配电系统配电终端电池技术的相关研究

配电系统配电终端电池技术的相关研究

王从磊

（身份证号码：32030419811015xxxx）

摘要：近年来，我国社会经济快速发展，对配电系统运行质量和持续性提出了更高要求。大量实例表明，成熟的配电终端电池技术，是保持配电系统持续稳定运行的关键，也是降低故障发生概率的重要因素。但是，我国对此方面的研究还有待进一步深入。因此，本文基于理论实践，对配电系统配电终端电池技术进行了相关分析。

关键词：配电系统；配电终端；电池技术

一、系统总体结构

配电终端运维支持系统采用面向服务的SOA构架设计，对外提供灵活服务；采用组件化开发思路，提供独立的软件界面，也可与配电自动化主站人机界面进行融合，实现对配电终端运维管理的可视化展示。原则上配电终端运维支持系统作为配电自动化的一个子系统，直接部署服务在配电自动化主站；也可增加服务器和工作站单独部署，通过与配电自动化、PMS、通信网管系统信息交互，实现配电终端运维相关功能，系统结构示意见图1。

图1系统结构示意图

系统通过信息交互总线与配电自动化系统主站、通信网管系统、PMS系统进行信息交互，获取并融合相关业务数据，应用数据挖掘技术实现配电终端通信异常原因分析、终端缺陷自发现及缺陷原因诊断、终端蓄电池状态评估及寿命预警、终端通信质量评估和终端状态综合评价等功能。

同时，系统对外提供服务，配电自动化系统主站、PMS系统可以订阅或请求其服务获取配电终端运维评价、预警等相关信息。

二、配电终端电源需求分析

试验表明，配电终端中，电源容量的大小主要取决于电操机构功率、终端设备整机的功率消耗。通常情况下，配电终端的功耗由配电终端本体、通信设备、电操机构等共同决定。传输单元所有配电终端中功耗最高的设备，通常情况下能达到20～30VA。

1、负荷开关分合闸过程电源录波

对于一次设备功耗计算而言，经过多家环网柜、柱上开关分合闸功率和储能功率进行录波比较，选择具有代表性的弹簧式操作机构断路器和负荷开关间隔合闸过程中电压电流进行录波，具体情况如图2所示。

图2典型负荷开关合闸过程电压电流录波

考虑电源管理模块在交、直流转换功率消耗的情况，对电源管理模块的输入电流、电压等进行录波分析。通常情况下，配电系统中配电终端的负荷开关的分合闸主要通过弹簧机构传动方式进行推动。其中，负荷开关合闸时电流在2～3个工频周波，产生的瞬时功率大，约为880VA，弹簧机构传动时间一般持续2～3s，传动过程平均功耗为220V×1.7A=374VA。负荷开关分闸原理与合闸相同，动作过程功耗与合闸基本一致。

2、断路器合分闸过程录波波形

针对现场对断路器间隔分闸操作中电压电流录波的具体情况，断路器合闸和分闸所持续的时间相对较短（通常仅在2～3个工频周波），可产生较大的瞬时功耗（通常在1164VA以上）。当断路其合闸后，断路器储能过程往往会持续3～5s，储能机构平均功耗为350VA。

而对于比较典型的双负荷开关而言，分闸功耗远远大于合闸功耗。因此，在进行配电终端电源容量选择时，要根据4个断路器合闸和4个负荷开关分闸进行计算。

三、配电系统配电终端电池技术

1、常见的配电系统配电终端电池

就我国目前配系统中配电终端电池技术发展现状而言，电池的种类共分为以下几大类。

第一类，锂电池。锂电池指的是把锂离子嵌入碳中形成负极，改善传统金属锂的合金负极。负极材料主要为石油焦炭和石墨。在配电终端应用锂电池，不但可以保持锂电池的高比能量，而且能取代锂电池沉淀和溶解的过程，有效避免了负极表面所生成锂的枝晶穿透问题，有效保证了电池使用的安全性。此外，锂电池还具有充放电时间短、寿命长、无污染、体积重量小的特点，可以有效满足配电终端设备持续稳定运行的具体需求。

第二类，铅酸蓄电池。此类电池主要以铅及其氧化物制成电极，并以硫酸溶液为电解液，主要由管式正极板、负极板、电解液、隔板、电池槽、电池盖和极柱等组成。研究表明，铅酸蓄电池的寿命往往约为2年。将其应用在配电终端设备中，具有成本低、充放电时间长、能量密度集中、放电恢复性能好等优点。

第三类，胶体蓄电池。此类蓄电池属于铅酸蓄电池的发展品，主要方法是在硫酸中添加相应的胶凝剂，促使硫酸电解为胶状体。它产生的能量和功率要比常规的铅酸电池大20%～40%，评价寿命为4年，具有放电时间长、寿命长、无污染等特点。

2、站所终端电池技术

站所终端主要应用在开闭所、用户配电所内，通常使用220V的工频单相交流电压。组屏式的站所终端可以采用站内直流屏供电。因此，应用该供电终端电池技术时，既要充分考虑电源质量，也要充分考虑电源的抗干扰能力，同时也要达到节能的目的。所以，在具体应用过程中，必须充分降低静态功耗，才能发挥出站所终端应用的价值和作用。

3、馈线终端电池技术

馈线终端主要安装在10kV配电网架空线路的柱上开关和电缆线路中，通常使用220V的工频交流电持续供电，主要有弹簧操作机构和永磁操作机构两种。其中，弹簧操作机构属于典型的电感性负载，工作电压为额定电压的80%～110%。永磁操作机构动作时，主要通过电容放电来提供大电流，因此具有电源功率容量大、提供电源持续可靠、稳定的特点。

4、配变终端电池技术

配变终端主要应用在配电变压器负荷情况的监视和记录中，而个别情况下可以根据配电系统运行的实际情况对电容器进行投切控制。通常，采用220V/380V的三相四线制供电，也可以实现缺相运行。供电电源必须具有较宽的电压范围，电容容差要控制在±30%之内，才能满足具体要求。

结束语

综上所述，本文结合理论实践，深入分析了配电系统中配电终端的相关概述和配电自动化终端电源，提出了不同配电终端中的电源技术。研究得出：在配电系统中选择科学合理的配电终端电源技术，既能提高配电系统运行的稳定性，也能有效降低电源功耗。

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