Supervisió de la bateria de la subestació: detecció precoç de fallades, funcionament segur i integració fàcil

Les subestacions modernes depenen dels sistemes de bateries de CC per fer funcionar relés de protecció, disjuntors, equips SCADA, sistemes de comunicació i il·luminació d'emergència durant un tall de corrent. Si falla una cèl·lula feble, la fiabilitat de tota la cadena de bateria es pot veure compromesa.

Un sistema de control de la bateria de la subestació proporciona una visibilitat contínua de l'estat de la bateria. Supervisant cada cel·la i cadena de bateries en temps real, les empreses de serveis públics poden detectar primers signes de deteriorament, reduir les inspeccions manuals i prevenir fallades de corrent continu inesperades.

Per què és important la supervisió de la bateria de la subestació

Les bateries de la subestació sovint romanen amb càrrega flotant durant molts anys. Durant aquest període, l'envelliment, la corrosió, les connexions soltes, els problemes de càrrega i els canvis de temperatura poden desenvolupar-se sense símptomes evidents.

La inspecció periòdica només proporciona una instantània de l'estat de la bateria. En comparació, un monitor de bateries de subestació en línia funciona les 24 hores del dia i identifica els canvis anormals abans que afectin els equips crítics.

La supervisió contínua ajuda els serveis públics:

• Detectar precoçment les cèl·lules febles o deteriorades
• Eviteu les avaries del relé de protecció i de l'interruptor
• Redueix la càrrega de treball d'inspecció manual rutinària
• Millorar la seguretat del personal i dels equips
• Suport al manteniment de la bateria basat en condicions
• Augmentar la fiabilitat del sistema de CC de la subestació

Riscos comuns en sistemes de bateries de CC no supervisats

Les fallades de la bateria solen desenvolupar-se gradualment en lloc de produir-se sense avís. Un sistema fiable de monitorització de bateries de CC pot identificar molts d'aquests problemes mitjançant la tensió, la resistència, la temperatura i les tendències actuals.

Els riscos comuns inclouen:

• Envelliment de la bateria i pèrdua de capacitat
• Augment de la resistència interna
• Desequilibri de voltatge cel·lular
• Connexions de terminal soltes o corroïdes
• Temperatura anormal de la bateria
• Anormalitats del carregador o del corrent flotant
• Corrent de ondulació i desequilibri de cordes

Sense un seguiment continu, aquestes condicions poden romandre amagades fins que es requereixi la bateria durant una emergència.

Monitorització de bateries Ni-Cd i VRLA

Les subestacions elèctriques utilitzen habitualment bateries de níquel-cadmi (Ni-Cd), plom-àcid regulat per vàlvules (VRLA) o bateries de plom-àcid inundades. Cada química requereix una estratègia de seguiment adequada.

Monitorització de la bateria Ni-Cd

El monitoratge de la bateria Ni-Cd s'ha de centrar en la tensió individual de les cèl·lules, les condicions de càrrega, la temperatura, les tendències d'envelliment relacionades amb els electròlits i el rendiment de la corda. Com que els canvis de resistència interna poden ser menys pronunciats que a les bateries VRLA, les tendències de càrrega i tensió a llarg termini són especialment importants.

Monitorització de la bateria VRLA

El monitoratge de la bateria VRLA normalment se centra en la tensió cel·lular, la resistència interna, la temperatura, el corrent de càrrega i la degradació de la capacitat. Una tendència creixent de resistència interna pot proporcionar un avís primerenc de l'envelliment de la bateria i una capacitat de còpia de seguretat reduïda.

Una solució flexible de monitorització de bateries de subestació hauria de suportar bateries de Ni-Cd, VRLA, VLA i de liti en una plataforma.

Què hauria de mesurar un monitor de bateria de subestació?

Un sistema eficaç hauria de controlar tant les cèl·lules individuals com la cadena completa de la bateria. Els paràmetres més importants inclouen els següents.

Tensió cel·lular

El monitoratge continu de la tensió de les cèl·lules detecta cèl·lules febles, sobrecàrrega, baixa càrrega i desequilibri de voltatge. Fins i tot una petita desviació pot indicar una fallada en desenvolupament.

Temperatura de la bateria

La temperatura alta accelera l'envelliment de la bateria, mentre que la temperatura desigual pot indicar una mala ventilació, problemes de càrrega o cèl·lules defectuoses. Les alarmes de temperatura en temps real ajuden a prevenir danys tèrmics.

Resistència interna

La resistència interna és un dels indicadors més útils del deteriorament de la bateria. El seguiment de tendències pot revelar l'envelliment molt abans que la pèrdua de capacitat es faci evident durant una prova de descàrrega.

Tensió i corrent de corda

El voltatge de cadena, el corrent flotant, el corrent de càrrega/descàrrega i el corrent ondulat proporcionen informació valuosa sobre el rendiment del carregador i l'estat general de la bateria.

Condició del terminal i de la connexió

Els terminals solts o corroïts poden provocar caigudes de tensió i escalfament localitzat. La detecció de resistències de connexió anormals permet als equips de manteniment corregir aquests problemes abans que es converteixin en perills de seguretat.

Integració amb SCADA i automatització de subestacions

Les utilitats sovint necessiten que les dades de la bateria estiguin disponibles a través de les plataformes SCADA, EMS, DCS o de gestió de xarxa existents. Per tant, un sistema modern de monitorització de bateries per a serveis públics hauria de suportar protocols de comunicació industrial estàndard.

Les opcions d'integració habituals inclouen:

• Modbus RTU
• Modbus TCP/IP
• SNMP
• IEC 61850
• API REST

El monitoratge de bateries IEC 61850 és especialment valuós per a subestacions digitals perquè simplifica la comunicació amb dispositius electrònics intel·ligents i sistemes d'automatització de subestacions.

Consideracions clau per al desplegament del sistema

Abans de seleccionar un sistema de control de la bateria de la subestació, els enginyers haurien de confirmar la informació següent del projecte:

• Química de la bateria i tensió nominal de la cel·la
• Nombre de cel·les i cadenes de bateries
• Configuració del carregador i del sistema DC
• Paràmetres de seguiment necessaris
• Disponibilitat de comunicacions RS485, Ethernet, fibra o 4G
• Requisits d'integració SCADA, EMS, DCS o IEC 61850
• Entorn d'instal·lació interior o exterior
• Requisits d'alarma de correu electrònic, SMS i plataforma

Els sensors de monitorització s'han d'instal·lar sense interrompre el funcionament normal de la bateria sempre que sigui possible. També s'han de tenir en compte l'encaminament dels cables, l'aïllament, la compatibilitat electromagnètica i els procediments de seguretat elèctrica.

Alarmes intel·ligents i manteniment predictiu

Un sistema professional hauria de proporcionar més que dades en brut. Les alarmes de diversos nivells, les tendències històriques i els informes automatitzats ajuden els enginyers a entendre quina cel·la és anormal, amb quina rapidesa s'està deteriorant i quan es requereix manteniment.

Les funcions útils inclouen:

• Alarmes de cel·la i cadena en temps real
• Anàlisi de tendència de tensió, temperatura i resistència
• Identificació de cèl·lules febles
• Resums de l'estat de la bateria
• Historial d'alarmes i informes de manteniment
• Gestió remota de diversos llocs

Això permet als serveis públics passar de la substitució programada a un manteniment basat en l'estat, reduint les visites innecessàries al lloc i els costos de substitució de la bateria.

Solució de monitorització de bateries de la subestació DFUN

DFUN ofereix una completa de monitorització de bateries de subestacions solució per a subestacions elèctriques, xarxes de transmissió i distribució, centrals elèctriques, serveis industrials i instal·lacions d'energies renovables.

La solució DFUN admet:

• Supervisió en temps real de les cèl·lules individuals de la bateria
• Mesurament de la resistència interna en línia
• Monitorització de la bateria i la temperatura ambient
• Monitorització de voltatge i corrent de cadena
• Alarmes intel·ligents i anàlisi de tendències històriques
• Gestió remota basada en web
• Integració SCADA, Modbus, SNMP i IEC 61850
• Compatibilitat amb Ni-Cd, VRLA, VLA i bateria de liti

Tant si actualitza una instal·lació existent com si dissenya una nova subestació, DFUN ajuda les empreses a identificar abans els riscos de la bateria, reduir els costos de manteniment i millorar la fiabilitat de l'energia de reserva.

Preguntes freqüents

Es pot instal·lar un sistema de control de bateries sense apagar la subestació?

En la majoria de projectes, el sistema de monitorització es pot instal·lar alhora que es minimitza la interrupció de les operacions existents. El pla d'instal·lació ha de seguir els procediments de seguretat elèctrica específics del lloc.

Un sistema pot controlar les bateries Ni-Cd i VRLA?

Sí. Una plataforma professional de monitorització de bateries pot suportar diverses químiques de bateries, incloses les bateries Ni-Cd, VRLA, VLA i de liti.

El control de la bateria en línia substitueix les proves de capacitat?

No. La supervisió en línia proporciona una alerta ràpida contínua, mentre que les proves periòdiques de la capacitat verifiquen la capacitat i el temps d'execució reals de la còpia de seguretat. L'ús de tots dos proporciona informació més completa sobre l'estat de la bateria.

Com redueix el sistema les falses alarmes?

Els llindars configurables, els retards d'alarma, les alertes de diversos nivells i l'anàlisi de tendències ajuden a distingir el deteriorament genuí de les fluctuacions temporals.

Sol·liciteu una proposta de seguiment de la bateria de la subestació

Per recomanar la solució adequada, proporcioneu el tipus de bateria, la tensió de la cel·la, el nombre de cel·les i cadenes, el mètode de comunicació, la plataforma SCADA o d'automatització existent, els requisits d'alarma i l'entorn d'instal·lació.

Poseu-vos en contacte amb DFUN per parlar del vostre projecte i rebre una proposta personalitzada del sistema de monitorització de la bateria de la subestació.