蓄电池在线监测系统范文第1篇

【关键词】 蓄电池 内阻 在线监测

1 引言

近年来，随着阀控式密封铅酸蓄电池（以下简称阀控蓄电池）在电力系统和广电系统的广泛使用，由蓄电池故障而引发的事故时有发生。阀控蓄电池由于特殊的阀控式密封结构，使得我们无法准确掌握蓄电池的健康状况，其“免维护”的这一优点，已经成为电池运行管理中的缺点和难点。在提高电池性能，减少维护工作量的同时，如何快捷有效地检测出早期失效电池并预测蓄电池性能变化趋势已成为蓄电池运行管理的新课题。目前除了核对性放电、测端电压等常规维护检测手段外，随着技术的发展一些新的检测手段孕育而生，蓄电池在线监测这一新检测技术开始逐步运用到电力系统和广电系统。

2 蓄电池在线监测技术研究的现状

近年来，国内外有很多公司在从事蓄电池监测方法的研究工作，生产出了很多蓄电池监测产品，从功能上来说，主要有：监测蓄电池的电压，监测蓄电池的内阻值，监测蓄电池的工作温度等。

美国的Alber公司，生产了世界第一台蓄电池检测设备，代表产品BDS-256/MPM-100蓄电池智能监控系统是利用内阻测试专利技术的高级综合应用。这种系统的独特之处是能对蓄电池存在的任何问题提供早期的预报。

瑞士Lem公司的蓄电池监控系统的优点在于能够在线实时监测电池组中各电池的状态，而不需要离线测量，并且数据可以及时上传到电脑上，及时发现电池组的问题。

台湾群菱生产的BCSU-50C蓄电池监测仪，可随时测量及记录总电压、总电流、各单体电池电压等状况，可通过5-10分钟短时间放电预估电池剩余容量并评估电池优劣，具有蓄电池剩余容量分析的专利技术。

杭州华塑科技有限公司生产的H3G蓄电池在线监测系统，可实时监测蓄电池组状态，确保了系统的可用性，并能对电池故障进行综合分析，定位故障电池，预测电池维护及更换时间。

陕西柯蓝电子有限公司生产的CR-AMS蓄电池在线监测系统，采用公司的专利直流内阻在线测试技术，使测量数据具有较高的准确性，测试过程无须将充电机与蓄电池组断开，不影响直流系统正常运行。

3 已实施蓄电池在线监测系统要点分析

目前，在独山子动力公司水源中心变、东区变、西区变、乙烯总变等16个变电站安装了杭州华塑科技有限公司生产的H3G蓄电池在线监测系统，在两年多的使用过程中，让动力公司获得了最大的安全效益和经济效益，同时也验证了网络环境下的蓄电池在线监测系统的可行性和合理性。

3.1 H3G蓄电池在线监测系统主要组成

3.1.1 监测单元

5.7英寸STN液晶显示，带触摸屏，能显示所有的监测内容，并可查询，通过RS485通信接口与控制单元进行数据交换。

3.1.2 控制单元

控制单元用于站端控制套系统工作，包括数据通讯、控制、智能管理分析功能实现，同时完成与远端计算机交互。控制单元具有人机交换键盘、液晶显示、重要与一般报警指示、数据存储和通信功能。

3.1.3 采集单元

电压数据采集单元用于电池单体电压数据采集，每个单元可以同时采集40节电池电压。通过RS485通信接口与控制单元进行数据交换。内阻单元用于测试电池单体内阻数据，每个单元测试1组蓄电池组（每组电池节数4～200节），通过RS485通信接口与控制单元进行数据交换。

3.1.4 容量单元

容量单元用于对蓄电池组进行自动核对性放电，两组蓄电池组可以共用一个容量单元，通过RS485通信接口与控制单元进行数据交换。满足停止条件后自动停止并记录容量及单体电压数据，无需再携带放电设备。

3.2 H3G蓄电池在线监测系统采集数据

H3G蓄电池在线监测系统采集并自动记录数据有：电池组总电压、单体电池内阻、单体电池电压、蓄电池连接条电阻、浮充电流、充放电电流、核对性放电数据、蓄电池温度、环境温度。

3.3 H3G蓄电池在线监测系统特点

3.3.1 实时监控

7*24小时的预警监控，确保了系统的可用性。

3.3.2 综合管理分析

精准的电池故障综合分析，并定位故障电池，预测电池维护及更换时间。

3.3.3 报警功能

报警可以被分类成重要报警与一般报警。

3.3.4 操作日志记录

可对用户的操作以及自动内阻测试、设备复位等进行记录。

3.3.5 通讯

带有2个串口供第三方监测系统同步监控使用，波特率可设置。支持MODBUS规约与部颁CDT规约；支持 LAN、WAN远程集中管理。

3.3.6 数据保存

站端设备内置大容量存储空间，可以保存单体电压历史记录、组压电流历史记录、单体内阻历史记录、分析报告、操作日志记录、报警记录。

3.3.7 数据导出

所有历史及报警数据可以通过串口导出，并通过专用的软件进行显示、编辑及打印。

3.3.8 模块化

模块化解决方案具备配置的灵活性，可以为任何系统量身定制。

3.3.9 高安全、高可靠性

采样端与通讯端采用光电隔离，内部一体化设计无接线。

3.4 BATTONLINE蓄电池综合管理分析软件

系统软件的稳定性对于整个监测系统的正常运转是非常重要的，在大多数情况下，系统软件需要面临服务器停电或故障、网络故障或前端硬件故障等情况，而解决故障并回复系统正常运转往往需要专业人员花费大量的时间，严重影响系统的正常连续运转。

为了确保系统软件的稳定运行，BattOnline使用了多项领先技术，使系统软件达到了“免维护”的标准。系统软件采用了模块化分布式技术，可以屏蔽某一点的故障而使系统其它部分正常运转，一旦故障恢复屏蔽自动取消。同时支持多台服务器热备份，一台服务器出现故障后另一台继续支持系统运转。而BattOnline系统软件采用的多层构架技术确保了系统的安全性，阻挡可能的恶意攻击。在数据处理能力方面BattOnline有了很大的提高，单服务器可以监测500组的蓄电池组。

软件主要具备以下功能：

（1）远程在线集中监测功能。所有数据集中存储在服务器上，通过IE浏览器访问服务器即可实时查看各个变电站监测数据。

（2）三级报表生成导出功能。可以自动生成班组级、工区级、局级蓄电池运行报表，为蓄电池维护、更换提供依据。

（3）各种报表导出打印功能。可以生成导出各种管理报表，与现有工作接轨，实现日常管理自动化。

（4）历史数据查询功能。至少可以查询1年内的所有电压数据、内阻数据、报警记录、分析报告等。

（5）更直观的显示界面。可以通过数据表格、柱状图、曲线图等方式显示数据，更直观。

（6）远程参数修改功能。可远程修改站端设备参数。

4 已实施蓄电池在线监测系统效果

总之，阀控铅酸蓄电池的充放电是一个复杂的电化学反应，引起蓄电池失效的原因很多，了解阀控铅酸蓄电池的工作原理和失效机理，科学、合理地对阀控铅酸蓄电池进行监测与维护，在安全生产和经济效益上有很重要的意义。

蓄电池综合参数的在线监测管理的运用，可以使维护人员的工作从烦琐的巡检工作变为对蓄电池的性能维护，蓄电池的维护方式从目前的被动方式转到主动方式，在管理上有质的飞跃；

蓄电池在线监测系统可以监测蓄电池的各类工作状态，对于不合理的工况能作出相应报警，避免了对蓄电池的伤害，延长蓄电池的使用寿命；

蓄电池在线监测系统可以监测蓄电池的性能，对于个别性能落后的蓄电池能及时发现，避免了因个别蓄电池性能落后引起电池组连锁损坏；

蓄电池在线监测系统可以监测蓄电池的性能，免了盲目更换蓄电池造成的浪费；

目前蓄电池厂商生产、销售的蓄电池，于各种原因，质量和性能有很大的差异，完善的蓄电池检测手段可以避免采购到性能低劣的蓄电池。

5 结语

伴随着独山子广电事业的不断发展，蓄电池的使用范围将越来越大，数量越来越多，对蓄电池的维护不论是从管理的角度出发还是维护方式的选择，及时推广应用蓄电池在线监测系统还是很有必要的。另外，在蓄电池在线监测系统推广的基础上，我认为，蓄电池组还仍然有必要周期性的采用三类不同深度的放电测试，以达到维护蓄电池完全达到现场使用要求的目的：

（1）完全放电 电池在投运之前应进行一次100%深度的放电，以确认该电池组能满足设计要求。否则，若存在产品本身的质量问题，初次测试到的内阻参数的不准确性、不合格数据的掺入，会影响到后续监测数据分析的准确性，放电前应该充满并在浮充状态保持一定的时间。

（2）中等深度的放电 在运行一段时间（新电池二年周期，运行达四年以上的电池应一年为周期）后，宜进行中等深度指30―50%深度的放电。

（3）周期性的短时放电 根据蓄电池应用场合选取适合的周期，例如3个月。一般短时放电的深度为5%左右。对保持好蓄电池的良好性能状态是有帮助的。

参考文献：

蓄电池在线监测系统范文第2篇

1.1蓄电池远程管理系统结构

如图1所示，蓄电池远程管理系统由PC服务器、监控主机、活化模块、执行机构及放电负载等组成。在正常情况下，管理系统中的活化模块会对电池组中的单体电压做均衡处理，即维护电池电压的均一性。当要进行核对容量时，管理人员可以在服务器上操作，命令监控主机给执行机构发指令，进行容量核对测试。测试完毕，监控主机将会自动处理蓄电池并入系统的操作。整个过程可以远程操作，无需带任何设备到现场。

1.2系统功能

1.2.1活化模块。活化模块负责采集蓄电池组的总电压、单节电池电压、充放电电流等信息，其特殊功能体现在对蓄电池的内阻测试和电压均衡两方面，是系统的重要组成部分。蓄电池的内阻是电池的重要参数，可以间接地反映出电池的质量问题。该系统使用脉冲式的小电流分阶段式放电法来测试电池的内阻，这种测试方法具有测试速度快、精度高、一致性好等优点。通过PC服务器操作界面上的控制键或监控主机上的内阻测试菜单，可以在任意时间或周期性测试蓄电池组中每1节电池的内阻值，并保存测试结果以便查询比较。安装活化模块后，能够实时修正每1节蓄电池的电压。当总电压恒定时，活化模块优先对电压比较低的电池进行充电，当蓄电池电压升高后，电压高的蓄电池电压将会自动下降，直到所有蓄电池电压保持一致，蓄电池组内电压平衡并维持下去。活化模块与蓄电池之间用一对一的采集线以及总电压、电流的采集线连接，所有蓄电池的电流、电压在活化模块中采集处理后，通过RS-485总线传输到监控主机中。监控主机的显示单元可显示出采集到的所有蓄电池电压值，并通过网络传输到PC服务器，由PC服务器处理后，供维护人员查询。

1.2.2放电负载及执行机构。系统监控主机通过执行机构来切换蓄电池的状态，进行蓄电池在线充放电测试，原理如图2。进行蓄电池组充放电测试时，由PC服务器或监控主机发信号给执行机构，执行机构收到控制信号后将a、b开关断开，闭合c开关，蓄电池组脱离系统，并入放电负载中。这时，监控主机处于监控状态，当电池组电压降到设定值时，监控主机将会通过RS-485总线给放电负载发送命令，然后按照已设定的条件进行放电。当达到电池组电压限定下限时，监控主机会发送命令给放电负载，终止放电。蓄电池组放电结束后，监控主机首先打开执行机构的c开关，当电池组电压上升到设定值后将闭合b开关，通过软启动限流电阻R，开始给蓄电池组充电，当蓄电池电压提升以后，监控主机将会闭合a开关，将蓄电池组投入到系统中去。变电站通信系统的备用蓄电池组是由2组蓄电池并联使用，通常对其中1组电池放电测试后进行充电时，另1组未放电的蓄电池组会给已放电的蓄电池组充电。若2组蓄电池的端口电压差较大，则产生的充电电流较大不易控制。本系统在进行放电测试后给蓄电池组充电时，要先进入软启动模块，由限流模块来限制充电电流，彻底解决了蓄电池组之间反灌电流的问题。做蓄电池组放电测试时，电池组没有完全脱离系统，而是通过大功率二极管D给实际负载预留安全通道。在放电过程中，当发生失电故障失电时，监控主机监测到交流系统失电就会立即停止放电，由蓄电池组通过二极管D继续给实际负载供电，有效地消除了放电过程中由于蓄电池组脱离系统而造成事故的风险。将蓄电池远程管理系统集成在目前已建设完成的通信监控平台上，在对变电站通信设备、环境动力等进行远程监视、监控的同时，实现了直流电源系统蓄电池组的在线测试功能。

2蓄电池远程充放电试验分析

通过通信监控平台，利用蓄电池远程管理系统，在内蒙古呼和浩特市供电局监控中心站对台阁牧变电站通信机房2号充电机、1号蓄电池组进行远程充放电试验。图3为系统PC服务器操作界面。

2.1放电试验

1号电池组整组放电过程电流与电压曲线见图4所示。根据DL/T724—2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》[2]对1号蓄电池组进行10h率核对放电，表1列出了1号蓄电池组单体电池在各时间段放电后的部分电压数据。由于本次核对性放电的电池组是台阁牧变电站新建蓄电池，单节电池工况均良好，在试验数据中未发现有明显电压下降、容量不足的情况，故未得到经蓄电池活化后容量恢复的数据变化规律。

2.2充电试验

1号蓄电池组整组充电过程电流与电压曲线如图5所示。根据《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》，对1号蓄电池组进行充电，某一时间段1号电池组充电数据见表2。

2.3充放电试验前后内阻对比测试

1号蓄电池组进行充放电试验前后，分别测试了每节电池的内阻。试验前内阻与试验后内阻的对比见图6，可见蓄电池组进行充放电试验后，单体电池的内阻减小。

2.4均衡活化试验

核对放电后，1号蓄电池组单体电压数据见图7，可见蓄电池组压差为0.043V。充电结束后，蓄电池组在浮充状态下，开始对1号蓄电池组进行均衡活化试验，均衡4h后单体蓄电池电压数据见图8，可见蓄电池组压差已减小到0.006V。

2.5测试结论

在呼和浩特供电局监控中心站安装的蓄电池远程监控系统，可直观显示动态直流系统模拟图，能够实时显示充电机运行状态、单体电压、内阻、温度等信息，可实时查看报警信息，具备历史数据、曲线报表的打印功能。通过对1号蓄电池组进行的远程充放电及均衡活化试验，得出以下结论：（1）蓄电池远程管理系统能够远程监控蓄电池的充放电过程；（2）系统可以在充放电过程中，在线监测蓄电池的电压、电流，并且自动生成维护报表；（3）系统可以在线测试蓄电池内阻，为维护人员对电池容量判断提供参考；（4）系统可以在线均衡活化蓄电池，使单体蓄电池电压保持一致性，从而延长蓄电池的使用寿命。

3结束语

蓄电池在线监测系统范文第3篇

关键词:ZigBee技术;UPS;电池监视管理系统;MC13213

中图分类号:TN929文献标识码:A

文章编号:1009-2374 (2023)19-0052-02

1UPS中电池监视管理系统概述

本文中的电池监视管理系统是针对UPS中的电池组管理的应用。UPS是Uninterruptible Power Supply的简称,即不间断电源系统,是能够持续、稳定、不间断向负载供电的一类重要电源设备。当停电时UPS能够接替市电持续供应电力,通过对蓄电池组逆变来提供动力来源。由于需对UPS中电池运行状态进行实时了解,出现了电池监视管理系统。该系统作用是实时监控UPS中蓄电池组的电压、电流以及温度。

本文首先分析公司现有电池监视管理系统,发现系统中存在的不足,设计并实现了采用ZigBee无线技术方案的UPS电池监视管理系统。该系统解决了原有系统中的缺陷,提高管理效率以及系统的智能化水平。

2铅酸蓄电池概述和ZigBee技术介绍

2.1蓄电池简介

铅酸蓄电池在1859年由普兰特(G.Plante)发明,其没有充放电记忆效应,具有良好的可逆性,并具特性平稳、容量大、承受冲击负荷能力强、工作温度范围宽、价格低且可回收的优点。UPS中所采用的电池皆为阀控式免维护铅酸蓄电池,其作为电池工作模式下的核心动力源,蓄电池的好坏直接影响电池模式下UPS的正常工作,因此如何选用、使用和维护蓄电池,是值得每一位UPS使用者关心的事情。

提供高性能的电池组能够为UPS寿命的延长提供基本的保障,但即使有高性能的动力蓄电池仍然需要对电池供电系统进行监控和管理,电池管理系统使蓄电池组更高效地工作,同时抑制蓄电池因单体电池不一致性造成使用寿命缩短的问题。

2.2ZigBee技术介绍

ZigBee是ZigBee联盟制定的一种低速率无线个人区域网络LR-WPAN(Low Rate Wireless Personal Area Network)标准。基于ZigBee技术的无线传感器网络具有组网灵活、配置快捷、稳定性好、带宽高等优点,这些特点使其很适合应用于工业测控网络中。

ZigBee是基于网络底层802.15.4的短距离数据通讯网络协议,该技术的整体协议架构如图1所示:

ZigBee技术具有统一的技术标准,当协议发展到2007版时,各层协议都已经趁于完善。ZigBee网络适用于区域范围内的网络覆盖,可通过网关等设备与以太网/GPRS网络实现无缝连接,完美实现低成本远程监控等应用。

3UPS中现有电池监视管理系统的分析

3.1现有电池监视管理系统的结构

公司现有二代UPS电池监视管理系统是基于PC机的集中监视管理系统。图2为公司现有电池监视管理系统――Enerbatt-pro蓄电池监视系统的系统结构图:

Enerbatt-pro蓄电池监视系统中,各节蓄电池单元与主控机间使用串行RS485接口来实现数据通信。采集到的电压、电流及温度的数据通过配线串行发送给主控机,主控机再经RS232接口与PC通讯。

3.2现有电池监视管理系统的不足

公司现有二代UPS电池监视管理系统在市场实际销售中,客户对于系统安装以及售后维护有很大意见。原因在于Enerbatt-pro蓄电池监视系统的初次安装极其繁琐,需指定特派工程师上门为其安装配线,并且在安装后,电池组位置强行固定,无法再分布改变电池组的位置,无法再对新增配置的电池组进行管理。

该系统现场布线很多,监测量易受长线干扰,运行维护成本高,故障率较高,无法摆脱通讯线缆的束缚。对于距离较远的分布式电池组的监测,很难给出良好的解决方案。鉴于上述原因,结合蓄电池生产实际,本文提出基于ZigBee无线传感器网络的电池监视管理系统的方案。

4系统设计

4.1系统总体框图

本系统的被测量定为蓄电池的充放电电压、电流和温度。

电池监视管理系统用于定为蓄电池的充放电电压、电流和温度,并将数据实时传输到PC的界面显示,实时监视电池各项性能参数。系统包括:终端节点、协调者和上位机程序。

终端节点:带有ZigBee无线模块,能够采集蓄电池的充放电电压、电流和温度,并且按照一定协议通过ZigBee无线将数据发送给协调者。

协调者:带有ZigBee无线模块,与PC通过RS-232串口方式连接,接收多个终端节点无线发送的数据并且通过串口发送到PC上位机。

上位机程序:通过串口接收协调者的数据,以图形化的方式直观显示电池电压、电流和温度的实时曲线。

每一节(组)蓄电池安装一个终端节点,作为ZigBee网络的设备数据采集节点运行。网络协调者与终端节点组成无线网络,负责收集所有蓄电池的监测数据,这样就组成了一个星形结构的ZigBee网络,转发终端节点的无线数据给PC方。PC方通过RS-232串口与网络协调器相连。

4.2系统硬件设计

根据系统要实现的功能需求,在硬件平台方案的选择上,采用Freescale公司提供的HCS08核与2.4GHz射频前端相结合的一体化芯片MC13213以及AD参数监测模块。

MC13213是Freescale公司推出的一款SoC芯片,它主要由微处理器和射频模块两部分组成。微处理器采用8位的HCS08内核,集成了1个SPI接口、1个8路的8/10位A/D转换器、2个TPM模块、2个SCI接口、2个I2C和1个8路的KBI接口。射频模块的工作频段是2.4GHz,通过SPI总线与处理器通信。UPS中的蓄电池的电压、电流和温度这三个监测参数可以通过搭建采集电路转换为满足MC13213的ADC输入通道要求的电压信号,由MC13213将被测的模拟信号转换为内部MCU可处理的数字信号。终端数据采集节点硬件框图如图3所示。

4.3系统软件设计

本系统采用的开发环境为飞思卡尔公司的CodeWarrior IDE 6.2和微软的Visual Basic 6.0,MCU方程序使用C语言。软件主要功能是从协调器接收系统各节点采集的数据并存储,通过人机接口界面对网络参数设置,对节点进行数据采集。终端节点的程序流程图如图4所示,其中A/D采样数据为电池的电压、电流以及温度。协调者的程序流程图如图5所示:

5结语

本文是ZigBee技术在电源系统控制中的一个应用实例。通过公司原有的电池监视管理系统在市场实际运作中发现的问题,针对其不足之处提出了ZigBee无线传感器进行实时监控。采用ZigBee技术设计的系统解决了原管理系统的不足,提高了系统运行的灵活性和可靠性,降低了生产和维护成本,方便客户端的安装使用,满足了客户对产品的要求。

参考文献

[1] 孙会祥.基于ZigBee技术的蓄电池检测系统的设计[J].山东轻工业学院学报,2009,23(3).

[2] ZigBee Alliance: ZigBee Specification[EB/OL].,2009-12-30.

[3] Freescale Semiconductor: MC1321x Datasheet[EB/OL].,2009-12-08.

[41] 王宜怀,刘晓升.嵌入式应用技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2005.

蓄电池在线监测系统范文第4篇

关键词：电站直流系统 调试 理论与实践

中图分类号：F407文献标识码： A

1概述

宁德核电站常规岛直流系统分110VDC、220VDC两部分，本文着重以110V直流系统的调试进行阐述。110V直流系统由充电机柜2面、控制柜2面、馈线柜6面，蓄电池巡检仪3套及蓄电池52只构成。系统设计两套整流充电装置、双母线供电，1#充电机给Ⅰ段母线供电，Ⅰ段母线通过断路器与蓄电池组连接，2#充电机给Ⅱ段母线供电，Ⅱ段母线与负荷连接，Ⅰ段母线与Ⅱ段母线通过母联开关连接。正常运行时，由充电机经控制柜给下游负荷供电，蓄电池只承担瞬态尖峰负荷。一台充电及故障时另一台自动承担系统全部负荷。充电机电源由分属A、B列的380V交流配电盘供电。当两套充电机故障或A、B列电源均丧失时，蓄电池能给全部负荷至少供电1小时。控制柜设有集中监控器及绝缘检测仪。系统设有高低压监测、母线绝缘监测、蓄电池回路监测装置。110V直流系统主要为核电站常规岛设备的监测、保护、测量、控制装置及模拟量控制装置提供电源。

2基本结构及原理

2.1 蓄电池

蓄电池采用德国HOPPECKE公司生产的型号为6 OPZS 420/2V的富液式铅酸蓄电池。设计容量420Ah，110V直流系统包括52个单体电压为2V的蓄电池。在放电过程中，负极的铅（活性物质）以及正极的二氧化铅被转变为硫酸铅。硫酸以硫酸根离子的形式参加反应的，并生成水，放电过程中硫酸被稀释，密度降低。充电过程，与此过程相反。化学反应式［1］如下：

Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 +2H2O

2.2 充电机

充电机采用深圳奥特迅ATC115M50Ⅲ 充电模块，充电模块采用（4+1）冗余方式供电，即在用4个模块满足充电器的额定电流（即：电池组的充电电流和最大经常性负荷）的基础上，增加1个模块热备份。[2] 原边检测控制电路监视交流输入电压，实现输入过压、欠压、缺相保护功能及软启动的控制；辅助电源为整个模块的控制电路及监控电路提供工作电源；EMI输入滤波电路实现对输入电源作净化处理，滤除高频干扰及吸收瞬态冲击；软启动部分用作消除开机浪涌电流；三相交流输入电源经输入三相整流、滤波变换成直流，全桥变换电路再将直流变成高频交流，高频交流经主变压器隔离、全桥整流、滤波转换成稳定的直流输出；信号调节、PWM控制电路实现输出电压、电流的控制及调节，确保输出电源的稳定及可调整性；输出测量、故障保护及微机管理部分负责监测输出电压、电流及系统的工作状况，并将电源的输出电压、电流显示到前面板，实现故障判断及保护。充电模块工作原理图如图1：

图1 充电模块工作原理图

Fig.1 Charging module schematic diagram

2.3 绝缘检测设备

绝缘监测设备采用深圳奥特迅WJY-3000AF微机型绝缘监测仪作为主机，附有CT采集模块及绝缘监测电流变送器作为漏电流采集转换，母线绝缘监测采用平衡电桥检测法[3]，原理示意图如图2，R1、R2为主机内2个阻值相同的对地分压电阻，其母线对地电压V1、V2，RX、RY为接地电阻，当RX=RY=∞时，系统无接地，此时V1=V2=55V。当系统单端接地时，通过，得到接地电阻RX或RY。支路绝缘监测采用直流法[4][5],无需注入交流信号，每个回路抽屉配有直流有源CT，当出现接地时，电流变送器将直流漏电流变换为0-5V或4-20mA电信号，送至主机计算绝缘电阻，并巡检出故障支路，方便现场人员查找。

图2 平衡电桥检测法示意图

Fig.2 Balanced bridge detection schematic diagram

这里特别指出，电站直流系统为不接地系统（IT系统），若出现单点接地，不会出现大电流造成开关跳闸，因此系统允许短时间内单点接地运行，需尽快查找并消除故障，否则出现两点接地故障时，易造成负荷继电保护信号、自动装置误动或拒动作，对整个电站的安全构成威胁。

3 直流系统调试

电站直流系统安装结束后需要进行交接试验，调试前需检查交接试验报告合格，同时确保蓄电池室通风和洗眼器可以投运使用[6]。

3.1 充电机柜和控制柜部分

3.1.1 基本检查

检查要点［7］：

1）铭牌参数；

2）外观及接线检查；

3.1.2电气检查

检查要点：

1）接地连接性试验，使用QJ44双臂电桥对非带电金属部位和盘柜接地线间电气连接的连续性检查，电阻值须小于0.1Ω，记录试验数值。

2）绝缘检查，核对设计图纸，将避雷器、浪涌吸收器、熔断器、充电机进线出线、指示灯、回路空开、母联开关全部断开，使用兆欧表（500V档位）分别测量直流母线、充电机柜交流输入电源端子、充电机柜直流输出端子对地绝缘，要求绝缘电阻R>10MΩ[8]，记录数值。

3）断路器保护功能检查

检查断路器电磁保护、热保护跳闸设定值与设计或厂家给定的值相符；在回路断路器辅助接点的输出端子，验证反映位置和故障状况的信号正确，做好记录。

基本检查前应做好安全措施，确认系统上游电源开关及蓄电池充电开关在断开挂锁位置。

3.1.3 集中监控器、充电机及绝缘监测仪检查

3.1.3.1参数检查

将集中监控器、充电模块及绝缘监测仪接入试验电源，检查并记录监控器的设置参数，与设计或厂家给定的值相比较，并调整到一致并做记录。

3.1.3.2回路及功能检查

现场模拟各回路所有工况，集中监控器、充电模块及绝缘监测仪会出现相应控制及报警功能。

1）集中监控器功能调试

（1）系统信号、报警保护功能检验

依据设计院图纸现场短接系统信号监测回路端子，模拟交流故障、充电机故障、蓄电池欠压、母线电压异常、熔丝故障、馈线故障、绝缘故障、监控器故障、绝缘监测仪故障、蓄电池放电报警、蓄电池强充电信号、直流系统故障时监控器发声报警并显示相应画面，并有干接点输出至DCS画面报警，做记录。

（2）显示及监测功能检查

核对集中监控器对变送器采集的各种模拟量的显示正常，如直流母线电压电流、蓄电池充放电电压电流、充电机输出电压电流等，显示值与外部表计测量值的差值应不大于±5％[9]，做记录。

（3）对充电机和蓄电池的管理功能检查

依据使用说明书，通过监控器面板设置，依次模拟手动/自动调压功能、手动/自动限流功能、手动浮充/均充/强充功能，考虑现场环境温度补偿，充电机的充电电压整定误差不超过±0.5%[9]，做记录。调试强充功能时，必须将直流母线Ⅰ母与Ⅱ母之间的联络开关断开。

自动浮转均定时功能检查[8]：

正常运行期间，充电器提供直流电源消耗，对蓄电池进行浮充。长期连续浮充运行超过设定时间（出厂设定为3个月）或交流电源故障，蓄电池放电超过6min,系统自动启动均充。

现场调试时需要模拟这种工况，针对第一种情况修改时间设定为1h进行试验，充电器自动转入均充，做记录；针对第二种情况现场断开两路交流电源，蓄电池开始放电报警信号触发（放电电流>1A）超过6min，来电后充电器自动转入均充模式，做记录。

自动均转浮充延时功能检查[8]：

均充充电时，当充电电流小于4.2A（0.01C10） 1~3小时（试验时设定延时为3min）后，充电器应自动转入浮充电状态。自动均充充电曲线见图：

图3 自动充电曲线图

Fig.3 Automatic charging graph

（4）强充时母线过电压保护功能

充电模块在监控器中控制在充电状态，此时模块的均充灯亮，当母联开关闭合时，按下强充按钮，充电器处于均充状态；充电模块在监控器中控制在充电状态，此时模块均充灯亮，只有断开母联开关，按下强充按钮，充电器才能处于强充状态。

2）充电机性能调试[8]

（1）稳压精度及纹波系数试验

试验接线图：

图4 稳压精度试验接线示意图

Fig.4 Stabilized voltage precision test connection schematic diagram

1PV――交流输入电压测量表；2PV――直流输出电压测量表；1PA――直流输出电流测量表；K1――三相调压器控制开关； K3――负载开关；

试验方法如下：

充电装置在浮充电(稳压)状态下，调节三相调压器使交流输入电压在额定值的-10%～＋10%范围内变化，输出电流在0％～100％额定值范围内变化，输出电压在浮充电调节范围内的任一数值上能够保持稳定[8]。纹波系数是取直流电压中脉动量峰值与谷值之差(峰-峰值)的一半，与直流电压平均值之比。其稳压精度≤±0.5%，纹波系数≤0.5%。现场试验选取0.9 Un、1.0 Un、1.1 Un作为直流输出电压整定值，用LR-CDCF直流电源综合特性测试仪计算得出充电模块稳压精度和纹波系数。数据记录见附录。

（2）稳流精度试验

采用LR-CDCF直流电源综合特性测试仪进行稳流精度试验，试验接线图与上图一致。

试验方法：

充电装置选择在稳流充电（均充）工作状态。调节三相调压器（或使用充电装置特性测试仪）使交流输入电压在额定值的-10%～＋10%范围内变化，负荷电流在20％～100％范围内的任一数值保持稳定[8]，其稳流精度≤±1.0%。现场试验选取20%In、50%In、100%In作为直流输出电流整定值，用LR-CDCF直流电源综合特性测试仪计算出稳流精度。数据记录见附录。

（3）均流性能试验

将高频开关电源所有模块的输出电压均整定在浮充电压调节范围内同一数值上，所有模块全部投入，在浮充电（稳压）状态下运行。现场试验将充电机带上部分负载，测量各模块输出电流，并计算其均流不平衡度，其值应不大于±5%。

计算公式：均流不平衡度=100%×（模块输出电流极限值―模块输出电流平均值）/模块的额定电流值。[8]记录数值并计算不平衡度。

3）绝缘监测设备检查[8]

接地报警及定位功能试验：

在直流母线或支路接上可调电阻箱ZX-25a，调节极低阻（小于7kΩ）并接地[3]，绝缘监测仪反映直流正、负母线或支路的对地电压值，同时发出绝缘故障报警，集中监控器有相应的报警。现场试验接地电阻6.8KΩ为整定值，母线对地电阻测量精度≤2%，支路不超过整定值的10%。数据记录见附录。

试验前确保所有抽屉在工作位置，因为CT变送器布置在抽屉内部且工作电源取自支路正负极，这样绝缘检测仪才能巡检到每个回路。

3.2 蓄电池检查

3.2.1 基本检查

1)铭牌及外观检查[1]；

2）电气检查

（1）每个蓄电池电解液在液位参照线之间；

（2）蓄电池连线检查及绝缘检查

使用兆欧表测量蓄电池组正/负极对地的绝缘电阻，测量结果要＞10MΩ。

3.2.2 蓄电池充电试验

蓄电池组的性能与使用寿命取决于初次充放电的效果,蓄电池组初次充放电要达到蓄电池额定容量的95%,初次充放电能否到达这一要求,充电方法和充电设备的性能是主要因素。

初充电是指新电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电[8]。初次充放电试验结果现场可参考制造厂家出厂试验报告。

在现场对蓄电池进行第一次充电，按制造厂家的使用说明书进行充电[10]，设置充电程序，采用恒流充电方式，充电电流为0.05C10 A, 充电期间，定期检查电解液的温度和密度（间隔2小时），电解液温度超过允许温度后，应及时降低电压或减小电流，避免电池过热。充电结束标志为电解液密度、电压连续4小时以上保持稳定，电解液密度为1.24±0.01g/cm3（20℃时），单节蓄电池电压达到2.18-2.33VDC[10]。做好数据记录。

3.2.3容量试验C10

额定容量（Ah）用C10表示，在环境温度20℃，以电流0.1 C10的倍率放电10小时，每个蓄电池的最终电压不低于1.8V[9]，容量检查的对象是满充且没有连接充电器和负荷的蓄电池，真实容量计算为放电电流和时间的乘积[9]。

现场试验时将蓄电池组与放电仪TORKEL840连接，以0.1C10＝42A作为放电电流，设置放电试验程序。放电期间定期检查电压，特别是电解液的密度及温度（间隔2小时），测量蓄电池连接压降，记录数值。相邻单节蓄电池之间的连接压降应小于8mV；蓄电池列间长电缆连接的压降应小于30mV。

蓄电池放电终止条件[9]：蓄电池组单节电压低于1.80VDC；蓄电池组端电压低于1.80×52=93.6 VDC；单节蓄电池电解液密度低于1.10 g/cm3 (20℃)；

试验完成后记录放电时间和放电容量,计算公式：Cn=In*Tn [9]，若放电开始时电解液的温度不是基准温度20℃，则用下式对容量进行修正：C10=Cn/[1+Z(t-20)]；[8]

对蓄电池放电的要求是，在放电10小时后，放电容量应大于95% C10，经容量修正，计算Cn=462.03AH，试验结果合格。

4结语

总之，直流系统是电站的重要控制、信号、动力电源，对其安全运行中起着重要作用，投运前的调试试验显得尤为关键。清楚设备工作性能原理，严格执行直流系统技术规程、标准及调试试验的方法对现场调试起到很大作用。本文是依据核电站直流系统的调试经验对直流系统调试工作进行阐述，对电站直流系统调试工作有一定的指导作用。

参考文献

[1] 谢天宇等，《火力发电厂电气设备启动调试运行与故障诊断检修技术手册》，银声音像出版社，2004；

[2] 黄念慈，黄山，电站直流电源系统的新技术，电工技术，2000，1：7-8；

[3] 冯卓明，游大海，直流系统接地检测方法比较，电测与仪表，1997，34（5）：27-30；

[4]贾秀芳，赵成勇，李黎，等。直流系统绝缘监测综合判据，电力系统自动化，1999,23（16）：47～49；

[5] 费万民，张艳莉，吴兆麟，电力系统中直流接地电阻检测的新原理，电力系统自动化，2001，25(6):54～56；

[6] 《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T 5044-2004；

[7]《福建省电力有限公司直流充电装置检验规程》 2023-10；

[8]《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》DL/T 724-2000；

[9]《电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求》 GB/T 19826-2005 ；

[10] OPZS系列固定用防酸式铅酸蓄电池使用说明；

作者简介

蓄电池在线监测系统范文第5篇

关键词： 热电厂直流系统充放电蓄电池改造方案

中图分类号： F407 文献标识码： A

一、前言

热电厂中，直流系统在正常情况下为控制信号、继电保护、自动装置、断路器跳合闸操作回路等提供可靠的直流电源；发生交流电源断电事故状况下为事故照明、不停电电源（UPS）和直流等提供电源。直流系统的可靠运行对热电厂的安全运行起着至关重要的作用。

二、直流系统存在的问题

改造前热电厂其中一组蓄电池OPZS型出现故障不能使用，两台充电柜故障，只有一组蓄电池、一台充放电柜工作，单母线并列运行；直流配电屏老旧，且采用刀闸、瓷插保险控制；UPS电源直流输入采用200AH蓄电池，由充电机切换充电，操作繁琐。整个热电厂直流系统运行安全性低，稳定性较差，运行方式少，设备陈旧，自动化水平低，无法满足远方监测和控制的要求，急需进行优化升级改造。

三、直流系统改造方案

（一）方案概述

增加两台充电机、一组蓄电池，更换直流配电屏，用四块馈线屏替代原来配电屏，增加一块母联屏，充电设备采用高频开关电源。运行方式采用单母线分段运行，一台充电机带一组蓄电池一段母线，原充电机备用和做放电试验用。将UPS蓄电池拆除，直接接入直流母线，容量增大，节省蓄电池投资费用。增加在线直流接地选线装置，便于直流接地的查找。改造后，系统优化，操作简洁，运行安全稳定。

（二）主要设备选型

主要设备均采用国内较为先进的装置，且满足热电厂的现实情况。

1.蓄电池放电装置采用SD-BDL220型。该装置对电池恒流放电，能实时测试、存储和显示蓄电池电压、放电电流、放出容量等放电信息。通过RS232通信接口，可连接后台计算机，运行配套后台管理软件，实时、直观、全面显示放电数据和曲线，简便、快捷地判断电池性能的好坏，集合了蓄电池放电、检测、控制和管理等功能。

2.馈电屏、充电屏、联络屏采用DF0210A大容量直流电源系统。该系统采用高频开关技术的整流模块及触摸屏式监控单元，系统具有高效率、大容量、易操作、易维护等优点。具有宽交流输入电压范围可达323V—437Vac，模块冗余并联即N+1并机冗余，提高了系统的运行可靠性。

3.接地检测装置采用了SD-JD01微机直流系统接地检测仪。该装置采用平衡桥和不平衡桥结合的原理完成直流母线的监测，不对母线产生交流活直流干扰信号，不会造成人为绝缘电阻下降；利用电流差原理，对因支路接地产生的对地漏电流进行在线无接触测量，可实现接地故障支路的选线定位。主要运行参数：监测路数为1—96路之间任选；运行方式为计算机自动巡检，连续运行；巡测间隔为1秒/通道；配置规格为基本32路，最大96路；工作电源为DC220V活DC110V；电源功耗小于60W。

（三）主要改造工作

1.将原800AH蓄电池更换为新800AHOPZS型蓄电池；

2.增加两台新充电柜，分别安装在原1#、2#充电柜处；

3.拆除200AH蓄电池组和3#充电柜，将UPS系统直流输入接入直流I段母线；

4.改造后的主母线运行方式为双母线分段运行，1#充电机浮充一组800AH蓄电池组带直流I段母线，2#充电机浮充另一组800AH蓄电池组带直流II段母线，两段母线之间设联络开关。

5.拆除原有旧配电屏，更换6块新直流屏，4块直流配电屏，一块联络屏，一块事故照明屏。

6.安装直流接地选线和直流接地检测装置各一套。

改造后系统简图见图一：

图 一

四、改造后直流系统的使用情况

直流系统改造后，运行状况良好，直流接地均能准确判断。这套系统功能较全，整流模块化，可扩展增容，整体代表了国内较为先进的水平，值得在发电厂和变电站进行推广。其主要技术创新点有以下几方面：

（一）实现了直流系统母线电压的远传监控

通过双绞线实现了远传功能，将DF0241-FC-DL主控制器采集的数据上传到电气监控系统DF1800中，包括母线电压、充电电流、绝缘电阻等数据，便于实时监控直流系统，大大提高了自动化程度和安全稳定性。

（二）直流馈出线接地选线

每一段母线上配置一台SD-JD01A微机直流系统接地检测仪一台，在线监测每一回路的接地电阻，处理直流接地故障快速方便，使直流系统安全运行。