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中圖分類號:UT3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)34-0362-01
蓄電池作為電力系統和通信系統中的直流系統,是向外供電的唯一設備,其性能的好壞直接關系到電力系統和通信系統的安全可靠程度。通過對國內外蓄電池在線監測現狀的研究分析,發現我國在蓄電池在線監測系統方面仍然存在著一些問題,因此需要針對性的采取措施做出適當調整。
1.當前國內外關于蓄電池的研究現狀
可以將化學能轉換成電能的裝置稱作化學電池,一般簡稱為電池。電池放電后,能夠用充電的方式使內部活性物質再生――把電能儲存為化學能;需要放電時再次把化學能轉換為電能,這類電池稱為蓄電池,也稱二次電池。其工作原理簡言之,首先利用外部的電能將電池內部的化學物質激活,轉化為化學能,等到需要時再將電能輸出,如我們經常使用的手機電池,可充電電池便是采用這種原理。鉛蓄電池是用鉛作為負極,二氧化鉛為正極,負極作為還原劑,發生氧化反應,正極作為氧化劑,發生還原反應,兩者反應均生成硫酸鉛,而電解質是稀硫酸。
隨著科技社會的進步,人們生活質量逐漸提高,但是生態環境卻越來越惡劣,石油等化石能源也日漸枯竭,因此諸如蓄電池這類的二次能源的使用便凸顯了其重要性。[1]再加上各行各業對電力資源的需求量也逐漸增大,依賴性也越來越強,因此不允許電力的突然中斷,否則會對企業運營造成很大損失,由此來看蓄電池的研究和發展也是應運而生的了。近年來國內外很多公司已經對蓄電池做了多方面的研究和調查,主要是針對蓄電池功能上的改善,如檢測蓄電池的電壓、蓄電池的內阻等指標,通過對蓄電池各種指標的檢測,保證該系統的抗性及穩定性。
2.當前蓄電池在線監測系統中存在的問題
2.1 蓄電池性能的監測不準確
通過上述簡單介紹,可以明確隨著社會經濟的發展,蓄電池的研究已獲得了很大的突破,尤其在企業的運營上,蓄電池為企業提供了長期的能量供應。但是筆者發現在蓄電池的研究上仍然存在著一些問題。雖然近些年國內為針對蓄電池的功能、性能檢測方面做了很多工作,但是蓄電池性能指標的檢測仍是困擾研究人員的一個重大問題。如果對蓄電池指標的檢測工作都做不到位,那么又如何令其長期有效地為企業提供電能呢?所以說在提高電池性能,減少維護工作量的同時,如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運行管理的新課題。
2.2 監督管理系統的匱乏
除了蓄電池性能檢測方面的問題,監測管理系統的匱乏也是蓄電池研究領域中存在的一個嚴重問題。它同時也是導致蓄電池性能檢測不準確的重要原因。監督管理系統的匱乏,首先是針對蓄電池自身研究體制上的問題,該研究領域內部,企業之間往往是自上而下的監督管理體系,缺乏自下而上的反饋機制。此外政府的監督管理工作做得也不到位。
2.3 蓄電池作為二次能源的弊端
隨著化石能源的日益枯竭,蓄電池作為二次能源,對于能源緊張可以起到很好的緩解作用,因此對于蓄電池的研究也就逐漸興起。但是筆者想要強調一下蓄電池生產中存在的污染問題。蓄電池中的材料主要是鉛的復合物,而鉛是人體唯一不需要的微量元素,也是一種穩定的不可降解的污染物,在環境中可長期積累。如果長期接觸鉛,即使是微量的,也會導致智力下降,當人體內的鉛蓄積到一定程度時會出現精神障礙、失眠、頭痛等慢性中毒癥狀,引起大腦損傷。[2]眾所周知,電池污染對土壤的損傷力非常大,在土壤中經過很多年也不會降解,而且電池的污染還具有潛伏期,或許10多年土壤中的蓄電池的污染都會存在,這不僅對農作物的生長不利,而且對人類身體健康而言也是一種不負責的行為。但是鉛蓄電池在使用中是不會造成污染的,只是在進行鉛回收和生產中污染比較嚴重,產生的廢液一旦流失到土壤中,將會對土壤造成嚴重的傷害。
3.蓄電池在線監測系統的特性評價
3.1 自動化服務功能
上文已經提到,蓄電池具有自動化服務的功能,可以對蓄電池的指標隨時隨地的紀錄,并通過檢測,進行自動的放電,當電量飽和后,又可以自主的結束放電過程。而且因為具有持續性檢測環境的功能,該系統還可以在意外發生的第一時間進行報警,如網報警、短信報警和聲光報警等。另外該系統還可以在多條線路中進行擴展,但受蓄電池自身電阻和電壓的限制。
3.2 電池資源數字化管理
蓄電池在線系統是采用數字化、信息化的在線監測系統。數字化管理不僅節省了大量時間,而且在操作上也更加便利,可以對全程實行監控與管理,這樣對于蓄電池在線監測無疑提供了一個很好的平臺。
4.如何加快蓄電池在線監測系統的發展
4.1 完善蓄電池性能狀態的準確監測及蓄電池充電容量
系統可設定電池內阻的自動定時檢測,最低設定為10分鐘一次。同時也可以在服務器上對整組電池或單個電池的內阻進行檢測。在測試內阻的同時,電池電壓值也同時測量。當電池組進行放電或充電時,電池監測儀自動進行容量測試。而判斷蓄電池充電容量是否充電至額定容量的三個標準。一是總的充電容量達到額定要求值,一般在140%-160%之間;二是測定蓄電池充電完成后的實際容量與設計容量之比大于95%;三是停止充電后1小時,蓄電池的端電壓在1.80伏之間無變化。
4.2 完善該領域的發展管理系統
蓄電池在線監測系統具有功能強大的管理數據庫,通過計算機的時刻記錄,可以實現對蓄電池狀態隨時隨地的查詢統計,幫助管理者極大地提高管理效率和決策質量。但是管理者并不能因為蓄電池在線系統使得工作更加便捷省事,就疏忽大意了。因為計算機僅僅是記錄數據,并沒有判斷和檢測的功能,因此計算機只能起到協助工作人員工作的作用,工作人員還是需要隨時做好監測管理工作,這樣才能減少安全事故的發生幾率。
4.3 推廣環保型產業鏈
雖然蓄電池在線監測系統使得監測工作更加便捷,工作量也減少了很多,但是從來源上來講,在對蓄電池進行生產和回收時很容易導致鉛的泄露,鉛溶液的泄露很容易導致土壤的污染,因此筆者呼吁針對蓄電池在線系統的管理,要推廣環保型產業鏈,盡量減少鉛等其他有毒元素的污染。[3]首先在蓄電池的生產運輸過程中,要嚴格要求,規范化管理,減少微量元素鉛的泄露,再者是要做好電池回收工作,不可隨便丟棄,廢舊電池要統一回收,集中進行清潔化處理。
5、結語
通過上述分析,明確了蓄電池的主要功能及特性以及蓄電池在線監測系統的便捷性與實用性。雖然當前在該領域仍然存在著一些問題,如性能檢測的不準確性,蓄電池的污染問題等等,但是通過總結經驗教訓,針對性的采取適當措施,這些問題還是可以得到改善的。
參考文獻
關鍵詞:ARM 蓄電池 內阻 容量 嵌入式web服務器
中圖分類號:TM912 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)09-0132-02
作為常用的儲能設備,蓄電池已被廣泛使用。電池檢測與監控一直是國內外研究的熱點和難點問題。本文研制的基于ARM的蓄電池網絡監控系統可以通過局域網在線監測電池剩余容量,可以遠程通訊功能,遠程管理功能,提高蓄電池供電系統的可靠性和自動化程度。
1、蓄電池容量網絡監測方法
蓄電池性能最重要的指標就是電池容量,容量在線檢測的方法主要只有恒流放電法和內阻法。恒流放電法需要通過實際放電來測量蓄電池容量,其缺點是需要進行完全放電,有時需要備用電池,測量過程比較長。鑒于蓄電池的內部阻抗與其荷電程度具有相關性,故可以通過檢測蓄電池的內阻確定其容量,作為IEEE的推薦性標準,是目前行業公認的無損維護最佳方案[1]。
蓄電池的網絡監測系統要求具備:(1)能有效的采集電池容量有關的參數:蓄電池內阻和端電壓;(2)能夠支持從監控中心進行遠程數據監控和遠程管理;(3)能夠實現發現異常自動報警功能。
2、基于ARM的蓄電池網絡監測系統結構設計
在分布式數據采集與監測系統中,由于距離較遠,對于一般的計算機串行通信口來說是無法完成的,利用局域網進行數據傳輸,既可以滿足遠距離傳送的需要,又不需要架設專門的線路,安裝成本低,使用靈活方便。本文設計的基于ARM的蓄電池網絡監測系統結果如圖1所示。
監控端負責監控數據的存儲以及用戶管理、網絡管理、數據庫管理等。監控端可以將數據傳輸給上級管理中心,各級領導及有關人員也可以通過IE瀏覽器直接訪問管理服務器,以實現對蓄電池的綜合監管。
2.1 ARM處理器
ARM Cortex TM-M3處理器內核是針對工業應用方案而設計的。ARM Cortex-M3處理器為滿足小存儲要求解決方案、簡化管腳數以及低功耗三方面要求的高性能、低成本平平臺提供一個內核,與此同時,它還提供了出色的計算性能和優越的系統中斷響應能力。
本文采用HR601680的網絡變壓器。Stellaris以太網控制器由一個完全集成的媒體訪問控制器(MAC)和網絡物理(PHY)接口器件組成。以太網控制器遵循IEEE 802.3規范,完全支持10BASE-T和100BASE-TX標準。
信號發送和接收端應通過網絡隔離變壓器和RJ45接口接入傳輸媒體。當接入不同的以太網時,可利用計算機使用相應設置程序通過RS-232口進行網關、IP地址、子網掩碼等參數設置,傳輸到本系統中起用工作。
2.2 蓄電池內阻檢測模塊
用內阻法預測剩余電量的具體實施方法是:首先將蓄電池充滿電,然后以恒定的放電率對電池放電,記錄下放電過程中內阻與電池容量的大小。當蓄電池放電完畢后即可獲得完整的放電曲線,即剩余電量與蓄電池內阻之間的關系。將此曲線存入ARM芯片的ROM中,在以后測試同型號同規格的電池時,ARM芯片會根據在線測到的電池內阻值,通過查表計算,得出其剩余電池容量的值。
蓄電池巡檢原理如圖2所示。交流信號源可采用50Hz市電源,經變壓器降壓供電。測量時先閉合開關和,對電池組施加一個正弦交流電流,測量電流有效值為。然后再閉合開關與,通過采樣電容和測量電池上交流電壓的有效值。由這兩個測量值算出電池的內阻
依次接通開關和,測得電池上交流電壓有效值,就能夠得到各電池的內阻。(如圖3)
2.3 溫度檢測模塊
由于電化學反應的吸熱和放熱以及電池內阻的存在,使得電池在充放電過程中,電池內部會產生熱量,這部分熱量會引起電池的溫度發生變化。通過測量在線電池的溫度,找出溫度異常的電池。這實際上是將電池的老化程度通過溫度間接地反映出來。
3、嵌入Web服務器
嵌入式Web服務器(EWS,Embedded Web Server)是指將Web服務器引入到現場測試和控制設備中,在相應的硬件平臺和軟件系統的支持下,使傳統的測試和控制設備轉變為具備了以TCP/IP為底層通信協議,以Web技術為核心的基于互聯網的網絡測試和控制設備。本文選擇對安全方面支持的AppWeb來完成嵌入式Web服務器的實現工作。主要修改如下:
4、結語
系統基于ARM技術,采用內阻法可以有效的反應蓄電池的剩余容量,通過監測蓄電池的溫度變化可以迅速發現失效電池,嵌入web服務器的系統設計可以實現基于局域網的傳輸模式,打破地域限制,無縫連接,便于擴張,運行穩定。監控端客戶只需要安裝瀏覽器軟件,便于操作使用。系統采用模塊化設計,各模塊功能明確,系統配置靈活,便于改造擴容,投資成本低。
參考文獻
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關鍵詞: 蓄電池; 核對性放電; 短時容量測試; PID
中圖分類號: TN914?34; TP273 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2013)17?0093?03
0 引 言
蓄電池組廣泛應用于電力、通信、金融、鐵路等行業,作為可靠的后備電源,為各行業提供直流或交流不間斷電源系統。在蓄電池維護過程中,需要對蓄電池的性能準確、及時的測量,提前判斷電池的質量,找出落后電池,并加以處理和維護[1]。本文針對蓄電池充放電過程,設計一種智能監測系統,能夠完成多種規格單體電池和蓄電池組的核對性放電實驗、蓄電池容量測試、停電后在線監測蓄電池容量及充電電壓檢測和數據管理功能。本文著重介紹監測系統的主機模塊的電路結構和軟件設計。
1 系統概述
監測系統主要由主機模塊、采集分機模塊和上位機數據管理模塊等組成,系統結構圖如圖1所示。主機模塊是監測系統的核心,負責蓄電池放電控制、本機數據顯示、采集分機的管理和與上位機的通信,測量電池組電壓、電流和容量等任務;采集分機模塊負責單體電池電壓和電流的測量,并通過網絡將數據傳遞給主機;上位機對蓄電池數據進行分析、處理,實現綜合管理。蓄電池放電過程中,主機模塊通過總線控制采集分機模塊測量各電池電壓并讀回電壓值,以實現監測功能。與此同時,主機還將各電池電壓、總電壓、總電流等數據實時傳給PC機,PC機的軟件又可對放電數據進行實時監測。放電結束后,數據還將保存到主機內部E2PROM中,用戶可以直接查看數據,也可通過U盤轉存數據后到PC上分析數據。
2 主機電路結構
主機模塊以ARM芯片LPC2132[2]為核心,擴展電路構成,電路結構如圖2所示,對蓄電池放電進行控制,測量蓄電池總電壓和總電流。LPC2132是32位ARM7TDMI?STM CPU,具有很強的數據處理能力,配置了豐富的接口資源,內部多通道10位精度A/D接口,完全滿足電池電壓、電流數據的采集精度要求,不需要增加A/D芯片,簡化了電路設計。監測儀采用新型PTC陶瓷電阻作為蓄電池放電負載,避免了紅熱現象,安全可靠無污染,LPC2132擴展I/O接口連接放電控制板,MOSFET與PTC電阻串聯[3],放電控制板控制MOSFET控制蓄電池流過PTC電阻上的放電電流。
主機模塊通過LCD液晶顯示器和按鍵構成人機交互電路。LCD12864液晶顯示器能夠顯示4×8個漢字,通過總線與ARM芯片連接,檢測儀的操作、參數設置、數據顯示、通信設置等,都能夠通過LCD顯示電路和按鍵電路完成。
監測系統支持多種存儲和通信方式,需要掉電保存的一些參數,存儲在E2PROM芯片24C1024中,通過I2C總線與LPC2132連接通信;測試數據可以通過U盤電路保存在U盤中,也可以通過RS 485總線傳輸給上位機。
蓄電池組的總電壓和總電流測量,由LPC2132內部A/D模塊完成,外接信號調理電路,信號調理電路采用儀表放大器INA128UA和低通濾波電路[4],將蓄電池電壓和電流信號信號幅度調理到A/D輸入的合適范圍,噪音干擾減小到最低,輸入A/D模塊,提高測量精度。
3 主機軟件設計
主機軟件是監測系統軟件設計的核心部分,負責蓄電池的放電控制、電壓采集、存儲、分機采集控制、通信管理和上位機數據傳輸等任務[5]。
程序開發采用了ARM Developer Suite V1.2編譯系統。程序編譯后下載到ARM芯片LPC2132內的FLASH ROM中。代碼編寫采用模塊化設計,包括低層驅動、用戶接口控件、用戶應用三個類型的代碼,菜單管理,層次分明,實現菜單設置、放電控制、測試控制、存儲控制等功能,主機軟件功能結構示意圖如圖3所示。
控制蓄電池放電并進行測試是監測儀的主要功能,需要完成本機放電、核對性放電和短時容量測試[6]。本機放電時,為了準確控制放電電流的大小,需要循環檢測實際電流大小,再與設定值比較,根據誤差通過PID計算來調節控制量[7],從而使得實際放電電流不斷逼近設定的放電電流,放電控制流程圖如圖4所示。
核對性放電,就是蓄電池放電要滿足一定條件,只有當這些條件都滿足時才可以控制放電,有一個條件不滿足都會停止放電[8]。這些條件大致可分為以下幾個:
(1)完成放電時間沒到;
(2)蓄電池每節電池電壓不低于最低電池電壓;
(3)蓄電池總電壓不低于設定的最低總電壓;
(4)蓄電池放電容量沒達到設定的允許放電容量值;
(5)用戶不強制終止放電。
蓄電池容量測試的方法有很多,最直接的方法是:對蓄電池進行放電,按照額定電流放電,測量出蓄電池按額定電流放電到終止電壓的時間,測出蓄電池容量[9]。但這種方法存在著缺點,一是測到容量后,蓄電池電已經放完;二是測試時間較長。為克服這些缺點,監測儀采用短時放電容量測試的方法用來測試容量[10],方法是:對蓄電池進行大電流放電10~20 min,監測其放電電壓下降趨勢。由于電池容量和電壓有一定的關系,所以通過分析電壓下降趨勢,估算出容量下降的趨勢,進而估算出電池容量,此種方法需要進行大量數據實驗,建立數學模型,才能保證測試的準確性。
4 測量界面與數據
監測系統數據主要是核對性放電和短時容量測試采集的電壓、電流數值。核對性放電需要設置電池組類型、電池類型、電池數量、放電電流、總終止電壓、單節終止電壓、放電容量、放電時間等參數。其中,電池組類型有24 V,48 V,110 V,220 V四種選擇。電池類型有2 V,4 V,6 V,12 V等選擇不同電流。
進入到放電界面后,監測儀等待1 min后才會開始放電,主要是為了在放電前先測量各電池電壓,以便讓測試人員了解這組電池的狀況。然后,選擇核對性放電,進入放電設置界面,如圖5所示,設置電池組類型為48 V,電池類型為2 V/1 000 A·H,電池數量24節,放電電流100 A,放電終止電壓43 V,單節終止電壓1.83 V,放電容量100 A·H,放電時間1 h。
設置完畢后,進入放電界面,電池組總電壓和電流測試結果示意圖如圖6所示,其中,電池容量是已放出的電池組的容量,已放電容量為40 A·H,電壓是電池組總電壓,為45.2 V,電流是實際放電電流,為5.5 A,最低電池電壓是指在放電過程中電壓最低的單節電池,16#電池的放電電壓為1.9 V。
進入相關的頁面可以查看分機單體電池的放電情況,如圖7所示,顯示1#~8#電池的放電電壓。
5 結 語
本文主要介紹了蓄電池性能監測儀主機的電路結構和軟件設計,能夠很好地完成核對性放電和短時容量測試等蓄電池性能測試,具有測試精度高,操作簡單靈活,可靠性好等特點,能夠很好的滿足蓄電池性能測試和維護的需要。
參考文獻
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關鍵詞:潤揚大橋 機電系統工程 直流屏
引言
在潤揚大橋機電工程中,直流屏系統是機電系統工程組成的重要部分。潤揚大橋5個供配電房(其中包括世業洲開閉所配電房、世業洲監控中心配電房、世業洲會議中心配電房、世業洲后勤區配電房、南岸橋區配電房)都設立的直流屏系統,在供配電系統起著重大的作用,是供配電部分不可或缺的一部分。
1 直流屏是什么
直流屏是直流電源操作系統的簡稱。通用名為智能免維護直流電源屏,簡稱直流屏,通用型號為GZDW。簡單地說,直流屏就是提供穩定直流電源的設備。(在輸入有380V電源時直接轉化為220V,在輸入(市電和備用電)都無輸入時,直接轉化為蓄電池供電——直流220V:實際上也可以說是一種工業專用應急電源)。發電廠和變電站中的電力操作電源現今采用的都是直流電源,它為控制負荷和動力負荷以及直流事故照明負荷等提供電源,是當代電力系統控制、保護的基礎。直流屏由電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監控單元、監控模塊單元及絕緣監測單元組成。適用于開關分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護和故障照明等場合。
2 直流屏的組成
直流系統主要由兩大部份組成。一部份是電池屏另一部份是直流充電屏(直流屏)。電池屏就是一個可以擺放多節電池的機柜(800×600×2260)。電池屏中的電池一般是由2V-12V的電池以9節到108節串聯方式組成,對應電的電壓輸出也就是110V或220V。目前使用的電池主要是閥控式密封免維護鉛酸電池。直流屏主要是由機柜、整流模塊系統、監控系統、絕緣監測單元、電池巡檢單元、開關量檢測單元、降壓單元及一系列的交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等配電單元。
3 直流屏的工作原理
系統交流輸入正常時,兩路交流常時,兩路交流輸入經過交流切換控制板選取擇其中一路輸入,并通過交流配電單元給各個充電模塊供電。充電模塊輸入三相交流電轉換為220V或110V的直流,經隔離二極管隔離后、一方面給電池充電,另一方面給合閘負載供電。此外,合閘母線還通過路壓硅鏈裝置與控制模塊構成備份系統,提供控制母線電原。系統中的監控部分對系統進行管理和控制,信號通過配電監控分散采集處理后,再由監控模塊統一管理,在顯示屏上提供人機操作界面,還可以接入到遠程監控系統。系統還可以配置絕緣檢測儀或絕緣檢測繼電器,監測母線絕緣情況。交流輸入停電或異常時,充電模塊停止工作,由電池供電。監控模塊監測電池電壓、放電時間,當電池放電到一定程度時,監控模塊告警。交流輸入恢復正常以后,充電模塊對電池進行充電。
4 直流屏系統的特點
高可靠性:采用開關電源的模塊化設計,N+1熱備份。充電模塊可以帶電熱插拔,平均維護時間大幅度減少。動力母線和控制母線可以由充電模塊單獨直接供電,可以通過降壓裝置熱備份。硬件低差自主均流技術,模塊間輸出電流最大不平衡度優于5%。可靠的防雷和電氣絕緣措施,選配的絕緣監測裝置能夠實時監測系統絕緣情況,確保系統和人身安全。系統設計采用IEC(國際電工委員會),UL等國際標準,可靠性與安全性有充分保證。
高智能化:監控模塊采用大屏幕液晶漢字顯示,聲光告警。可通過監控模塊進行系統各個部分的參數設置。模塊具有平滑調節輸出電壓和電流的功能,具備電池充電溫度補償功能。具有多個擴展通訊口,可以接入多種外部智能設備(如電池測試儀、絕緣監測裝置等)。現代電力電子與計算機網絡技術相結合,提供對電源系統的“遙測、遙控、遙信、遙調”的支持,實現無人值守。蓄電池自動管理及保護,實時自動檢測蓄電池的端電壓、充電放電電流,并對蓄電池的均浮充電進行智能能控制,設有電池過欠壓和充電過流聲光告警。系統采用監控裝置內置絕緣監察、電池檢測、接地選線、電池活化、硅鏈調壓、中央信號等功能單元,大大方便用戶使用; 系統采用獨有的“一線通”接線技術,大大方便大容量直流系統的屏內接線,方便用戶維護。充電模塊采用自然冷卻方式,平均無故障時間大幅提高,而且可用于環境相對惡劣的場所;充電模塊可帶電插拔,平均維修時間大幅減少;采用國際最新軟開關技術,主要器件采用高質量的名牌產品;硬件低差自主均流技術,模塊間輸出電流最大不平衡度優于± 5%;可靠的防雷和高度的電氣絕緣防護措施,絕緣監測裝置實時監測系統絕緣情況,確保系統和人身安全;監控模塊采用大屏幕液晶觸摸屏顯示,真人語音告警; 監控程序采用面向對象的設計思想,模塊化編程,有利于程序維護與升級;可通過監控模塊進行系統各部分的參數設置,具有詳細的在線幫助功能;具備平滑調節輸出電壓和電流,蓄電池自動溫度補償等先進功能;現代電力電子技術與計算機技術相結合,實現對電源系統的“遙測、遙控、遙信、遙調”以及實現無人值守;蓄電池自動管理及保護,實時自動監測蓄電池的端電壓,充、放電電流,并控制蓄電池的均充和浮充,設有電池過欠壓和充電過流聲光告警。 裝置可通過公共電話線進行程序支持,實現遠程維護診斷。
關鍵詞:輸變電、狀態檢修、問題要求、前景發展
中圖分類號:TM63 文獻標識碼:A 文章編號:
一、輸變電設備狀態檢修的發展趨勢及前景
隨著傳感技術和計算機技術的發展,多功能、多狀態的在線監測系統將得到發展。智能狀態監測系統的進一步研究和應用,將會解決常規數據處理中遇到的困難,狀態監測系統與其他系統的聯網和集成問題將得到進一步研究。高度信息化管理模式將是設備維護管理的一個發展趨勢,遠程設備診斷信息中心在其中將發揮重要作用。結合最優成本評估的高可靠性的狀態檢修將是一個重要的研究課題。
二、狀態檢修的基本要求
1、安全性。開展設備狀態檢修要以不降低設備的安全運行水平為首要原則,不是簡單地延長設備的檢修周期,而是根據設備狀態在對其進行充分評價、準確診斷的基礎之上實施科學的檢修策略,最終目的還是首先要確保設備安全運行。
2、經濟性。根據設備狀態,合理確定設備檢修時機及項目,優化人、財、物力的投入,合理降低生產成本,提高企業經濟效益。
3、全過程控制。狀態檢修要從源頭抓起,必須重視從規劃、設計、設備選型、主設備監造和運輸、安裝、調試、驗收、投運以及運行、修試等全過程管理,尤其要保證設備的初始狀態良好。
4、區別對待。實施狀態檢修應針對不同專業、不同設備,按其重要性、故障特點、后果影響程度、狀態是否可測等因素,分別采取不同的檢修策略。
5、協調一致。實施狀態檢修要綜合考慮同一間隔設備之間、一次與二次設備之間檢修的同步性。在確定同一間隔設備的檢修策略時,各專業設備狀態評估小組不能各自獨立,應充分考慮各小組的意見,能結合檢修的盡量結合,不能各顧各的,重復停電,最終要匯總形成各專業設備評估小組達成共識的檢修策略。
三、開展狀態檢修探索工作的主要收獲及存在問題
1、過去采用計劃檢修體制存在嚴重缺陷,如臨時性維修頻繁、維修不足或維修過剩、盲目維修等,使設備維修方面耗資巨大。如何合理安排電力設備檢修,節省檢修費用、降低檢修成本同時保證系統有較高可靠性也是一個重要課題。
2、部分檢修人員對狀態檢修存在著片面的看法,認為減少停電次數,拉長檢修周期不僅可以少干活,也能保證安全。對狀態檢修復雜性、長期性、艱巨性及其蘊藏巨大潛力缺乏足夠認識,缺乏對其理論學習及深入研究,處于一個浮淺狀態。
3、狀態檢修需要科學管理。傳統基礎管理工作距開展狀態檢修工作要求還存在差距,缺乏與狀態檢修相適應的管理平臺,不能提供完整的設備檔案記錄及運行、檢修、試驗記錄或運行檢修記錄不詳、不銜接、資料丟失等。歷史記錄沒有很好利用,只能提供十分有限的信息。
4、設備狀態的判定標準不完善。雖然頒布了輸變電設備評價標準,但在準確掌握設備實際狀態上仍有差距,尤其針對設備狀態判斷有一定難度。
5、缺乏有效的風險評估體系。長期以來缺乏對設備運行風險評估工作研究,對投資效益、環境影響、社會責任等方面考慮較少,狀態檢修工作綜合效益不能得到充分發揮。
6、設備狀態評價支持系統不完備,缺乏全面有效的檢測手段和完善的設備信息數據庫及分析診斷工具。電力設備狀態檢修技術應用必須以對設備全面監測為基礎。但目前仍存在監測點少、功能單一、缺乏系統性和綜合性,尤其缺乏監測的層次化和網絡化等問題,妨礙了設備狀態信息集中和綜合。
四、開展輸變電設備狀態檢修的方法和措施
1、加強輸變電設備狀態檢修制度的管理。由于設備多樣性的增加,不同的生產廠家對設備運行維護有不同的要求,而這些要求是保證產品正常運行和質量壽命的依據,根據產品說明書檢修條款進行檢修是十分重要的,因此,必須將說明書檢修條款進行清理存檔,按要求安排檢修。
設備運行工況參數是檢修指標之一,如設備運作次數、過載記錄等等,因此,要將運行工況記錄落到實處,運行工況及時反饋到檢修單位和管理部門,按規定及時安排檢修。
根據設備運行情況,結合試驗情況和其它設備狀況診斷,如紅外線測溫、在線監測等進行綜合分析,制定設備專項檢修計劃。
年度檢修按維修、預檢、專項大修分類安排,確定維護、檢修項目、并存檔。加強檢修質量控制,設備的檢修人員要記錄備案,并實施安全、質量責任追究。
2、全面推行規范化管理與標準化作業。在進行標準化作業中,通過標準化作業書的形式,要求檢修單位對設備運行狀況、缺陷情況作充分的了解和評估,對現場車輛、機械、儀器設備進行定點定位放置,制定詳細的組織措施和技術措施,對檢修工藝、工序、標準、工器具、材料的領用作了明確詳細的規定,通過這些措施規范了檢修班組的作業行為,做到每項工作全過程的規范化、程序化和標準化,減少了工作中的隨意性和盲目性,實現安全和質量的可控在控,提高了檢修工藝水平和檢修質量。
3、實施紅外熱成像測試。購置了AGEMA型紅外熱成像儀、 HY-2001型紅外熱成像測試儀。同時,制定了《紅外熱成像測試管理辦法》,結合電網負荷特點,要求每年夏季、冬季負荷高峰期間對全局輸變電設備進行兩次帶電測試。實踐證明紅外熱成像測試對發現發熱型缺陷有良好的效果。
4、引進變壓器色譜在線監測技術。變壓器油色譜分析是發現變壓器內部有無局部放電、過熱、火花放電、電弧放電等情況的非常有效的監測手段。安裝了變壓器色譜分析在線監測系統,其具有自動采集、分析和判斷功能,如色譜分析異常則發出報警信號。通過變壓器色譜分析在線監測系統的應用,能更及時地了解變壓器運行時的內部情況,及時處理異常情況,預防事故發生。
5、堅持開展避雷器帶電測試工作:避雷器是保護其它電氣設備免遭雷擊的重要措施,其健康狀況和是否準確動作直接影響到其所保護設備的安全運行。同時,避雷器預試周期短,影響檢修周期安排,因此,推行避雷器帶電測試,保證避雷器的試驗周期。
6、推廣使用免維護蓄電池。各變電站蓄電池組換成免維護電池,并在部分變電站安裝蓄電池智能化管理系統,大大減少了維護工作量,同時延長蓄電池組的壽命。
五、總結
狀態檢修是電力系統設備維護方式的重大變革,它脫胎于原來的定檢預試體系,但與定檢預試又有較大差異。這是電力系統設備檢修管理工作的重要變革,是體系的變革,更是觀念的轉變。它是一個長期的過程,現在只是開始階段,還有大量的工作要做。
參考文獻
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作者:李艷
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