Monitoraggio della batteria della sottostazione: rilevamento tempestivo dei guasti, funzionamento sicuro e facile integrazione

Le sottostazioni moderne dipendono da sistemi di batterie CC per azionare relè di protezione, interruttori automatici, apparecchiature SCADA, sistemi di comunicazione e illuminazione di emergenza durante un'interruzione di corrente. Se una cella debole si guasta, l'affidabilità dell'intera stringa di batterie potrebbe essere compromessa.

Un sistema di monitoraggio della batteria della sottostazione fornisce una visibilità continua sulle condizioni della batteria. Monitorando ogni cella e stringa di batteria in tempo reale, le utility possono rilevare i primi segni di deterioramento, ridurre le ispezioni manuali e prevenire interruzioni impreviste dell'alimentazione CC.

Perché il monitoraggio della batteria della sottostazione è importante

Le batterie delle sottostazioni spesso rimangono in carica di mantenimento per molti anni. Durante questo periodo possono svilupparsi invecchiamento, corrosione, collegamenti allentati, problemi di ricarica e sbalzi di temperatura senza sintomi evidenti.

L'ispezione periodica fornisce solo un'istantanea delle condizioni della batteria. In confronto, un monitor online della batteria della sottostazione funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e identifica i cambiamenti anomali prima che incidano sulle apparecchiature critiche.

Il monitoraggio continuo aiuta le utility:

• Rileva precocemente le cellule deboli o in deterioramento
• Previene guasti ai relè di protezione e agli interruttori automatici
• Ridurre il carico di lavoro delle ispezioni manuali di routine
• Migliorare la sicurezza del personale e delle attrezzature
• Supporta la manutenzione della batteria in base alle condizioni
• Aumentare l'affidabilità del sistema CC della sottostazione

Rischi comuni nei sistemi di batterie CC non monitorati

I guasti alle batterie di solito si sviluppano gradualmente anziché verificarsi senza preavviso. Un affidabile sistema di monitoraggio delle batterie CC è in grado di identificare molti di questi problemi attraverso le tendenze di tensione, resistenza, temperatura e corrente.

I rischi comuni includono:

• Invecchiamento della batteria e perdita di capacità
• Maggiore resistenza interna
• Squilibrio della tensione cellulare
• Collegamenti terminali allentati o corrosi
• Temperatura anomala della batteria
• Anomalie del caricabatterie o della corrente fluttuante
• Corrente di ondulazione e squilibrio delle stringhe

Senza un monitoraggio continuo, queste condizioni potrebbero rimanere nascoste finché non viene utilizzata la batteria durante un'emergenza.

Monitoraggio batterie Ni-Cd e VRLA

Le sottostazioni elettriche utilizzano comunemente batterie al nichel-cadmio (Ni-Cd), al piombo-acido regolate da valvola (VRLA) o batterie al piombo-acido ad acido libero. Ogni sostanza chimica richiede una strategia di monitoraggio adeguata.

Monitoraggio della batteria Ni-Cd

Il monitoraggio delle batterie Ni-Cd dovrebbe concentrarsi sulla tensione delle singole celle, sulle condizioni di carica, sulla temperatura, sulle tendenze di invecchiamento legate all’elettrolito e sulle prestazioni delle stringhe. Poiché le variazioni della resistenza interna possono essere meno pronunciate rispetto alle batterie VRLA, le tendenze della tensione e della carica a lungo termine sono particolarmente importanti.

Monitoraggio della batteria VRLA

Il monitoraggio della batteria VRLA si concentra in genere sulla tensione della cella, sulla resistenza interna, sulla temperatura, sulla corrente di carica e sul degrado della capacità. Una tendenza in aumento della resistenza interna può fornire un allarme tempestivo sull'invecchiamento della batteria e sulla ridotta capacità di backup.

Una soluzione flessibile per il monitoraggio delle batterie delle sottostazioni dovrebbe supportare batterie Ni-Cd, VRLA, VLA e al litio su un'unica piattaforma.

Cosa dovrebbe misurare un monitor della batteria di una sottostazione?

Un sistema efficace dovrebbe monitorare sia le singole celle che l’intera stringa di batterie. I parametri più importanti includono quanto segue.

Voltaggio delle celle

Il monitoraggio continuo della tensione delle celle rileva celle deboli, sovraccarico, sottocarica e squilibrio di tensione. Anche una piccola deviazione può indicare un guasto in via di sviluppo.

Temperatura della batteria

La temperatura elevata accelera l'invecchiamento della batteria, mentre una temperatura irregolare può indicare una scarsa ventilazione, problemi di ricarica o celle difettose. Gli allarmi di temperatura in tempo reale aiutano a prevenire danni termici.

Resistenza interna

La resistenza interna è uno degli indicatori più utili del deterioramento della batteria. Il monitoraggio dell'andamento può rivelare l'invecchiamento molto prima che la perdita di capacità diventi evidente durante un test di scarica.

Tensione e corrente di stringa

La tensione della stringa, la corrente fluttuante, la corrente di carica/scarica e la corrente di ondulazione forniscono informazioni preziose sulle prestazioni del caricabatterie e sulle condizioni generali della batteria.

Condizioni del terminale e della connessione

Terminali allentati o corrosi possono causare cadute di tensione e riscaldamento localizzato. Il rilevamento di una resistenza anomala della connessione consente ai team di manutenzione di correggere questi problemi prima che diventino rischi per la sicurezza.

Integrazione con SCADA e Automazione delle Sottostazioni

Le utility spesso necessitano che i dati della batteria siano disponibili tramite SCADA, EMS, DCS o piattaforme di gestione della rete esistenti. Un moderno sistema di monitoraggio delle batterie per le utility dovrebbe quindi supportare i protocolli di comunicazione industriale standard.

Le opzioni di integrazione comuni includono:

• ModBus RTU
• ModBus TCP/IP
• SNMP
• CEI 61850
• API REST

Il monitoraggio delle batterie IEC 61850 è particolarmente prezioso per le sottostazioni digitali perché semplifica la comunicazione con dispositivi elettronici intelligenti e sistemi di automazione delle sottostazioni.

Considerazioni chiave per la distribuzione del sistema

Prima di selezionare un sistema di monitoraggio della batteria della sottostazione, gli ingegneri dovrebbero confermare le seguenti informazioni di progetto:

• Chimica della batteria e tensione nominale delle celle
• Numero di celle e stringhe di batterie
• Configurazione del caricabatterie e del sistema DC
• Parametri di monitoraggio richiesti
• Disponibilità di comunicazione RS485, Ethernet, fibra o 4G
• Requisiti di integrazione SCADA, EMS, DCS o IEC 61850
• Ambiente di installazione interno o esterno
• Requisiti di posta elettronica, SMS e allarmi della piattaforma

I sensori di monitoraggio devono essere installati senza interrompere il normale funzionamento della batteria, quando possibile. È inoltre necessario considerare il percorso dei cavi, l'isolamento, la compatibilità elettromagnetica e le procedure di sicurezza elettrica.

Allarmi intelligenti e manutenzione predittiva

Un sistema professionale dovrebbe fornire più che semplici dati grezzi. Allarmi multilivello, tendenze storiche e report automatizzati aiutano gli ingegneri a capire quale cella è anomala, quanto velocemente si sta deteriorando e quando è necessaria la manutenzione.

Le funzioni utili includono:

• Allarmi di cella e stringa in tempo reale
• Analisi dell'andamento di tensione, temperatura e resistenza
• Identificazione delle cellule deboli
• Riepiloghi sullo stato della batteria
• Storico allarmi e report di manutenzione
• Gestione remota multisito

Ciò consente ai servizi pubblici di passare dalla sostituzione programmata alla manutenzione basata sulle condizioni, riducendo le visite in loco non necessarie e i costi di sostituzione della batteria.

Soluzione per il monitoraggio delle batterie delle sottostazioni DFUN

DFUN fornisce una completa per il monitoraggio delle batterie delle sottostazioni soluzione per sottostazioni elettriche, reti di trasmissione e distribuzione, centrali elettriche, servizi industriali e impianti di energia rinnovabile.

La soluzione DFUN supporta:

• Monitoraggio in tempo reale delle singole celle della batteria
• Misurazione online della resistenza interna
• Monitoraggio della batteria e della temperatura ambiente
• Monitoraggio della tensione e della corrente di stringa
• Allarmi intelligenti e analisi dei trend storici
• Gestione remota basata sul Web
• Integrazione SCADA, Modbus, SNMP e IEC 61850
• Supporto per batterie Ni-Cd, VRLA, VLA e al litio

Che si tratti di aggiornare un'installazione esistente o di progettare una nuova sottostazione, DFUN aiuta le società di servizi pubblici a identificare tempestivamente i rischi legati alla batteria, ridurre i costi di manutenzione e migliorare l'affidabilità dell'alimentazione di backup.

Domande frequenti

È possibile installare un sistema di monitoraggio delle batterie senza spegnere la sottostazione?

Nella maggior parte dei progetti, il sistema di monitoraggio può essere installato riducendo al minimo le interruzioni delle operazioni esistenti. Il piano di installazione deve seguire le procedure di sicurezza elettrica specifiche del sito.

Un sistema può monitorare sia le batterie Ni-Cd che quelle VRLA?

SÌ. Una piattaforma professionale di monitoraggio delle batterie può supportare più tipologie chimiche di batterie, tra cui batterie Ni-Cd, VRLA, VLA e al litio.

Il monitoraggio online della batteria sostituisce il test di capacità?

No. Il monitoraggio online fornisce avvisi tempestivi continui, mentre i test periodici della capacità verificano la capacità e il tempo di esecuzione effettivi del backup. L'utilizzo di entrambi fornisce informazioni più complete sullo stato della batteria.

In che modo il sistema riduce i falsi allarmi?

Soglie configurabili, ritardi di allarme, avvisi multilivello e analisi delle tendenze aiutano a distinguere il reale deterioramento dalle fluttuazioni temporanee.

Richiedi una proposta di monitoraggio della batteria della sottostazione

Per consigliare la soluzione giusta, fornire il tipo di batteria, la tensione delle celle, il numero di celle e stringhe, il metodo di comunicazione, lo SCADA esistente o la piattaforma di automazione, i requisiti di allarme e l'ambiente di installazione.

Contatta DFUN per discutere del tuo progetto e ricevere una proposta personalizzata per il sistema di monitoraggio delle batterie delle sottostazioni.