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技术交流

蓄电池防开路监测系统原理与解决方案

​一、概述

  直流系统的心脏是蓄电池,对蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。蓄电池组作为直流系统的最后一道保护屏障,其重要性不言而喻。但由于蓄电池正常处于浮充电状态,传统测量电压的方法很难确认蓄电池的好坏。一旦发生事故,而蓄电池又不能正常供电,其后果非常严重。调度自动化系统只监视了少量直流信息,如充电机交流电源故障、充电机故障、直流绝缘接地、直流电源电压异常、控母电压等),不能全面地反映直流系统的运行状况。特别是当直流系统刚刚出现运行异常时,调度自动化系统并不知道,直到长期运行发展为故障时才上报调度,此时,事故已经扩大。如果在开始出现异常时就发现,就可以避免事故的发生。
 
二、用途:
  广泛应用于水力、火力发电厂,各类变电站和其它使用直流设备的用户(如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等),为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源,它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆,以及高层建筑的可靠应急电源,用途十分广泛。
 
三、项目目的
  1.可实现在线监测蓄电池个体开路状态;
  2.实时监测蓄电池电压,内阻,蓄电池组电流,全面监测蓄电池组的工作状态;
  3.报警电池组充放电状态异常预警和报警;
  4.可以根据不同的要求实现远程监测与充放电控制;
  5.根据综合判据,准确判断蓄电池是否开路,定位故障电池;
  6.实时收集电池运行数据、实现电池大数据分析;
  7.动态分析电池组性能,预判故障风险;
  8.2V蓄电池可通过多只串联监测,达到节约成本的目的。
 
四、项目的实现
  针对蓄电池组长期处于浮充状态,蓄电池的健康状态无法通过对其端电压的监测而获得准确信息。长时间运行的蓄电池组,个别电池出现开路、内阻突然填大,无法输出电流等常见故障,该故障也是电力系统最大的安全隐窜之一,当电力系统变电站直流电源出现蓄电池开路,无法续流,可能会进一步扩大电网事故。本项目是基于对蓄电池的安全运行,保证蓄电池在单体开路时能保证直流电源的正常续流。该模块通过与电池的并联运行,在蓄电池放电时,任一只电池出现开路,放电电流能得到自动无间断续流,模块上的指示灯可以自动发出报警,运行人员可以马上判定具体电池开路故障。本方案通过对蓄电池的端电压、内阻、电流进行采集,综合分析,判断蓄电池是否处于开路状态。
 
1、内阻与开路检测实现原理:
科畅图片
2、单一电池开路续流
  在蓄电池组中的每个蓄电池并联“开路续流装置”。当蓄电池组放电时,任意节电池开路,蓄电池组的放电电流Id将自动不间断地经蓄电池开路续流装置续流,如图中粗红线,可确保蓄电池组正常工作,防止保护控制等装置拒动。如下图所示:
科畅图片
3、主要技术难题解决
  3.1开路判定准确性:蓄电池的健康状态变化是个长期的过程,而通过单一的监测蓄电池端电压来判断蓄电池开路状态并不稳妥,也不可信,往往当知道蓄电池开路时,蓄电池组已长期处于无法满足实际负荷需求的病态,在这过程中,一旦发生事故,将造成灾难性的后果。因此,准确并提前判断蓄电池开路状态是需要通过综合多方面数据进行判断。
  3.2内阻准确性:多循环的在线测试技术,其工作原理是将一组电池组分成多个循环,每次测量内阻时先对第一个循环进行放电,结束后再对第二个循环进行放电,直至最后一个循环。在放电的同时,系统高速采集每节电池的放电曲线,取得压降后测出每节电池的内阻。放电负载采用了恒流负载,确保电压变化时每次放电的电流不变。
  3.3 多级预警机制:可设置3级预警机制,通过不同的预警通道,对蓄电池进行不同处理,可预判蓄电池是否处于开路的风险,从而可提前预判蓄电池状态,避免严重的后果。
  3.4蓄电池组防开路续流:当电力系统变电站直流电源出现蓄电池开路,无法续流,可能会进一步扩大电网事故。本项目除了对蓄电池的监测与报警,保证蓄电池在单体开路时能保证直流电源的正常续流。该模块通过与电池的并联运行,在蓄电池放电时,任一只电池出现开路,放电电流能得到自动无间断续流,模块上的指示灯可以自动发出报警,运行人员可以马上判定具体电池开路故障。
点击次数:  更新时间:2017-12-19  【打印此页】  【关闭