浅谈高层换流站变电站蓄电池在线监测系统功能与应用

摘要：蓄电池作为换流站及变电站低压直流系统的重要组成部分，对其进行在线监测具有重要意义;本文主要介绍蓄电池在线监测装置的基本结构、基本原理，传统结构的不足，同时提出蓄电池在线监测系统结构的改进方案并对相关通信协议和数据算法进行了简要说明。

关键词：蓄电池；在线监测；通讯协议

0引言

蓄电池是换流站(变电站)低压直流系统的重要组成部分，其在运行过程中，容易出现极板短路或开路、蓄电池极柱、螺丝、连接条爬酸或腐蚀、浮充电压不均衡等异常现象。如果以上现象无法及时被发现，极有可能造成蓄电池电压降低，供电时间显著下降，严重时，可能导致蓄电池发生火灾、引起保护拒动或设备跳闸。而蓄电池的故障往往伴随着蓄电池电压、温度、内阻、容量等参数的变化，因此，研究一种能够有效监视蓄电池参数的在线监测装置具有重要意义。

1蓄电池在线监测系统的传统结构

目前，在换流站及变电站通常采用电池巡检仪和集中监控装置相结合的方式对蓄电池参数进行测量。单只电池巡检装置可独立测量蓄电池组中单体电池的端电压、温度等状态量，

实时监视整组蓄电池的运行状况，同时将数据上传集中监控器，方便运维人员查看。蓄电池巡检模块采用串行总线方式，通过RS232通迅接口与集中监控器相连接。但是，由于单个蓄电池巡检模块对应多个蓄电池，因此导致蓄电池巡检仪接线复杂，容易出现导线松动或连接不到位导致误报警等情况;同时由于RS232通信标准传输距离的局限性，使蓄电池参数仅能就地查看，无法传送至远方。

2蓄电池在线监测系统的改进结构

2.1技术要求

针对传统蓄电池巡检仪存在的不足，改进结构应满足以下技术要求:

（1）提高蓄电池的接线可靠性和测量准确性，减少误报警的发生，同时具备接线简单，安装方便等优点;

（2）通过改进通信传输方式，实现蓄电池参数远距离传输。

2.2基本构造及原理

蓄电池在线监测系统主要由以下三部分组成，拓扑结构如下图所示。

蓄电池在线监测系统示意图

2.2.1蓄电池传感器

安装于每一节蓄电池本体，用来测量蓄电池的电压、内阻、温度、容量等参数，传感器均连接与S-BUS总线上。

2.2.2通讯转换模块

实现S-BUS与RS485之间的通信转换，并将数据经网线或光纤传送至蓄电池监测工作站。鉴于RS232通信标准的理论传输距离仅为15米，为实现远距离传输，用RS485通信标准作为替代，可使传输距离提升至几百米至上千米，能够满足换流站(变电站)应用范围的要求。

2.2.3蓄电池监测工作站

位于远方控制楼内，能够实时接收显示管理终端上传的蓄电池参数信息，方便运行人员远程监控蓄电池运行状态。当蓄电池出现故障时，蓄电池监测工作站将发出告警信号，提醒运行人员及时进行检查处理。该工作站亦可放置于设备室现场，亦可将蓄电池参数通过网线或光线传送至远方工控机处。

2.3创新点

（1）每台蓄电池配置单独的传感器，简化了接线，解决了接线复杂而导致的测量不准及误报警的情况

（2）用RS485通信标准取代RS232可使传输距离由十几米增加至几百米上千米，同时进一步提升了抗干扰能力

（3）运用RS232/485转换器，将RS485信号转换成RS232信号，实现与工控机或PC的通信连接，通过蓄电池监测工作站中的软件实时读取传输信息并对异常参数发出告警信号

（4）对于远距离传输(大于100米)，单用网线已无法满足要求时，可利用光猫实现网线与光纤之间的通信转换，进一步延长传输距离。

3.安科瑞AcrelEMS-IDC数据中心综合能效管理系统

3.1平台组成

安科瑞电气紧跟数据中心能效、资源利用率和可用性，提高运维效率并降低运维成本。

AcrelEMS数据中心的能源管理提供监测和控制，主要分为电力监控、动环监控、能耗统计分析（能源管理）、蓄电池监控、精密配电监控、智能母线监控、智能照明、消防相关的子系统。

3.2平台拓扑图

3.3蓄电池监测系统

3.3.1蓄电池组

蓄电池组通常作为UPS电源的补充，用于提供更长时间的应急电源，以便在柴油发电机组无法提供电力时，为数据中心提供电力支持。

3.3.2蓄电池组分类

数据中心的应用已经逐渐被锂电池所取代。在选择蓄电池组时，需要根据应用场景的要求和预算来选择适合的蓄电池类型。

3.3.3蓄电池组监控需求及主要设备选型

蓄电池组在数据中心UPS电源系统中发挥着重要作用，因此需要对其进行监控，以确保其正常工作和延长使用寿命。以下是蓄电池组监控的一些常见需求：

电池组状态监测：包括电压、电流、温度、容量等参数的监测，以实时了解电池组的运行状况。

电池组剩余寿命预测：通过监测电池组的工作状态和寿命指标，预测电池组的剩余寿命，提前进行维护和更换，避免电池组失效导致UPS电源系统失效。

自动测试和巡检：定期对电池组进行自动测试和巡检，以发现潜在的故障和异常情况，及时处理。

报警和预警功能：当电池组发生异常或出现故障时，通过报警和预警的方式通知运维人员及时处理，避免事故的发生。

数据分析和记录：通过对电池组数据进行分析和记录，可以了解电池组的历史运行情况，为优化管理和维护提供数据支持。

蓄电池监测主要由S模块、C模块及HS采集器组成。