SSB蓄电池-配电自动化终端蓄电池多参数状态监测与健康状态评估方法研究

现如今，我国对电能的需求不断增加，配电自动化建造越来越多。配电自动化终端中的蓄电池作为关键储能部件，其功能状况直接影响配电体系的可靠性。本文首先剖析配电自动化终端蓄电池作业原理，其次讨论配电自动化终端蓄电池多参数状况监测与健康状况点评办法，完成对蓄电池健康状况的精准点评。研讨成果有助于及时发现蓄电池潜在问题，进步配电自动化体系的安稳性和可靠性，为电力体系的高效运转供给有力支撑。

关键词：配电自动化终端；蓄电池；多参数监测；健康状况点评

引言

随着配电自动化程度的不断进步，配电自动化终端作为电力体系中的关键设备，其运转的可靠性直接影响到整个配电体系的安稳性。蓄电池作为配电自动化终端的备用电源，在市电停电时为终端设备供给继续的电力支撑，保证数据传输、操控操作等功用的正常运转。但是，因为蓄电池作业环境复杂，受到温度、充放电次数、运用年限等多种要素影响，其健康状况容易恶化，进而引发终端设备供电中断，对电力体系的可靠运转构成威胁。传统的蓄电池监测办法多依靠单一参数，如仅经过监测电压来判别蓄电池状况，这种办法无法全面、精确地反映蓄电池的实在健康状况。因而，展开配电自动化终端蓄电池多参数状况监测与健康状况点评办法的研讨具有重要的现实意义，可以提早发现蓄电池潜在毛病，及时采取保护办法，保证配电自动化体系的安稳运转。

1配电自动化终端蓄电池作业原理

配电自动化终端常用的蓄电池类型为阀控式铅酸（VRLA）蓄电池。其作业原理依据电化学可逆反响，在充电过程中，电能转化为化学能存储在电池内部。以常见的铅酸蓄电池电化学反响为例，正极板上的二氧化铅（PbO₂）与硫酸（H₂SO₄）产生反响，生成硫酸铅（PbSO₄）和水（H₂O），电子经过外电路流向负极；负极板上的铅（Pb）与硫酸反响生成硫酸铅并开释电子。放电时，反响则逆向进行，化学能转化为电能输出，为配电自动化终端设备供电。

2配电自动化终端蓄电池多参数状况监测与健康状况点评办法

2.1电流监测

监测蓄电池充放电电流，有助于了解电池的充放电状况、充放电速率以及电池的实践容量。依据安培小时定律，电池在充放电过程中，电荷量的改变与电流和时刻的乘积成正比。经过对电流的实时监测和积分运算，可以核算出电池在必定时刻内充入或放出的电荷量，然后点评电池的容量改变状况。常见的电流监测办法有分流器法和霍尔电流传感器法。分流器法是在电池充放电回路中串联一个精密电阻（分流器），经过丈量分流器两头的电压降，运用欧姆定律核算出回路电流。该办法精度较高，但分流器会消耗必定功率，且对设备方位有要求。霍尔电流传感器规律依据霍尔效应，经过检测电流产生的磁场，间接丈量电流巨细。这种办法具有电气隔离性好、呼应速度快等长处，在配电自动化终端蓄电池电流监测中运用较为广泛。同样，为完成对多个电池回路电流的监测，可采用多通道电流搜集设备，完成电流数据的会集搜集与传输。

2.2电压监测

电压是反映蓄电池状况的重要参数之一。经过实时监测蓄电池的端电压，可以初步判别电池的充电状况和健康状况。在充电过程中，电池电压会逐步升高，当挨近充满时，电压上升速度变缓并趋于安稳；放电过程中，电压则逐步下降。正常状况下，蓄电池在不同充放电阶段的电压值应在必定范围内。例如，关于12V的铅酸蓄电池，在满电状况下，端电压一般在13.2-13.8V之间；在放电至停止电压时，一般为10.5-11.0V。经过监测电压与标准值的偏差，可以及时发现电池是否存在过充、过放或其他异常状况。常用的电压监测办法是运用高精度电压传感器，将其连接在蓄电池正负极两头，传感器将搜集到的电压信号转换为电信号，传输至数据搜集模块进行处理和剖析。

2.3温度监测

一般来说，蓄电池在25℃左右的环境温度下功能最佳。当温度升高时，电池的自放电速率加快，电解液蒸发加重，极板腐蚀加快；温度下降时，电池的内阻增大，充放电效率下降。因而，实时监测蓄电池温度，关于保证电池正常运转、延伸电池寿数至关重要。常用的温度监测元件有热敏电阻、热电偶等。热敏电阻依据其电阻值随温度改变的特性来丈量温度，具有灵敏度高、精度较高、本钱低一级长处，在蓄电池温度监测中运用广泛。热电偶则运用两种不同金属导体的热电效应，将温度改变转换为热电势输出，可丈量较高温度范围，呼应速度快，但精度相对较低。在实践设备中，通常将温度传感器设备在电池外表或电池组内部接近发热源的方位，以精确丈量电池温度。多个温度传感器可组成温度监测网络，完成对电池组不同部位温度的全面监测。

2.4电池办理

经过操作显示面板按键可依据需求选用铅酸电池或磷酸铁锂电池作为后备电池。电池可以从0V开端充电，规避极端现场因电池电压低体系无法正常作业的问题。充电电压设置：可经过上位机设置电池充电电压。内设智能化的充放电功用，多种手段运用避免或解决电池长时间浮充、过充、久置亏电等问题，有用避免电池钝化，经过各项办法的运用，保证延伸电池的运用寿数。自动活化：可按默许周期或长途操控对电池进行自动活化，间隔时刻可设置。电池长途遥控：可接受上位机指令施行电池的长途停止、活化投入和退出操控。电池离线告警：有用避免电池被盗。电池状况点评：可长途启动活化也可默许间隔时刻电源自动活化，当实践电池容量低于预设值即报警。充电电压设置：可经过上位机设置电池充电电压。

2.5内阻监测

内阻是衡量蓄电池健康状况的重要参数之一，它反映了蓄电池内部的导电功能和化学反响的难易程度。常用的内阻监测办法有沟通注入法、直流放电法等。沟通注入法是经过向蓄电池注入一个特定频率和幅值的沟通信号，丈量其在蓄电池内部产生的沟通压降，然后核算出蓄电池的内阻。这种办法具有丈量速度快、对蓄电池影响小等长处，但丈量精度相对较低。直流放电规律是在蓄电池放电过程中，丈量其电压降和放电电流，依据欧姆定律核算出内阻，该办法丈量精度较高，但需要对蓄电池进行放电操作，会对蓄电池的寿数产生必定影响。在实践运用中，可结合两种办法的长处，采用沟通注入法进行实时在线监测，定时运用直流放电法进行校准，以进步内阻监测的精确性。同时，运用内阻监测设备将丈量得到的内阻数据传输至监控体系，以便对蓄电池的健康状况进行点评。随着蓄电池的运用和老化，其内阻会逐步增大。当内阻增大到必定程度时，标明蓄电池内部的极板腐蚀、活性物质脱落等问题较为严峻，电池的功能和容量将大幅下降。一般来说，当蓄电池的内阻超过初始值的1.5倍-2倍时，可认为蓄电池已经老化严峻，需要及时进行替换。因而，经过对内阻参数的继续监测和剖析，可以及时发现蓄电池的健康状况改变趋势，为运维人员供给精确的蓄电池保护和替换依据。例如，在某配电自动化终端的蓄电池监测中，经过长时间对内阻的监测发现，部分蓄电池的内阻在半年内增长了30%，依据这一改变趋势，运维人员及时对这些蓄电池进行了重点关注和保护，并提早做好了替换预备，有用避免了因蓄电池忽然毛病而导致的配电自动化终端停运事故。

2.6依据含糊归纳点评法的点评模型

含糊归纳点评法是一种将定性点评与定量点评相结合的办法，适用于处理具有含糊性和不确认性的问题。在蓄电池健康状况点评中，首先确认影响电池健康状况的多个要素，如电压、电流、温度、内阻、充放电循环次数等，作为点评目标。然后，依据专家经历或历史数据为每个点评目标确认相应的权重。对每个点评目标进行量化处理，得到其从属度函数，反映该目标对不同健康状况等级（如健康、杰出、一般、较差、危险）的从属程度。最终，经过含糊合成运算，将各个点评目标的从属度和权重进行归纳核算，得到蓄电池的健康状况归纳点评成果。

2.7依据神经网络的点评模型

（1）数据预备：搜集很多的蓄电池多参数监测数据以及对应的健康状况标签（如健康、杰出、一般、较差、危险），将数据分为练习集、验证集和测验集。（2）网络结构设计：确认BP神经网络的输入层、躲藏层和输出层的节点数。输入层节点数与点评目标数量相同，输出层节点数与健康状况等级数量相同，躲藏层节点数依据经历或经过试验确认。（3）练习网络：将练习集数据输入到BP神经网络中，经过正向传达核算网络的输出成果，并与实践的健康状况标签进行比较，核算误差。然后经过反向传达算法调整网络的权重和阈值，使得误差逐步减小。在练习过程中，运用验证集数据对网络的功能进行点评，避免网络过拟合。（4）点评与猜测：当网络练习完成后，运用测验集数据对网络进行测验，点评网络的精确性和泛化才能。关于新的蓄电池监测数据，将其输入到练习好的BP神经网络中，即可得到该蓄电池的健康状况点评成果。

2.8其他参数监测

除电压、电流、温度外，还有一些参数也能反映蓄电池的健康状况，如电解液密度、内阻等。电解液密度可经过密度计进行丈量，在VRLA蓄电池中，电解液密度与电池的充电状况有必定相关，经过定时丈量电解液密度，可辅佐判别电池的充放电状况。内阻监测关于点评电池健康状况也十分关键，现在常用的内阻丈量办法有沟通注入法、直流放电法等。沟通注入法经过向电池注入一个小幅度的沟通信号，丈量电池对该信号的呼应，然后核算出电池内阻；直流放电规律经过短时刻内对电池进行小电流放电，丈量放电前后电池的电压改变，进而核算内阻。这些参数的监测可以为蓄电池健康状况点评供给更全面的数据支撑。

3运用远景

未来几年，我国数字电网上必将高速开展，配电网也会随之加快向智能化、自动化、体系化方向建造，而构建数字配电网，伴随配电自动化的有用覆盖建造作业，体系内配电自动化终端数量与日俱增，蓄电池运转安全问题也日渐突显。此设备集数据搜集、剖析、通信、可视化、电池活化等多功用为一体的电源办理设备，符合数字配电网相关建造要求。电源办理设备可对存量设备改造晋级，同时经过日常对蓄电池的状况进行监控，解决因蓄电池缺陷导致无法完成馈线自愈功用的问题，全面推广今后，在进步设备安全水平、自愈型电网供电可靠性和配网二次设备运转保护作业中具有杰出的运用远景。

结语

经过多参数状况监测技术，实时获取蓄电池的电压、电流、温度、内阻等关键参数，可以及时发现电池潜在问题；运用含糊归纳点评法和层次剖析法构建的健康状况点评模型，充分考虑了各参数对蓄电池健康状况的归纳影响，进步了点评成果的精确性和可靠性。实例剖析成果标明，该办法可以有用地点评蓄电池的健康状况，为电力运维人员供给科学的决策依据，指导蓄电池的保护和办理作业，保证配电自动化体系的安稳运转。在未来的研讨中，可以进一步探索引进更多先进的数据剖析算法和人工智能技术，如深度学习算法，对蓄电池的运转数据进行更深入的挖掘和剖析，进步点评模型的智能化水平缓猜测精度，为电力体系的安全可靠运转供给更有力的支撑。