1. 系统原理概述 1.1.蓄电池维护现状适当的维护能延长电池的寿命，并有助于确定其容量是否满足设计要求。对于不同类型电池的维护管理国际标准（IEEE）、国家电力行业标准（DL）都有相关的规定。如国际标准IEEE（1188-1996）《IEEE 推荐用于站用阀控铅酸（VRLA）蓄电池的维护、测试和更换方法》中规定VRLA蓄电池要进行月检、季检、半年检、年检和初检，记录蓄电池端电压、单体内阻、温度等值。 但是，蓄电池对运行环境的要求很高，也相对较容易出现问题，如果不能对于已出现问题的落后单体电池及时发现并予以更换或处置，很可能将造成蓄电池组大面积的受损。这不仅给供电畅通带来巨大隐患，而且会造成运营资产的重大损失，所以蓄电池维护的首要任务就是及时发现落后单体。有鉴于此，在维护人员减少，维护工作量不断增大的现状下引入快速的测试仪表就成为必然。很多单位为此购买了蓄电池容量测试仪，希望借助该类仪表通过“在线短时间放电”来查找整组蓄电池中的落后单体。客观地讲，蓄电池容量测试仪确实大大提高了蓄电池组巡检的进度，也确实能够帮助发现一些落后单体电池，但是该类仪表需要通过在线放电来实现，因此，这种蓄电池测试技术也存在一定的风险，因为蓄电池组在线放电到一定深度，若遇到市电中断，就不能保证蓄电池组有足够的储能供电，对于有问题的蓄电池组这种风险更大；此外容量测试仪最大的缺点在于复杂的连线和操作，以及仪器相对较大的体积和重量，面对成百上千的蓄电池组，单纯依靠容量测试仪，广大维护工作者依然感到力不从心。 1.2.电导技术为了及时发现落后单体，欧美国家以及国内部分单位采用蓄电池电导测试技术。该测试技术可以“在线不放电”来判断电池的容量状况，不存在任何风险，也没有复杂的连线及操作，几秒时间就可以测试一个电池，而且体积小、重量轻，使用起来简单方便，可以说对于大量蓄电池组的巡检工作，蓄电池电导测试技术无疑是最快速、实用的维护方法。 1.2.1.电导技术与蓄电池容量关系蓄电池电导最初是在20世纪70年代由美国明尼苏达大学研究开发，用于预估蓄电池容量的技术。电导测量值就是蓄电池导电能力，多年的实验室以及真实使用环境的大量测试数据证明，蓄电池的电导值与其容量有良好的趋势关系，能够可靠地反应出蓄电池的健康状况。 电导就是传导电流的能力，电池电导反映了电池单元可以进行化学反应的极板面积以及电解液的物理特征。电池的放电容量与电池电导之间的相关程度很高，相关系数可以达到0.8~0.98（1992年国际电信能源会议上得出的结论），因此通过测量蓄电池的电导可以用来判断蓄电池的容量状况，这种电导技术测试电池的方法也被定为国际标准IEEE（1118-1996）。IEEE（1118-1996）第15页中规定：电池电导的测量是将已知频率和振幅的交流电压加到电池的两端，然后测量所产生的电流，交流电导值就是与交流电压同相的交流电流分量与交流电压的比值；明显的电导值变化（下降大于20%）就意味着电池性能的变化。 随着蓄电池老化，其极板发生硫化，或者极板表面的活性物质脱落，这些对蓄电池的供电能力都造成不良影响。电导能够用于发现电池格缺陷、短路、断路等等引发蓄电池故障的问题。 下面的这两副图形象地表示出蓄电池电导与容量的相互关系： 
图1.2.1 蓄电池电导与容量的关系图 
图1.2.2 蓄电池电导与容量的关系图 1.2.2.电导监控与阻抗或内阻监控目前市场上的一些蓄电池测试和监控系统采用内部电阻或阻抗来估计蓄电池的健康状况，这些方法也许有一定的效果，但相比之下，电导技术的优势是非常明显的： 电导测试对系统性无干扰，采用的信号一般为1A或更低； Midtronics公司采用的独特的电导测试频率，在过去20多年的实验室和使用现场测试结果证明，能够最好地发现电池的衰弱，它采用的不是”单一”测量方法，不断进行的大量研究要确保该技术能有效监测各个领域使用的各种类型的蓄电池。 电导值随蓄电池容量衰减而下降，二者之间呈现同向关系，直观、易懂 电导作为一个标准，得到全球的通信行业、电力行业（包括核电站）和蓄电池制造商等各个领域的广泛认可。
1.2.3.电导监控与电压监控电导已经被证明与电池容量具有相关性，并且以不同的方式加以应用（测试规程、监控等），以便能为蓄电池的管理提供预警性的信息，而电压也同时被证明与蓄电池容量不相关，图1.2.3显示蓄电池电压与容量缺乏相关性。因此，电压在预估电池容量方面，不能象电导那样，提供很多价值；然而，电压在了解蓄电池当前的充电水平方面非常有效，因此，对电池的电压进行测量具备一定的意义。 
图1.2.3 蓄电池电压与容量相关性图 电导技术应用 蓄电池维护工作者经常会遇到下面这样的现象：几组同时安装的同一厂家的同一型号的蓄电池组，使用环境也一样，工程验收时每个电池的电压、容量都很正常，但是经过一段时间的运行后，有的电池组健康状况正常，而有的电池组就会出现异常落后单体，健康状况每况愈下。出现这种情况，究其原因都是由于电池的制造工艺不均衡造成，而这种工艺缺陷，单纯依靠验收时测量电池的电压和容量两个指标很难反应出来。因此，对电池的电导进行在线监控，及时发现落后电池，进行处理，排除系统的故障隐患显得尤为迫切。如果在电池验收时加上电导均衡性指标，将其中电导值偏高或偏低的单体排除，选择电压均衡、容量充足和电导值均匀的单体来组成电池组，就可以大大延长电池组的使用寿命。同样，不同技术水平的蓄电池厂家生产的同等标称容量的蓄电池，其电导是不一样，电导值越大即内阻越小，说明工艺水平越高，技术含量也越高，因此通过测量不同厂家生产的同等标称容量的蓄电池的电导值，可以做为蓄电池性能的一项重要指标依据。 随着电网的快速发展，可以预期蓄电池组维护的压力将不断增大，相信电导技术以其独有的科学性和方便性，必将成为蓄电池测试技术的主流趋势。 2. 系统概述 20世纪90年代以来随着微电子技术、信息技术、网络通信技术的发展，以微处理器为核心的智能化自动装置在电网控制领域得到了广泛的应用，促进了作为电网运行重要支撑的变电站综合自动化技术的快速发展。变电站综合自动化系统的核心就是利用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机软硬件系统或自动装置代替人工进行各种变电站运行操作，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。在具体装置和功能实现上，用计算机化的设备代替和简化非计算机设备，数字化的处理和逻辑运算代替了模拟运算和继电器逻辑。 2.1.系统功能随着电网的快速发展，在传统的输变电设备检修模式下，将需要更多的人力、物力和财力。因此，在保证供电可靠性的前提下，探索先进的检修管理模式，减少过度检修，有效降低生产运营成本，建设一套满足电力行业特殊运行管理需求和发展要求、先进的技术平台与成熟的应用方案相结合、国际电力行业管理机制与适合中国国情的管理模式相结合、高性能，高可靠性、界面友好美观、操作便捷、易用高效的蓄电池电导在线监控信息系统，使之能够直观、科学、准确、实时地反映蓄电池的信息数据，为蓄电池的维护管理提供决策依据，增强经济效益和提高现代化管理水平，从而全面提升变电站的数字化建设水平。 CELLGUARD System 蓄电池监控系统采用预试、巡检、在线监测等多种形式以积极主动的方式维护蓄电池，实现变电站直流系统设备维护模式从计划检修到状态检修的转变，可满足蓄电池维护专业要求，其功能如下： 持续的在线监测：信息及时、有效、准确，加强分析、预测，提高管理计划的准确性，确保蓄电池系统安全 全面监测蓄电池电导、单体温度、电压等与电池健康状况密切相关的各项参数，以表格、曲线、柱状图等形式直观显示 施加测试信号到每一只电池单体，确切了解系统的健康状况 系统基本于Internet技术和大型数据库，能够进行远程实时访问和操作。在保证速度的情况下采用B/S方式，基于先进的网络计算技术（NetworkComputing），采用分布式处理模式。支持移动办公。选用面向对象的大型关系型数据库（SQLSERVER），进行集中管理。能够有效监控偏远站点状况 严格的权限控制，具备用户和数据的多种安全措施。做到每个操作员严格按照所分配的权限进行操作，并且每次操作有据可查，权责分明。 全面监控充放电电流，以及电池的放电表现。根据工作状态不同，对数据加以区分管理 先进的告警方法，可以email或手机短信方式进行告警 针对不同站点、制造商、型号等进行电池组的横向对比，为蓄电池的选购提供参考
2.2.系统优点CELLGUARD System 蓄电池监控系统具备如下优点： 电导测试优点：安全、简单、精确、前瞻性，电导测试是行业的选择，事实上已经成为电池测试的标准方法 实时、准确地反映设备在运行电压下的性能和健康水平，能够及时发现设备运行中的潜伏性缺陷，防止突发性事故发生，有效提高设备运行水平和可靠性，降低设备事故率，显著减少突发性事故。 减少设备停电试验和维修的盲目性，从而减少设备因检修而引发故障的可能性，使设备维护更加科学，并延长设备运行寿命。 显著减少停电时间和试验操作，提高电力系统的供电可靠性和经济性。 整体经济性：减少安装成本、合理的硬件价格、简单的系统维护 简单、方便、高效的安装方式，确保每一次的操作都可靠无误 抗干扰性好，系统无线技术设计可以与WiFi 网络兼容，已经成功地在有WiFi网络的地点安装和使用
2.3.系统技术架构该系统是基于B/S的三层结构，应用服务基于Java/JSP构建，Tomcat5作为web容器，用户可以在任何能够访问服务器地点通过WEB浏览器使用此系统，系统数据采用Microsoft SQL server 2000 或者2005，服务器的操作系统采用Microsoft Windows server 2003。系统支持两种运行模式，有备份和无备份，分别参见图2.3.1和图2.3.2： 
图2.3.1服务器端架构图一 
图2.3.2服务器端架构图二 由于系统的运行必须有后台数据库的支持和Java运行环境，所以服务器端必须安装如下软件： 而客户端只需要IE浏览器，无须安装其它客户端软件。为了保证成功上传测量数据，浏览器的安全级别设置允许运行ActiveX。 该系统架构具有如下特点： | Fat-C/S | Thin-C/S | B/S | 适用环境 | 局域网 | 局域网 | 因特网/局域网 | 维护成本 | 客户端较高 服务器端一般 | 客户端较高 服务器端较高 | 客户端很低 中间件较高 服务器端一般 | 数据迁移 | 一般 | 非常困难 | 存储过程不兼容 | 业务变更 | 非常困难 | 一般 | 比较容易 | 网络负担 | 较重 | 很轻 | 中间件之前较轻 中间件之后较重 | 数据库负担 | 较轻 | 很重 | 一般 |
Java自身的跨平台特性，可运行于任何装有虚拟机的平台上 基于EJB的业务组件模；便于部署在通用的中间件产品中 开放的JDBC数据库连接，可连接所有主流关系型数据库系统 业务逻辑组件化设计，可提高系统配置的灵活性和代码的重用性 工作流自由定义 XML(扩展标注语言)，语言实现系统间数据交换 IDL语言实现与CORBA对象的集成 通过JMS消息服务实现与原有系统的连接 业务逻辑层向后移，可以降低网络传输流量 业务组件的缓冲与共享，提高中间服务器利用效率 数据库连接共享，减轻数据库压力 2.4.系统拓扑Cellguard 系统由三个基础部分组成，其系统拓扑图如图2.4.1所示，安装和长期使用非常方便简单。系统的核心部分是测试传输模块（CELLGUARD Battery Sensor），在图中，在每一只蓄电池极柱部位，测试传输模块包含了专有的电导测试线路、电压和温度电子测试线路等，同时能够通过无线方式将测试结果传输出去。该测试传输模块与Base Coordinator进行通信，Base Coordinator的作用是从测试传输模块上获取测试数据，并将获取的数据通过以太网或串口传输出去，最后，通过一个专业的、基于网络的数据库管理软件CellTraq 蓄电池管理系统对蓄电池健康状况进行管理、预警和报告等等。用户可在任何地点登陆了解蓄电池信息。 
图2.4.1 系统拓扑图
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