池和电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分电池因内阻变大，呈退行性老化现象，整组电池的容量是以状况最差的那一块电池的容量值为准，而不是以平均值或额定值( 初始值) 为准。当电池的实际容量下降到其本身额定容量的90%以下时，电池便进入衰退期；当电池容量下降到原来的80%以下时，电池便进入急剧衰退状况。衰退期很短，这时电池组已存在极大的事故隐患。对于变电站蓄电池组除硫化大多是定期举行检修维护，出去平日的日常维护外增加了工作人员的负担，而且人工使用除硫化仪器，需要对每个蓄电池进行检测，判断蓄电池的硫化程度后才能除硫化，使得整个工作的时间大大增加使得整个变电站的工作效率大大降低。

现行维护手段的存在如下缺点：

1. 维护成本比较高。需要派专人进行现场数据检测并收集，耗时较长且部分关键数据，如内阻无法测试。

2. 采集数据的准确性不能保证。由于是人工介入现场数据采集工作，收集数据的准确性存在过多不稳定因素，可能会影响到对于蓄电池好坏的判断。检测时间跨度长，可能存在单体故障造成整组蓄电池性能下降的风险。目前蓄电池采用年检，而一年的时间对于蓄电池组的单体而言，可能已经发生变化，无法及时监控到位。

3. 蓄电池整组淘汰率较高。根据调研，移动公司蓄电池整组淘汰率较高，尤其是一组蓄电池有3 个以上单体发生故障后，基本上会整体淘汰，造成较大资源浪费。

公开号为102709611A的发明公开了一种通信基站蓄电池组精细维护方法，该方法包括步骤：监测蓄电池的实际容量；将蓄电池的实际容量与阈值容量进行比较；当蓄电池的实际容量大于该阈值容量时，进行蓄电池在线容量配组；以及当蓄电池的实际容量小于或等于该阈值容量时，进行蓄电池更换。本发明还公开了一种通信基站蓄电池组后备电源系统，其利用本发明的通信基站蓄电池组精细维护方法对蓄电池进行精细维护，但是该发明自动化程度较低，对于现在大多数的无人变电站来说不适用。

网络不仅改变了设备连接形式，而且可以通过设备信息的集中和融合提高了设备的智能化。在构造网络互连环境下，本发明进一步研究网络环境下蓄电池监控数据的加工处理，以实现蓄电池监测软计算模型的动态进化。本发明采取了监测装置与维护、保养互动的设计方案，在互动过程中采集蓄电池各项参数，采用计算机进行数据处理的优势。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统，该系统运用了互联网技术和物联网技术将无人值守变电站内的蓄电池组连接起来，将各个蓄电池组监测信息进行汇总并传输至集控中心，使得变电站集蓄电池在线充放电、在线内阻测试技术、远程监控、数据库管理分析于一体，智能化程度高，且网络传输速度很快，信号稳定，一有告警信息及时传送，故障及时处理，避免动力事故的发生，提高蓄电池工作质量。

一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法，首先采集蓄电池组内部性能和外部环境信息，通过充放电技术检测蓄电池组电阻值变化来检测蓄电池组性能，进行除硫维护，将采集的信息传输至基站，并在基站内进行存储，基站再将信息传输至后台服务器对数据信息进行整理，绘制图形以及表格进行存储，后台服务器将最后整理出来的数据传输至集控中心。

进一步的，集控中心将接收到的信息进行存储和整理，对于即将报废的电池进行预警处理，发出地理坐标且通知运维人员进行更换。

进一步的，集控中心结合外部环境信息和蓄电池组内部性能变化分析比较，判断蓄电池组周边环境对于其影响，若环境加速了蓄电池组性能下降，则通知工作人员对其周围环境进行改善。

一种用于上述方法的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，包括信息采集单元、维护单元、蓄电池、控制单元、基站、后台服务器、集控中心，所述信息采集单元包括内部性能监测模块和外部环境监测模块，所述维护单元包括继电器和充电除硫模块，所述控制单元与所述信息采集单元和维护单元连接，所述控制单元、基站、后台服务器、集控中心依次连接，所述基站与后台服务器通过无线局域网连接，所述后台服务器通过公网与所述集控中心连接。

进一步的，所述控制单元包括单片机和A/D转换器。

进一步的，所述控制单元与所述基站通过RS485通讯接口连接，采用485转WIFI技术实现所述控制单元与所述基站无线连接。

进一步的，所述外部环境监测模块包括温度传感器和湿度传感器。

进一步的，所述基站包括计算机和无线网卡，所述后台服务器包括一台服务器，所述服务器自带无线路由器。

进一步的，所述集控中心包括工控机，所述工控机设置通信单元、数据库和信息监控单元，所述数据库支持数据存储、数据分析、数据查询和数据显示，所述信息监控单元设置环境报警和预警提示。

进一步的，所述通信单元通过2G、3G、4G网络中的一种与运维人员携带的远程通讯装置连接。

本发明的有益效果是：本发明的保护方法，首先采集蓄电池组内部性能和外部环境信息，通过充放电技术检测蓄电池组电阻值变化来检测蓄电池组性能，进行除硫维护，将采集的信息传输至基站，并在基站内进行存储，再将信息传输至后台服务器，对数据信息进行整理，绘制图形以及表格进行存储，将最后整理出来的数据传输至集控中心。实现对蓄电池组内部性能和外部环境信息的监测，并通过充电来检测蓄电池是否存在硫化现象，若存在便可自动控制对蓄电池进行除硫工作，且通过将控制单元的数据传输至基站，基站再将数据传输至后台服务器，实现数字化、图形化监控，数据发送至集控中心，实现无人值守变电站远程智能监控，形成一种单独为蓄电池性能检测的私有物联网，所述集控中心对所述后台服务器传输来的数据信息进行处理，对运维人员进行调度，以此对无人值守变电站蓄电池进行自动化管理。

集控中心将接收到的信息进行存储和整理，对于即将报废的电池进行预警处理，发出地理坐标且通知运维人员进行更换。数据发送至集控中心，实现无人值守变电站远程智能监控，通过对传输来的数据可对出现故障的蓄电池进行报警，以及对即将损坏的蓄电池进行预警，并通知运维人员损坏蓄电池的地点，及时更换蓄电池。

集控中心结合外部环境信息和蓄电池组内部性能变化分析比较，判断蓄电池组周边环境对于其影响，若环境加速了蓄电池组性能下降，则通知工作人员对其周围环境进行改善。对周围环境的温湿度进行监控，将环境与蓄电池结合起来，通过改善环境来增加蓄电池的使用寿命。

本发明系统包括信息采集单元、维护单元、蓄电池、控制单元、基站、后台服务器、集控中心，所述信息采集单元包括内部性能监测模块和外部环境监测模块，所述维护单元包括继电器和充电除硫模块，所述控制单元与所述信息采集单元和维护单元连接，所述控制单元、基站、后台服务器、集控中心依次连接，所述基站与后台服务器通过无线局域网连接，所述后台服务器通过公网与所述集控中心连接。本发明通过内部性能监测模块检测蓄电池的电阻来检测蓄电池的容量是否下降，若电阻较正常值明显增大，则进行充电处理，若充电之后电阻仍未恢复，则对蓄电池进行除硫处理，除此之外通过外部环境监测模块对蓄电池组周围环境进行监测，环境对于蓄电池的使用寿命有很大的影响，通过检测环境然后人为改善环境，对于蓄电池的质量有很大好处。基站通过无线局域网与后台服务器连接，避免了无人值守变电站内错综复杂的线路问题，且无线局域网较一般线路具有价格优势，也省去了铺设有线网络的时间，利于在生产时间中实现。采集到的数据经过基站和后台服务器到集控中心，实现对无人值守变电站远程智能监控，且能将大范围的无人值守变电站给统一起来，形成一个单独为蓄电池性能检测的私有物联网，所述集控中心对所述后台服务器传输来的数据信息进行处理，对运维人员进行调度，以此对无人值守变电站蓄电池进行自动化管理。

所述控制单元包括单片机和A/D转换器。运用单片机对信息采集单元、维护单元进行控制，在价格上具有优势，且控制较为简单，通过转换器对采集过来的信号进行模数转换，方便单片机进行处理。

所述控制单元与所述基站通过RS485通讯接口连接，采用485转WIFI技术实现所述控制单元与所述基站无线连接。232/485转WIFI设备支持通过指定信道号的方式来进行快速联网，基于 802.11 协议的无线漫游功能，通过设置232/485转WIFI的串口设备H-601，就能实现此功能，使得控制单元与基站连接更加方便，避免了大范围、多数量的布线难题，较容易在现有变电站内进行改进。

所述外部环境监测模块包括温度传感器和湿度传感器，对环境的温度和湿度进行监测，可以了解到蓄电池组周围环境信息，提高蓄电池组工作环境质量。

所述基站包括计算机和无线网卡，所述后台服务器包括一台服务器，所述服务器自带无线路由器。计算机通过无线网卡与后台服务器连接，计算机对蓄电池各项数据进行存储，再将其传输至后台服务器。所述服务器获取无人值守的变电站内所有基站的蓄电池监测以及环境信息，无线局域网免除了复杂线路的问题，便于后台服务器对基站控制和管理。

所述集控中心包括工控机，所述工控机设置通信单元、数据库和信息监控单元，所述数据库支持数据存储、数据分析、数据查询和数据显示，所述信息监控单元设置环境报警和预警提示。工控机作为整个系统的高层管理设备，通过VB软件编制程序，结合SQL Server 2000数据库管理软件，完成对蓄电池各项数据以及环境信息的监测，将数据显示出来并且用图片展示出来，实现无人值守变电站远程智能监控，通过对传输来的数据可对即将损坏的蓄电池进行预警以及对周围环境不适于蓄电池工作时进行报警，提高了蓄电池的工作质量。

所述通信单元通过2G、3G、4G网络中的一种与运维人员携带的远程通讯装置连接。运维人员携带远程通讯装置，集控中心通过通信单元远程发送事故信息至远程通讯装置，通知运维人员需要更换蓄电池以及需要更换的蓄电池信息，形成一个私有物联网模式，使得蓄电池在线智能监控维护更加智能化、自动化，对大范围的无人值守变电站实现远程在线综合监控，不受时间、地域影响，数据传输稳定及时。

本发明利用无线局域网网速较高，可以保障信号传播的快速性，并且在变电站内建立一个小型局域网，设备成本较低，免去铺设线路的难题；可以减少工作人员的负担，可以避免定期举行的检测维修，只需在集控中心就能实现所有蓄电池组的除硫养护；建立一个私有物联网模式，使得蓄电池在线除硫系统更加智能化、自动化，对大范围的无人值守变电站实现远程在线综合监控，不受时间、地域影响，数据传输稳定及时；避免蓄电池的烧坏和爆炸的风险，大大节约人工维护成本，提高劳动效率，同时对蓄电池及时到位进行维护，延长蓄电池使用寿命，降低电池使用总量，也减少了报废电池对环境的破坏，带来巨大的带来节能环保效益、安全效益和经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

    图1是本发明变电站蓄电池智能在线监控维护方法及系统的系统结构图；

图2是本发明基站与后台服务器连接的系统结构图；

图3是本发明集控中心与后台服务器的系统结构图。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2和图3所示：本发明提供了首先采集蓄电池7内部性能和外部环境信息，通过充放电技术检测蓄电池7电阻值变化来检测蓄电池组性能，进行除硫维护，将采集的信息传输至基站2，并在基站2内进行存储，再将信息传输至后台服务器3，对数据信息进行整理，绘制图形以及表格进行存储，将最后整理出来的数据传输至集控中心4。实现对蓄电池7内部性能和外部环境信息的监测，并通过充电来检测蓄电池7是否存在硫化现象，若存在便可自动控制对蓄电池7进行除硫工作，且通过将控制单元1的数据传输至基站，基站2再将数据传输至后台服务器3，实现数字化、图形化监控，数据发送至集控中心4，实现无人值守变电站远程智能监控，形成一种单独为蓄电池性能检测的私有物联网，所述集控中心4对所述后台服务器3传输来的数据信息进行处理，对运维人员进行调度，以此对无人值守变电站蓄电池进行自动化管理。

集控中心4将接收到的信息进行存储和整理，对于即将报废的电池进行预警处理，发出地理坐标且通知运维人员进行更换。数据发送至集控中心4，实现无人值守变电站远程智能监控，通过对传输来的数据可对出现故障的蓄电池进行报警，以及对即将损坏的蓄电池进行预警，并通知运维人员损坏蓄电池的地点，及时更换蓄电池。

集控中心4结合外部环境信息和蓄电池7内部性能变化分析比较，判断蓄电池组周边环境对于其影响，若环境加速了蓄电池组性能下降，则通知工作人员对其周围环境进行改善。对周围环境的温湿度进行监控，将环境与蓄电池结合起来，通过改善环境来增加蓄电池的使用寿命。

实施例二

如图1、图2和图3所示：本发明还提供了一种用于上述方法的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，包括信息采集单元5、维护单元、蓄电池7、控制单元1、基站2、后台服务器3、集控中心4，所述信息采集单元5包括内部性能监测模块18和外部环境监测模块19，所述维护单元包括继电器9和充电除硫模块6，所述控制单元1与所述信息采集单元5和维护单元连接，所述控制单元1、基站2、后台服务器3、集控中心4依次连接，所述基站2与后台服务器3通过无线局域网连接，所述后台服务器3通过公网与所述集控中心4连接。本发明通过内部性能监测模块检测蓄电池的电阻来检测蓄电池的容量是否下降，若电阻较正常值明显增大，则进行充电处理，若充电之后电阻仍未恢复，则对蓄电池进行除硫处理，除此之外通过外部环境监测模块19对蓄电池组周围环境进行监测，环境对于蓄电池7的使用寿命有很大的影响，通过检测环境然后人为改善环境，对于蓄电池7的质量有很大好处。基站2通过无线局域网与后台服务器3连接，避免了无人值守变电站内错综复杂的线路问题，且无线局域网较一般线路具有价格优势，也省去了铺设有线网络的时间，利于在生产时间中实现。采集到的数据经过基站2和后台服务器3到集控中心4，实现对无人值守变电站远程智能监控，且能将大范围的无人值守变电站给统一起来，形成一个单独为蓄电池性能检测的私有物联网，所述集控中心4对所述后台服务器3传输来的数据信息进行处理，对运维人员进行调度，以此对无人值守变电站蓄电池进行自动化管理。

所述控制单元1包括单片机10和A/D转换器8。运用单片机10对信息采集单元、维护单元进行控制，在价格上具有优势，且控制较为简单，通过转换器对采集过来的信号进行模数转换，方便单片机10进行处理。

所述控制单元1与所述基站2通过RS485通讯接口连接，采用485转WIFI技术实现所述控制单元1与所述基站2无线连接。232/485转WIFI设备支持通过指定信道号的方式来进行快速联网，基于 802.11 协议的无线漫游功能，通过设置232/485转WIFI的串口设备H-601，就能实现此功能，使得控制单元1与基站2连接更加方便，避免了大范围、多数量的布线难题，较容易在现有变电站内进行改进。

所述外部环境监测模块19包括温度传感器和湿度传感器，对环境的温度和湿度进行监测，可以了解到蓄电池组周围环境信息，提高蓄电池组工作环境质量。

所述基站2包括计算机17和无线网卡11，所述后台服务器3包括一台服务器12，所述服务器12自带无线路由器。计算机17通过无线网卡11与后台服务器3连接，计算机17对蓄电池7各项数据进行存储，再将其传输至后台服务器3。所述服务器12获取无人值守的变电站内所有基站2的蓄电池监测以及环境信息，无线局域网免除了复杂线路的问题，便于后台服务器3对基站2控制和管理。

所述集控中心4包括工控机13，所述工控机13设置通信单元16、数据库14和信息监控单元15，所述数据库14支持数据存储、数据分析、数据查询和数据显示，所述信息监控单元15设置环境报警和预警提示。工控机13作为整个系统的高层管理设备，通过VB软件编制程序，结合SQL Server 2000数据库管理软件，完成对蓄电池各项数据以及环境信息的监测，将数据显示出来并且用图片展示出来，实现无人值守变电站远程智能监控，通过对传输来的数据可对即将损坏的蓄电池进行预警以及对周围环境不适于蓄电池工作时进行报警，提高了蓄电池的工作质量。

所述通信单元16通过2G、3G、4G网络中的一种与运维人员携带的远程通讯装置连接。运维人员携带远程通讯装置，集控中心4通过通信单元16远程发送事故信息至远程通讯装置，通知运维人员需要更换蓄电池以及需要更换的蓄电池信息，形成一个私有物联网模式，使得蓄电池在线智能监控维护更加智能化、自动化，对大范围的无人值守变电站实现远程在线综合监控，不受时间、地域影响，数据传输稳定及时。

Claims (10)

1.一种变电站蓄电池智能在线监控维护方法，其特征在于：首先采集蓄电池组内部性能和外部环境信息，通过充放电技术检测蓄电池组电阻值变化来检测蓄电池组性能，进行除硫维护，将采集的信息传输至基站，并在基站内进行存储，基站再将信息传输至后台服务器对数据信息进行整理，绘制图形以及表格进行存储，后台服务器将最后整理出来的数据传输至集控中心。

2.如权利要求1所述的变电站蓄电池智能在线监控维护方法，其特征在于：集控中心将接收到的信息进行存储和整理，对于即将报废的电池进行预警处理，发出地理坐标且通知运维人员进行更换。

3.如权利要求1所述的变电站蓄电池智能在线监控维护方法，其特征在于：集控中心结合外部环境信息和蓄电池组内部性能变化分析比较，判断蓄电池组周边环境对于其影响，若环境加速了蓄电池组性能下降，则通知工作人员对其周围环境进行改善。

4.一种用于上述方法的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，包括信息采集单元、维护单元、蓄电池、控制单元、基站、后台服务器、集控中心，其特征在于：所述信息采集单元包括内部性能监测模块和外部环境监测模块，所述维护单元包括继电器和充电除硫模块，所述控制单元与所述信息采集单元和维护单元连接，所述控制单元、基站、后台服务器、集控中心依次连接，所述基站与后台服务器通过无线局域网连接，所述后台服务器通过公网与所述集控中心连接。

5.如权利要求4所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述控制单元包括单片机和A/D转换器。

6.如权利要求4所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述控制单元与所述基站通过RS485通讯接口连接，采用485转WIFI技术实现所述控制单元与所述基站无线连接。

7.如权利要求4所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述外部环境监测模块包括温度传感器和湿度传感器。

8.如权利要求4所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述基站包括计算机和无线网卡，所述后台服务器包括一台服务器，所述服务器自带无线路由器。

9.如权利要求4所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述集控中心包括工控机，所述工控机设置通信单元、数据库和信息监控单元，所述数据库支持数据存储、数据分析、数据查询和数据显示，所述信息监控单元设置环境报警和预警提示。

10.如权利要求9所述的变电站蓄电池智能在线监控维护系统，其特征在于：所述通信单元通过2G、3G、4G网络中的一种与运维人员携带的远程通讯装置连接。