CN101764426B - 蓄电池组不离线放电容量测试用保安装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

一种蓄电池组不离线放电容量测试用保安装置及其测试方法，保安装置主要由两个大功率二极管及声光报警电路组成，两个大功率二极管并联在出口熔断器上，声光报警电路主要由比较器、继电器、电铃以及发光二极管等组成。当变电站的蓄电池组在直流电源系统正常时，处于浮充电状态；当充电装置停止工作时，能使蓄电池组自动不间断为直流负载供电。同时公开了采用保安装置对蓄电池组放电容量进行不离线测试的方法。它具有对蓄电池组在线监测的作用，安全可靠，在一定程度上避免了事故风险。

Description

蓄电池组不离线放电容量测试用保安装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及电力工程用阀控式密封铅酸蓄电池组不离线放电测试时接入的保安装置，具体来说是，一种当充电装置停止工作时，能使蓄电池组自动不间断为直流负荷供电的放电保安装置。

背景技术

阀控式密封铅酸蓄电池组需要通过核对性放电测试，对蓄电池实际容量进行测试和评估。通常的方法是：蓄电池组接入“人工放电负载”，按0.1C10的电流值进行恒流放电并计时，当蓄电池组中任一只电池端电压达到放电终止电压，停止放电，放电电流值与放电时间之积为被测试蓄电池的实际容量。在通常的测试方法过程中，蓄电池组需要脱离直流母线，即采用离线方式放电测试。而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》中，规定安装一组蓄电池的变电站禁止蓄电池脱离直流母线进行放电测试。因为在核对性放电试验结束前，被测试蓄电池实际剩余容量是未知的，也许达到放电终止电压的时间在8小时以上，或许仅能放5小时或更短，在测试中过少的剩余容量或交流电源的突然中断，直接威胁着直流电源系统的安全运行。所以没有安全措施的保护，对只有一组蓄电池的变电站是非常危险的，极易人为地造成直流系统全站失压的严重后果。

发明内容

本发明的目的是提供一种变电站蓄电池组不离线放电测试用保安装置，在不离线放电测试时，保证变电站直流电源在充电装置异常或事故情况下，蓄电池组能自动中断测试并不间断为直流负荷供电。

本发明的目的是这样实现的：一种变电站蓄电池组不离线放电测试用保安装置，包括蓄电池组U1，U1正极顺次串接熔断器F1、F2后接于直流经常性负载RL1一端，U1负极顺次串接熔断器F3、F4后接于RL1另一端，充电装置J1正极串接直流断路器SW1后接于熔断器F1与熔断器F2的结点，充电装置J1负极串接直流断路器SW2后接于熔断器F3与熔断器F4的结点；两个大功率二极管D2、D4的正极均接于U1正极，D2和D4的负极均接于熔断器F1和熔断器F2的结点；放电特性测试仪RL与蓄电池组U1并联，继电器JDQ1的一对常闭触点连接在放电特性测试仪RL的工作电源J2的供电回路上；大功率二极管D2负极依次串接电阻R3、R1后接地，电阻R3与电阻R1结点接于比较器LM339N的4脚，大功率二极管D2正极依次串接电阻R6、R7后接地，电阻R6与电阻R7的结点接于比较器LM339N的5脚，比较器LM339N的2脚串接电阻R4后接于三极管T1基极，T1发射极接地，T1集电极接于继电器JDQ1一端，比较器LM339N的2脚串接电阻R2后接于继电器JDQ1另一端，二极管D3正极接电铃B1一端，D3负极接继电器JDQ1另一端，发光二极管D1正极接于电铃B1另一端，D1负极接于电铃B1一端，工作电源J3的负极接地，正极VCC接于继电器JDQ1另一端，电解电容C2正极接于工作电源J3正极VCC，C2负极接于工作电源J3负极，电容C3串接在工作电源J3正极和负极之间，工作电源J3正极接于发光二极管LED正极。

本发明的另一目的是提供一种采用上述保安装置对蓄电池组放电容量的不离线测试方法。

本发明的另一目的是这样实现的：一种保安装置的对蓄电池组放电容量的不离线测试方法，按以下步骤进行：

a)、先将保安装置并联在被测试的蓄电池组的出口熔断器F1或直流空开两端，检查确认接线无误后，再拉开出口熔断器F1或直流空开，使保安装置串入蓄电池组至直流母线的供电回路中；由于保安装置的逆止作用，充电装置不再向蓄电池组充电，只向竞选者负载RL1提供电源，蓄电池组处于热备用状态；

b)、将蓄电池放电特性测试仪RL与被测试的蓄电池组U1并联，以蓄电池放电特性测试仪作为外加人工放电负载对蓄电池组进行不离线“50％放电”容量测试：在放电保安装置的保护下，采用人工放电负载按10小时率放电电流进行不离线放电测试：当放电达到5小时，任一只电池端电压均不低于1.95V时，停止放电测试并恢复对蓄电池组进行充电；反之，需要DL/T724-2000标准规定进行深度活化，重复两次测试，确定该蓄电池组剩余容量是否不低于80％C10(C10：10小时率放电的蓄电池容量)；

c)、当出现蓄电池端电压下降过快或其他异常现象时，合上出口熔断器F1或直流空开，恢复对蓄电池组充电；

d)、当交流终端的事故用电时，蓄电池组将无间歇地提供直流电源，同时保安装置发出报警并断开人工放电负载，停止蓄电池组放电测试，蓄电池组退出热备用状态转入运行工作状态。

上述“50％放电”容量测试终止电压为：置信度在90％～99.5％之间时，置信下限在1.951V～1.952V之间。

上述蓄电池放电特性测试仪的型号为：美国Alber公司的BCT-2000。

发明人通过相关课题研究，提出了“50％放电容量状态评估方法”，配合本发明在蓄电池组处于热备用状态下，对单组蓄电池的变电站进行放电测试，只需原来一半的时间、放出约一半的额定容量，即可安全地完成不离线放电测试和电池容量状态评估，最终满足DL/T724-2000《电力系统用蓄电池直流电源装置运行于维护技术规程》标准中对变电站蓄电池组容量测试和评估的安全要求。

本方法发明的有益效果是：

国内电力系统110kV及以下电压等级的变电站，往往仅安装了一组蓄电池，在DL/T724-2000标准中规定蓄电池组不能退出运行(脱离直流母线)，但该条款未明确测试方法(充电装置始终在向电池组充电)。长期以来运行单位的现场检修维护人员在进行单组蓄电池核对性放电试验时，缺乏安全规范的试验方法和技术措施，本发明提供的一种变电站蓄电池组不离线放电保安装置和安全测试的技术措施，在一定程度上避免了事故风险。

传统的全容量核对性放电需要8～10小时，恢复充电至少需要12小时，完成一组蓄电池核容至少耗时20小时以上。采用本发明的不离线放电保安装置，结合50％放电容量状态评估方法，不但放电时间减少一半，而且放出容量也不超过一半，这样被测试蓄电池组恢复充电的时间也相应减少了一半，较过去可省时10小时左右。本发明适用于电力工程所有变电站用阀控式密封铅酸蓄电池组，放电保安装置原理简单、工作状态直观、保安措施有效，能保证测试全过程不中断直流电源的供电，避免了因直流电源系统测试给电力系统带来的安全隐患和事故风险。对控制突发性电力事故及设备检修制度向状态检修制转变，对电网的安全运行都具有重大意义，无论从“节能减排”保护环境，还是保障供电让民众安居乐业，其社会效益都是巨大的。

附图说明

图1是放电保安装置电路原理图；

图2-1、图2-2分别是在熔断器和直流空开情况下，不离线放电测试时放电保安装置安装接线图；

图2-3、图2-4分别是熔断器和直流空开情况下，不离线放电测试时放电保安装置的工作方式示意图。

具体实施方式

图1示出，本发明包括蓄电池组U1，U1正极顺次串接熔断器F1、F2后接于直流经常性负载RL1一端，U1负极顺次串接熔断器F3、F4后接于RL1另一端，充电装置J1正极串接直流断路器SW1后接于熔断器F1与熔断器F2的结点，充电装置J1负极串接直流断路器SW2后接于熔断器F3与熔断器F4的结点；两个大功率二极管D2、D4的正极均接于U1正极，D2和D4的负极均接于熔断器F1和熔断器F2的结点；放电特性测试仪RL与蓄电池组U1并联，继电器JDQ1的一对常闭触点连接在放电特性测试仪RL的工作电源J2的供电回路上；大功率二极管D2负极依次串接电阻R3、R1后接地，电阻R3与电阻R1结点接于比较器LM339N的4脚，大功率二极管D2正极依次串接电阻R6、R7后接地，电阻R6与电阻R7的结点接于比较器LM339N的5脚，比较器LM339N的2脚串接电阻R4后接于三极管T1基极，T1发射极接地，T1集电极接于继电器JDQ1一端，比较器LM339N的2脚串接电阻R2后接于继电器JDQ1另一端，二极管D3正极接电铃B1一端，D3负极接继电器JDQ1另一端，发光二极管D1正极按于电铃B1另一端，D1负极接于电铃B1一端，工作电源J3的负极接地，正极VCC接于继电器JDQ1另一端，电解电容C2正极接于工作电源J3正极VCC，C2负极接于工作电源J3负极，电容C3串接在工作电源J3正极和负极之间，工作电源J3正极接于发光二极管LED正极。

本发明的工作过程是：

a)、变电站的蓄电池组在直流电源系统正常时，处于浮充电状态。充电装置J1输出的浮充电电压UB始终高于蓄电池组U1的电池端电压UA。放电保安装置利用大功率二极管D2的单向导通特性，对充电装置J1-蓄电池组U1回路起着单向逆止的作用，即蓄电池组U1不接受充电，但当直流母线上的(直流经常性负载RL1)电压降低时，蓄电池组可立即为其提供直流电源。放电保安装置中的大功率二极管D2采用双管并联方式，提高了安全可靠性。

b)、放电保安装置的电路工作原理：(见附图1)

①正常时直流电源系统充电装置J1通过直流断路器(或直流空开)提供直流经常性负载RL1端的电压UB和蓄电池组U1浮充电电压UB，此时UB＝UA。当熔断器F1并联大功率二极管D2，再将熔断器F1断开后，蓄电池组U1的端电压UA低于充电装置J1的浮充电电压UB(UB＞UA)，大功率二极管D2处于截止工作状态。UB、UA经分压器(分别由220KΩR3，220KΩR6组成)送入比较器，因UB＞UA，即比较器LM339N输入电平IN-1＞IN+1，比较器输出低电平，三极管(9013)T1处于截止工作状态，BELL和LED回路未导通，继电器JDQ1(RELA-SPDT)不上电，其JDQ1常闭接点1(即常闭触点、下同)闭合，为外接人工放电负载(蓄电池放电特性测试仪RL)提供工作电源J2，也可通过接点2控制测试仪(需具备外部开关量控制功能)起动。(外接人工放电负载DZFZ)蓄电池放电特性测试仪RL分别接于蓄电池组正、负极(附图1中L1、L2两点)进行放电测试：

②当事故等充电装置J1无电压输出时，UB＜UA，大功率二极管D2导通，蓄电池组不间断地为直流负载RL1提供电源。此时比较器U2输入电平IN-1＜IN+1，输出高电平，三极管T1处于放大工作状态，继电器JDQ1上电，其JDQ1常闭接点1打开，蓄电池放电特性测试仪(外接人工放电负载)因工作电源J2失电，停止放电测试或通过接点2控制测试仪停止放电测试。同时通过BELL和LED发出声、光报警。

③当放电保安装置并联在蓄电池出口熔断器(或直流空开)两端的方向不正确时，当断开熔断器(或直流空开)后，在放电保安装置大功率二极管D2及回路产生压降，使比较器U2的输入电平IN-1≤IN+1，此时比较器输出高电平，三极管(T1)处于放大工作状态，继电器JDQ1(RELA-SPDT)上电，其JDQ1常闭接点(1)打开，外接人工放电负载(蓄电池放电特性测试仪RL)无工作电源J2或接点2控制测试仪停止工作。同时通过BELL和LED发出声、光报警。

④放电保安装置的辅助电路工作电源取至蓄电池组U1，分别接于蓄电池组正、负极(附图1中L1、L2两点)，通过DC/DC电源J3提供，C2、C3为电源滤波电容。

c)、在变电站蓄电池组实际放电时，先将放电保安装置并联在蓄电池出口熔断器(直流空开)两端，再断开熔断器F1(断开直流空开)使放电保护装置串入蓄电池回路时。由于保安装置中大功率二极管D2的单向逆止作用，充电装置不向蓄电池组充电，只向经常性负载RL1提供负荷，蓄电池组处于热备用状态(随时可以负荷供电)。(见附图2-3、图2-4)

d)、在变电站蓄电池组实际放电中，遇交流中断、事故用电需要大电流或充电装置故障停止工作时，蓄电池组通过大功率二极管D2不间断地无间隙给直流负荷提供电源，同时控制蓄电池放电特性测试仪(外接人工放电负载)停止工作，蓄电池组停止放电测试，并发出声、光报警。蓄电池组由测试的热备用状态转入运行工作状态。

e)、当测试中出现蓄电池端电压下降过快或其他异常现象时，合上出口熔断器F1(直流空开)，即刻就能恢复充电装置对蓄电池组充电(见附图2-1、图2-2)。

本发明放电保安装置用于变电站阀控式密封铅酸蓄电池组不离线放电测试时，保证变电站直流电源在充电装置异常或事故情况下，蓄电池组能自动中断测试并不间断为直流负荷供电，采用本发明放电保安装置进行对蓄电池组进行不离线放电测试的方法，按以下步骤进行：

a)、先将保安装置并联在被测试的蓄电池组的出口熔断器(直流空开)两端，检查确认接线无误后，再拉开出口熔断器(直流空开)，使保安装置串入蓄电池组至直流母线的供电回路中。保安装置由大功率二极管D2及其辅助电路构成，工作电源取至蓄电池组U₁，通过DC/DC电源J₃提供。大功率二极管D2的单向导通性，使蓄电池组不再接受充电，但在特定条件下可向直流母线供电，即保安装置具备单向阀的作用。由于放电保安装置的逆止作用，充电装置不再向蓄电池组充电，只向经常性负荷RL1提供电源，蓄电池组处于热备用状态。此时可以利用外加人工负载(蓄电池放电特性测试仪RL)对电池组进行不离线核对性放电容量测试(见附图1)。

b)、将蓄电池放电特性测试仪RL与被测试的蓄电池组U1并联，以蓄电池放电特性测试仪作为外加人工放电负载对蓄电池组进行不离线“50％放电”容量测试：在放电保安装置的保护下，采用人工放电负载按10小时率放电电流进行不离线放电测试：当放电达到5小时，任一只电池端电压均不低于1.95V时，停止放电测试并恢复对蓄电池组进行充电；反之，需要DL/T724-2000标准规定进行深度活化，重复两次测试，确定该蓄电池组剩余容量是否不低于80％C10；

c)、当出现蓄电池端电压下降过快或其他异常现象时，合上出口熔断器(直流空开)，即刻就能恢复对蓄电池组充电(见附图2-1)。

d)、当交流中断等事故用电时，蓄电池组将无间隙地提供直流电源，同时保安装置发出报警并断开人工放电负载，停止蓄电池组放电测试，蓄电池组退出热备用状态转入运行工作状态。

“50％放电”容量测试终止电压为：置信度在90％～99.5％之间时，置信下限在1.951V～1.952V之间。

本装置的主要功能与技术指标：

主要功能：通过放电保安装置中，大功率二极管的单向导通特性，在断开蓄电池出口熔断器(或直流空开)进行核对性放电时，使充电装置不再向蓄电池组充电，只向经常性负荷提供电源，被测蓄电池组处于热备用状态。此时利用外加人工负载(蓄电池放电特性测试仪)对电池组进行不离线核对性放电容量测试。

当交流中断等事故用电时，被测蓄电池组由热备用自动转为运行状态，不间断地为直流负载提供电源，放电保安装置发出报警并断开人工放电负载。当出现蓄电池组出现异常需要补充电时，合上出口熔断器(或直流空开)，即刻就能恢复对蓄电池组充电。为变电站蓄电池组不离线核对性放电容量测试提供了一种安全的技术措施。

技术指标：额定放电电流DC200A，额定电压DC500V，反向击穿电压DC2000V。控制接点AC300V/15A/50Hz。

阀控式密封铅酸蓄电池组最大电压：DC230V；蓄电池组容量≤2000Ah。直流系统充电装置最大电压：DC254V；电压稳定度：0.5％；电流稳定精度：1％；纹波系数：0.5％。

仪器名称：

蓄电池放电特性测试仪(美国Alber公司)，仪器型号：BCT-2000；

数字式万用表(美国Fluke公司)，仪器型号：87V。

仪器技术参数：

检测范围：0-1000Ah；电流控制调节精度：±(3A+0.1％)；电压测量精度：±(0.01V+0.1％)；电源要求：120VAC 60Hz或220VAC 50Hz。

Claims (4)

1.一种蓄电池组不离线放电容量测试用保安装置，包括，蓄电池组U1，U1正极顺次串接熔断器F1、F2后接于直流经常性负载RL1一端，U1负极顺次串接熔断器F3、F4后接于RL1另一端，其特征是：充电装置J1正极串接直流断路器SW1后接于熔断器F1与熔断器F2的结点，充电装置J1负极串接直流断路器SW2后接于熔断器F3与熔断器F4的结点；两个大功率二极管D2、D4的正极均接于U1正极，D2和D4的负极均接于熔断器F1和熔断器F2的结点；放电特性测试仪RL与蓄电池组U1并联，继电器JDQ1的一对常闭触点连接在放电特性测试仪RL的工作电源J2的供电回路上；大功率二极管D2负极依次串接电阻R3、R1后接地，电阻R3与电阻R1结点接于比较器LM339N的4脚，大功率二极管D2正极依次串接电阻R6、R7后接地，电阻R6与电阻R7的结点接于比较器LM339N的5脚，比较器LM339N的2脚串接电阻R4后接于三极管T1基极，T1发射极接地，T1集电极接于继电器JDQ1一端，比较器LM339N的2脚串接电阻R2后接于继电器JDQ1另一端，二极管D3正极接电铃B1一端，D3负极接继电器JDQ1另一端，发光二极管D1正极接于电铃B1另一端，D1负极接于电铃B1一端，工作电源J3的负极接地，正极VCC接于继电器JDQ1另一端，电解电容C2正极接于工作电源J3正极VCC，C2负极接于工作电源J3负极，电容C3串接在工作电源J3正极和负极之间，工作电源J3正极接于发光二极管LED正极。

2.一种采用权利要求1所述保安装置对蓄电池组放电容量的不离线测试方法，其特征是：按以下步骤进行：

a)、先将保安装置并联在被测试的蓄电池组的出口熔断器F1两端，检查确认接线无误后，再拉开出口熔断器F1，使保安装置串入蓄电池组至直流母线的供电回路中；由于保安装置的逆止作用，充电装置不再向蓄电池组充电，只向竞选者负载RL1提供电源，蓄电池组处于热备用状态；

b)、将蓄电池放电特性测试仪RL与被测试的蓄电池组U1并联，以蓄电池放电特性测试仪作为外加人工放电负载对蓄电池组进行不离线“50％放电”容量测试：在放电保安装置的保护下，采用人工放电负载按10小时率放电电流进行不离线放电测试：当放电达到5小时，任一只电池端电压均不低于1.95V时，停止放电测试并恢复对蓄电池组进行充电；反之，需要DL/T724-2000标准规定进行深度活化，重复两次测试，确定该蓄电池组剩余容量是否不低于80％10小时率放电的蓄电池容量；

c)、当出现蓄电池端电压下降过快时，合上出口熔断器F1，恢复对蓄电池组充电；

d)、当交流终端的事故用电时，蓄电池组将无间歇地提供直流电源，同时保安装置发出报警并断开人工放电负载，停止蓄电池组放电测试，蓄电池组退出热备用状态转入运行工作状态。

3.根据权利要求2所述保安装置对蓄电池组放电容量的不离线测试方法，其特征是：所述“50％放电”容量测试终止电压为：置信度在90％～99.5％之间时，置信下限在1.951V～1.952V之间。

4.根据权利要求2或3所述保安装置对蓄电池组放电容量的不离线测试方法，其特征是：所述蓄电池放电特性测试仪的型号为：美国Alber公司的BCT-2000。

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