蓄电池在线均衡活化资料.doc

一、目的和意义 蓄电池是电力系统必备的后备电源,是设备运行中的最后一道防线。现有蓄电池组运行，从技术上讲存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组在充电和放电时，所有蓄电池的电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充电或过放电，过充的蓄电池水分蒸发、内阻增大造成容量减小，欠充的蓄电池涂层老化、活性物质减少、同样造成容量减少，而且这一过程一但开始，容量的减小是随着时间增加而不断加速的，这将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。这样长时间的充电不均衡必将导致部分电池严重损坏,一旦蓄电池故障，将造成保护失灵、开关拒动、通道中断后果不堪设想。传统的蓄电池组充电曲线中定期（720h）的强充电，为了提高充电不足的个别单体电池的电压，人为地对蓄电池组进行所谓的“均衡充电”，对蓄电池组中的性能落后蓄电池进行补偿性充电，希望能够提升整组蓄电池电压一致性，恢复它的容量，实际上却牺牲了大部分单体电池的性能，大大降低了电池组的使用寿命以及可靠性。立项的目的是研制出一套变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统，对蓄电池进行实时在线均衡，使每一节蓄电池处于相同的工作状态，蓄电池组始终保持在最佳运行状态；同时对性能偏弱的电池进行在线活化，大大延长了蓄电池的使用寿命；提供在线蓄电池内阻和容量检测，准确判断蓄电池的好坏，提高蓄电池组的可靠性。从根本上解决了蓄电池组不均衡的问题，让蓄电池组的运行稳定、可靠，使供电系统的正常运行得到全面保障。二、国内外研究水平综述 目前国内尚无完善的变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统的研究范例。针对于蓄电池的检测和维护，仅局限于电池巡检仪、放电仪、内阻测试仪和蓄电池在线监测系统几种产品，但都存在功能单一，只能检测不能维护的缺点。当前国内该项研究处于研发试制初期，个别省网公司有零星报道，但只是试验性的开发，技术尚未成熟，没有形成通用化产品。国外电力企业由于体制与国内差别较大，运行管理规范也存在许多不同，所以对于国外情况我们不做过多考虑。三、项目的理论和实践依据本系统是变电站当地监控装置通过RS485总线将巡检均衡采集模块连接到一起，实现对变电站蓄电池内阻、单体电压、电池组压、电流、温度等的在线监测，自动根据容量调节每只蓄电池的充电电流的大小，使每节电池处于同等的工作状态，防止电池过充、欠充，避免蓄电池组出现长期不均衡而损坏电池，从而使蓄电池组始终保持在最佳运行状态；并通过变电站当地监控装置内置的智能分析功能，对监测数据进行自动分析找出失效或即将失效电池，蓄电池组单体电压、单体内阻、组压、电流等超出阀值时及时向用户提出告警。具有电池连接故障及单体电池故障诊断能力；可通过多种通讯方式实现远程监控，扩展性强。 1、遵循DL/T 459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件 2、遵循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3、遵循GB/T 19826-2005 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求4、遵循DL/T637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件5、遵循ZB K45017-90 电力系统用直流屏通用技术条件6、遵循GB/T17626 电磁兼容试验和测量技术四、技术方案 l 系统组成:变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统主要由两部分组成: 1 当地监控装置。监控装置采用ARM 公司32位最新Cortex-M3内核处理器,100M主频，配备真彩3.5” 高分液晶屏，带有芯片级嵌入式实时以太网接口(IEEE1588),收发自动交叉,256k Flash,96k RAM,资源丰富，通过RS485总线与巡检均衡模块连接,实时监测蓄电池组的单体电压、内阻温度,带有实时数据浏览、运行曲线、报警记录、统计等功能，方便用户分析查看，可直接设置电池电压高低限报警、设置落后电池均衡电压高低限、手动进行均衡操作、自动均衡操作、均衡策略、均衡条件，具备蓄电池电压过、欠压报警，当有告警时或电池组脱离充电机时系统禁止均衡操作，实时显示电池均衡度和参与均衡的电池编号。系统带有10/100M自适应实时以太网接口、RS485接口、RS232接口,可连接现场其他智能设备，实现远程控制其它智能设备。并可直接连接至后台计算机或根据用户要求连接后台服务器，可直接局域网发布,配合系统后台软件实时监控直流系统的其他相关信息，并可实现远程对其他智能设备控制和远程设置（如充电机均浮充控制、充电机故障告警、模块故障告警、绝缘监察报警、交流断电告警等信号）。2巡检均衡采集模块。当地监控装置与巡检均衡模块之间通过RS485总线连接，巡检均衡采集模块采用下放式安装结构，就地安装方便检修，均衡部分采用间歇式优先充电的双闭环控制模型，保证均衡充电、放电过程安全性。巡检均衡采集模块采用TI(美国德州仪器)公司16位MSP430系列超低功耗处理器MCU芯片, 16 M运行速度，并带有16位高精度ADC，集成片内RAM及FLASH, 通信接口芯片采用ADI(美国模拟设备公司)力推的iCoupler隔离技术RS485, 通信稳定可靠，并带有ESD防护。每个单体电池均衡采集模块可以在线采集12路电池的电压、内阻、温度，接线采用可插拔端子，方便接线和维护操作。l 主要技术指标:1. 适用单体电池： 2V 12V ;2. 适用电池组： 48V 110V 220V 380V3. 电池组数量：2组电池组4. 电压检测精度： 0.2%5. 电流检测精度： 0.2%6. 内阻检测精度： 3%7. 传输方式 LAN(信息网、调度网、数据专网等)、RS232、RS4858. 支持协议 UDP、TCP、MODBUS、CDT、IEC61850等9. 串口通信速率 1200/2400/4800/9600/19200/57600/11520010. 软件刷新时间 2秒11. 运行数据保存间隔 1、2、3、6、10 分钟12. 运行数据保存时间 1年13. 报警数据保存时间 永久保存14. 电源输入电压 220V(DC110-360V,AC85-265V) 48V(DC18-72V)15. 工作环境： 20 +55 湿度85%16. 平均无故障时间： 50000h五、预期目标和成果形式因国内尚无此类成型可靠的产品，试制成功后，可形成产品，实现蓄电池组传统串联充电方式优化升级，让每一节蓄电池处