CN101552487A

CN101552487A - 防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源

Info

Publication number: CN101552487A
Application number: CNA2008102447739A
Authority: CN
Inventors: 张坚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2009-10-07

Abstract

本发明涉及一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，属于不停电电源技术领域，主要特点是在软件程序的支持下，使不停电电源中的电池组、开关电源在一定条件下交替为负载供电和互为备用，变现有电池组为防止硫化而进行的既麻烦又浪费大量能源的核对性放电实验，为局部放电过程同时又是供电过程，从而既有效的防止了电池组的硫化，同时又减少核对性放电实验的麻烦和最大限度的节约了能源，本发明方法简单，一方面有效地提高了电池组的实际寿命，降低了使用成本，另一方面因减少了事故的发生，减少了事故带来的经济损失；电池组变放电为供电，有效地利用了能源，减少了惊人的浪费。

Description

防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源

技术领域

本发明涉及一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，属于不停电电源技术领域。

背景技术

在电力系统、通信系统、经融和科研单位，为了在电网发生故障时仍能正常工作，都大量使用着各种直流不停电电源和交流不停电电源〔UPS系统〕。

当前国内外使用的直流或交流不停电电源系统，工作原理大多差不多，即采用电池组作为后备电源，用高频开关电源作主供电源兼充电机。高频开关电源直接和电池组并联，其电压调至电池组的浮充电压给电池组浮充充电，同时向用电设备供电。在交流电网供电正常时，电池组始终处于浮充充电状态，用电设备全部由主供电源或电网供电，即电池组处于完全后备状态。当交流电网由于各种原因停电时，主供开关电源停止供电，电池组自动通过逆变电源向用电设备供电，从而构成不停电电源系统。

上述原理构建的直流和交流不停电电源，经过十多年的运行考验，暴露出了一些问题，并曾给电力，通信等部门造成过重大事故，给国民经济带来了一定的损失。对事故和故障的调查表明，由开关电源损坏直接造成的故障很少，而大部份故障是在交流电网停电时，电池组不能正常投入运行所造成。分析原因主要有以下几点：

1)、主供开关电源由于采用了N+1热备用的模块化设计，出现同时损坏的几率极低，即使发生雷击模块全部损坏，但只要电池组不同时损坏，供电仍能维持。

2)、密封铅酸阀控电池在我国使用初期曾被误称为密封免维护电池，致使很多人误以为该种电池完全不要维护，从而电池坏了也不知道。

3)、由于电池组和主用开关电源直接并联充电，电池组总电压和每节电池的电压已由充电电压确定，因此通过简单地测量电压反映不出电池的好坏和电量是否充足。误导人们把已损坏的、容量不足的电池当好电池使用。

4)、近年的研究发现，密封铅酸阀控电池长期浮充充电而不进行放电，内部会发生硫化，阻止充电进程，进而使电池比理论寿命提前损坏。而这种损坏由于电池组和充电机并联而常常被掩盖了。

以上分析的原因，造成了当交流电网故障时，备用电池组已损坏或容量不足，不能正常投入工作，从而造成不停电电源的停电事故，给国民经济造成重大损失。

为了避免电池故障或容量不足造成的停电事故，人们认识到对密封阀控电池进行维护的重要性。各地采用了多种方法对电池组进行监控和检测，其中最有效的方法就是电池组容量核对试验。原电力部和邮电部都曾发文件规定，对通信电源和操作电源的备用电池组每年必须进行不少於一次的核对性放电实验。

所谓电池容量核对性实验，就是从电池容量的定义出发。将被实验的电池进行恒流放电一定时间，并不断测量电池的端电压，以确定电池是否达到规定的容量指标。这种方法准确可靠，目前是唯一得到大家认可的方法。但实施比较麻烦和浪费。

1)、电池组放电需要脱离电源系统方能进行，因此要预先申请；

2)、需要一台专用的放电仪，以保证恒流放电和电池电压的检测；放电仪价格高，使用效率低。

3)、中、大型的操作电源或UPS系统的电池组有多达一百节以上的电池，每放一次电接线工作量十分繁重，因此不可能经常进行。

4)、电源放一次电要浪费很多电能。以一个中小型变电站的操作电源为例，一组220V/100AH(AH——安培小时，电池容量单位)，放电实验一次，需要22千瓦时电能，大中型操作电源放电的能量更多。全国成千上万的各种不停电电源，一年仅这一项，将浪费很多电能！

发明内容

本发明的目的是提供一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，解决现有交直流不停电电源中因电池组长期处于后备电源状态，而电池组内部发生的硫化现象阻止了日常的充电进程，由于电池组和充电机并联，这种硫化造成的电池组中某些电池的损坏常常被掩盖了，造成需要通过电池组供电时无法供电，从而发生各种不同程度的事故，给国民经济带来了相应损失的不足；而采用每年必须进行的不少於一次的核对性放电实验，不仅存在实施比较麻烦，每年成千上万的各种不停电电源进行核对性放电实验将浪费很多电能的不足；通过本发明实现有效防止电池组硫化，减少核对性放电实验的麻烦和最大限度的节约能源。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，包括直流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电；交流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，逆变电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电，逆变电源的源端接电池组和开关电源的连接处，其下端外接交流电，其特征是，所述的方法是将不停电电源中的电池组、开关电源交替为负载供电和备用，变电池组的局部放电过程为供电过程。

电池组浮充充电数月，在软件程序的支持下发出交替控制信号，电源监控器进入调压程序，输出一个信号，改变开关电源的脉宽，使其输出电压下降至电池组标称电压的90～95％。

所述局部放电过程中测量放电电流和放电时间，当放电容量达到电池组标称容量65～75％时，开关电源恢复主供。

所述局部放电过程中检测电池组总电压和每节电池的端电压。

一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，包括并联连接的电池组、开关电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电，其特征是，电池组的输入端接入设置的电流传感器和电子钟，设置的电池巡检仪测试端分接电池的正负极。

本发明在软件程序的支持下，使不停电电源中的电池组、开关电源在一定条件下交替为负载供电和互为备用，变现有电池组为防止硫化而进行的既麻烦又浪费大量能源的核对性放电实验，为局部放电过程同时又是供电过程，从而既有效的防止了电池组的硫化，同时又减少核对性放电实验的麻烦和最大限度的节约了能源，本发明方法简单，意义却很大，克服了因电池组硫化因素造成供电时无法供电而发生各种不同程度的事故，一方面有效地提高了电池组的实际寿命，降低了使用成本，另一方面因减少了事故的发生，减少了事故带来的经济损失；电池组变放电为供电，有效地利用了能源，减少了惊人的浪费。

附图说明

图1为实施本发明的电器连接框图；

具体实施方式

结合附图和实施例进一步说明本发明，本发明所述方法既适合直流不停电电源，又适合交流不停电电源，是将不停电电源中的电池组、开关电源交替为负载供电，变电池组的局部放电过程为供电过程。

对现有不停电电源自带的电源监控器的软件程序做相应修改，(近几年的产品一般都已配置电源监控器)，或加装一个简易的监控器，用一个霍尔电流传感器和一个电子钟监测电池组的输入端，本实施例设定，如果充电电流连续三个月未出现中断和反相(放电)，表明电池组浮充充电已经连续三个月，则发出交替备用控制信号；

在收到交替备用控制信号后，电源监控器进入调压程序，输出一个信号，改变开关电源的脉宽，使其输出电压下降至电池组标称电压的95％(对220V电池组降至209V；对48V电池组降至45.5V；)。

由于开关电源直流输出端都有高频整流电路，当它的输出电压比电池组电压低时，整流二极管将起隔离作用，电池组将自动成为“主供电源”，向用电设备供电，此时开关电源转为备用，以防止电池组不能正常供电。

电池组开始主供时，传感器电流反相(放电)，利用这一信号，重新启动电子钟计时，此时传感器电流和时间的乘积，就是放掉的电池容量。

用一个廉价的电池巡检仪(有的操作电源本身就有)巡检电池组总电压和每节电池电压，并预置报警电压参数。(对应三分之一容量，220V电池总电压报警点可设为212V；48V电池组总电压报警点可设为46V；单节12V电池报警点可设为11.5V；单节2V电池可设为1.92V)。用以判断电池是否有问题。

当放电容量达到预置的电池组标称容量三分之一时；或未到设定容量但总电压或单节电池电压已报警时；监控器再次发出交替备用控制信号，撤消对开关电源的控制信号，开关电源恢复主供地位，并对电池组进行充电。

电子钟重新进入设定月计时。

本发明中的电流传感器、电子钟和电池巡检仪均可从市场购得。

Claims

1、一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，包括直流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电；交流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，逆变电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电，逆变电源的源端接电池组和开关电源的连接处，其下端外接交流电，其特征是，所述防电池组硫化和容量在线测量的的方法是将不停电电源中的电池组、开关电源交替为负载供电和备用，变电池组的局部放电过程为供电过程。

2、根据权利要求1所述的防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，其特征是，电池组浮充充电数月，在软件程序的支持下发出交替控制信号，电源监控器进入调压程序，输出一个信号，改变开关电源的脉宽，使其输出电压下降至电池组标称电压的90～95％。

3、根据权利要求1所述的防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，其特征是，所述局部放电过程中测量放电电流和放电时间，当放电容量达到电池组标称容量65～75％时，开关电源恢复主供。

4、根据权利要求1所述的防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，其特征是，所述局部放电过程中检测电池组总电压和每节电池的端电压以判断电池容量。

5、一种防电池组硫化和容量在线测量的不停电电源，直流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电；交流不停电电源中并联连接的电池组、开关电源，逆变电源，电源监控器，开关电源的源端外接交流电，逆变电源的源端接电池组和开关电源的连接处，其下端外接交流电，其特征是，电池组的输入端接入设置的电流传感器和电子钟，设置的电池巡检仪测试端分接电池的正负极。