CN103401032B - 蓄电池故障监控维护的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池故障监控维护的方法和装置,该方法包括:检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数;根据参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型;根据故障结果,进行告警并处理。本发明是从蓄电池在线维护的角度出发,找出了开关电源充电方式对蓄电池性能的影响及其充电参数设置和电池容量的关系,提出了对可能发生或已经表现出的落后电池进行在线维护的技术,详细介绍蓄电池在网运行过程中通过不同的阶段,来调整开关电源充电参数方法来提高电池组的性能,延长蓄电池组使用寿命,并以较为成熟和低成本的技术方案予以实现。

Description

蓄电池故障监控维护的方法和装置
[0001] 本申请是申请日为2010年1月5日、申请号为201010000234. 8、发明名称为"蓄 电池故障监控维护的方法和装置"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及通信行业支撑技术领域,尤其设及一种蓄电池故障监控维护的方法和 装置。
背景技术
[0003] 目前,阀控式铅酸蓄电池在通信电源广泛使用,了解蓄电池的失效模式和其使用 过程中的性能状况对于安全生产有很重要的意义。合理地选择及使用目前直流电源系统中 的蓄电池和电池监测模块,对延长蓄电池的使用寿命有很大的作用,为获得最大的安全效 益和经济效益有着很重要的意义。
[0004] 蓄电池是通信系统不间断运行的保证,但在使用过程中,由于各方面的原因会使 其性能下降,容量降低。当容量降低到一定程度后会影响到通信系统的正常运行。不论是 电力变电站、通信机房,还是移动基站,蓄电池作为电源系统停电时的备用电源,随着信息 社会对通信系统供电安全性和通讯可靠性的要求越来越高,蓄电池本身运行的可靠性和安 全性也已经得到了越来越高的关注。然而,从上世纪80年代使用阀控式铅酸蓄电池开始, 20多年来人们一直被阀控电池的可靠性问题所困扰,往往是市电发生故障了,系统电源也 跟着就没了,或者只能维持很短的时间。为此人们作了很多探索,提出了很多阀控电池的失 效机理,也对阀控电池的测试作了很多研究,从核对性放电到测量单体电压,再到测试电池 内阻,也有人提出了蓄电池的测试数学模型等等,W往对阀控式铅酸蓄电池的监测仅仅停 留在对电池电压和内阻的测试上,没有有效的分析及维护手段。
[0005] 根据W上的介绍分析,蓄电池的运行状况,受控于与之联接配套的直流配电,模块 整流,智能管理于一体化的高频开关电源,蓄电池在容量正常时,就是在网运行一至S年该 充电方法是完全可行的。但是移动基站移动通信基站蓄电池时常处在频繁放电、深放电, 过放电状态下及使用环境较恶劣,加上开关电源对蓄电池充电方式的技术的局限性,如蓄 电池只有在完全放电的情况下才能够检测到其真实容量,而在正常使用情况下是无法检测 至IJ,开关电源所采集的蓄电池放电电压、放电电流,W及放电时间,来实现简单的容量估算。 另外,蓄电池在没有充电饱和的情况下放电,所计算出来的容量不是真实容量。每次开关电 源的均充电是根据电池组剩余容量、电池充电电流为依据,控制电池由浮充转入均充。W充 电电流、充电时间为依据,控制电池由均充转入浮充。在蓄电池容量下降后或出现硫化后W 上的判断条件将无法满足充电要求,由于移动通信基站蓄电池日常充电维护管理主要靠开 关电源设备,因此解决蓄电池容量下降问题更本出路在于开关电源充电问题。
[0006] 在实现本发明过程中,发明人发现现有技术蓄电池故障维护方式中存在如下问 题;针对不同的蓄电池各类故障,维护手段和方法单一。
发明内容
[0007] 本发明的目的通过分析总结蓄电池损坏的成因,突破了传统维护理论和观念,通 过移动通信基站开关电源设备对蓄电池组充电参数灵活调整来实现在线活化修复维护模 式,来逐级分阶段进行容量恢复提升,W最大限度提高蓄电池使用寿命,而提出一种蓄电池 故障监控维护的方法和装置,
[000引为实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种蓄电池故障监控维护的方 法,包括:检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数;根据参数,判断出现故障的单体蓄 电池的故障类型;根据故障结果,进行告警并处理。
[0009] 本技术方案中,容量、充放电及温度参数包括W下任意一至多项;电压、充放电流、 现有容量、剩余容量,温度;故障类型包括W下任意一至多项;P化故障、硫化、失水。
[0010] 本技术方案中,根据故障结果,进行告警并处理的步骤具体包括:根据故障判断结 果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数。
[0011] 本技术方案中,蓄电池的故障类型为rcL故障的具体原因包括:起始充电电流连 续过低;蓄电池深度放电;正常充电十小时率过充电大于120% ;或恒压浮充电时,充电电压 低;当单体蓄电池单体电池电流比正常十小率充电电流值低50%,或在放电时测得单体电 池剩余容量比正常值低30%时,判断故障为起始充电电流连续过低引起的rcL故障;或当单 体蓄电池放电容量比正常容量十小时率高20-50%,或在放电时测得单体电池放电容量比正 常十小时率容量值高20-50%时,判断故障为深度放电引起的rcL故障;或当单体蓄电池充 电容量比正常容量十小时率值高120-130%时,判断故障为过充电大于120%引起的rcL故 障;或当单体与总电压恒压浮充电压值比正常值2. 24,53. 5-54V低0. 5-lv时,判断故障 为恒压浮充电时,充电电压不够高引起的rcL故障。
[0012] 本技术方案中,根据参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型的步骤具体包 括:获取蓄电池单体的电压、充放电流、现有容量、剩余容量及不同环境温度下的放电容量; 将蓄电池单体的电压、充放电流、现有容量、剩余容量及不同环境温度下的放电容量,与预 存的上次蓄电池单体的电压、充放电流、现有容量、剩余容量和不同环境温度下的放电容量 进行对比;根据对比的结果,判断rcL故障的类型,当正常十小时率15-18次充放电循环 3-4只单体蓄电池出现了 5%容量突然下降,故障子类型为初期P化;当正常十小时率25-30 次充放电循环5-8只单体蓄电池出现了 5. 7%容量突然下降,故障子类型为中期PCL;当正 常十小时率30-45次充放电循环10-15只单体蓄电池出现了 10%容量突然下降,故障子类 型为晚期PCL。
[0013] 本技术方案中,当出现W下现象时,判断蓄电池的故障类型为硫化故障,单体蓄电 池容量在不同放电率的情况下明显低于其它多数电池30% ;或充电电压上升很快,达2.8v W上,放电短时间就下降至1.8vW下,而液体温度上升很快,蓄电池外壳发烫;或在不同放 电率的情况下充电时测得单体电池电压比正常电压高0. 5-1. 5v;或在放电时测得单体电 池电压比正常电压低0. 5-1. 5v;或在充电时测得单体电池容量比正常值低,单体电压下降 到1. 7vW下,放电电流大于〉10小时率;或在在不同放电率的情况下充电时测得单体电池 连续=个月小于均充电压56. 4V;或在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测 得单体电池容量十小时率高标准值15%。
[0014] 本技术方案中,根据各蓄电池的物理参数,判断蓄电池的故障类型为硫化故障的 步骤具体包括:测量后单体电压的整组总电压,测得出上下温差单体温度计算出总体平均 温度,测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,当3-4只单体蓄电池十小时率正常 容量出现了 15%容量突然下降,判断故障子类型为硫化初期,或当5-8只单体蓄电池十小时 率正常容量出现了 20%容量突然下降,判断故障子类型为硫化中期,或当10-15只单体蓄电 池十小时率正常容量出现了 25%容量突然下降,判断故障子类型为硫化晚期。
[0015] 本技术方案中,当出现W下现象时,判断蓄电池的故障类型为失水故障,在充放电 时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量十小时率正常容量低标准值 25% ;或在充电时测得单体电池电压比正常十小时率正常电压高0. 5-1. 5v或在放电时测得 单体电池电压比正常电压低0. 5-1. 5v。
[0016] 本技术方案中,对于早期rcL故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;步骤一,调整浮充电压充电管理模块,对于负载电流为20~60A,300址一500址调整 为54. 5v;步骤二,调整均充电压充电管理模块,负载电流为20~60A,300址一500址调整 为56.6v;步骤S,调整定期均衡充电时间管理模块,调整为8小时;步骤四,调整衡压充电 转浮充方式参考电流管理模块,调整为10A;步骤五,调整浮充转均充电池容量判断管理模 块,调整为100% ;步骤六,调整蓄电池均充充电限流点管理模块,调整为0. 175C。
[0017] 本技术方案中,对于中期rcL故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;步骤一、蓄电池容量300ah,负载电流20-30A,放电时间6小时,整流模块放电终止电 压调整48. 5v;步骤二、蓄电池容量500址,负载电流20-50A,放电时间7小时,整流模块放 电终止电压调整48V;步骤S、周期均衡充电管理模块设置为45天;步骤四、定期均衡充电 时间管理模块设置为12小时;步骤五、蓄电池均充充电效率管理模块设置为99% ;步骤六、 蓄电池均充充电限流点管理模块设定为0. 10C。
[001引本技术方案中,对于晚期rcL故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;步骤一、蓄电池容量300ah,负载电流15-30A,放电时间3小时,整流模块放电终止电 压调整49v,蓄电池容量500址,负载电流15-50A,放电时间5小时,整流模块放电终止电压 调整48V,步骤二、浮充电压充电管理模块,调整为54.6v,步骤=、均充电压充电管理模块, 调整为56V,步骤四、定期均衡充电时间管理模块设置为18小时,步骤五、衡压充电转浮充 方式参考电流管理模块调整为5A,步骤六、衡压均充电转浮充电时间管理模块,调整为化, 步骤走,蓄电池均充充电限流点管理模块设定为0. 10C。
[0019] 本技术方案中,对于初期硫化故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;步骤一、对于负载电流为20~60A,300址一500址浮充电压设置方法为2化自放电 量及充放电效率,调整为54v,步骤二、调整均充电压充电管理模块,均充电压提高0. 1~ 0.3V,步骤=、调整定期均衡充电时间管理模块,在线运行=年内并定期作容量试验蓄电池 良好设置为10~12小时,蓄电池组已出现落后电池设在对均充电压调整56. 4v,设定为 10~12小时,步骤五、调整衡压充电转浮充方式参考电流管理模块,为在线运行二年内并 定期作容量试验,蓄电池良好设置为9A,蓄电池组已出现落后电池的,设定为6A,步骤六、 调整衡压均充电转浮充电时间管理模块,为在线运行=年内并定期作容量试验蓄电池良好 设置为化,蓄电池组已出现落后电池设定为化,步骤走、调整浮充转均充电池容量判断管 理模块,在线运行二年内并定期作容量试验蓄电池良好设置为85%,蓄电池组已出现落后电 池,设定为95%,步骤八、调整浮充转均充判断电池电压管理模块,运行1年W上的蓄电池组 设定为48. 30V,运行2~4年W上的蓄电池组设定为50V,步骤九、调整蓄电池均充充电限 流点管理模块,充电电流W理论计算满足自放电补偿电量需要浮充电流W42mA/100Ah,运 行2年W上的蓄电池组设定为0. 16C,蓄电池组已出现落后电池,运行3年W上的蓄电池组 设定为0. 14C。
[0020] 本技术方案中,对于中期硫化故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;步骤一、机房没有空调设备,室内在〇°C~45°C之间变化,启动浮充电压充电管理模 块,在夏季调整为53.8v,冬季调整为54. 5v,均充电压充电管理模块在夏季调整为56v,冬 季调整为56.6v;步骤二、启动定期均衡充电时间管理模块,将均充时间调整为14小时;步 骤=、衡压均充电转浮充电时间管理模块将充电时间调整为4小时;步骤四、浮充转均充 电池容量判断管理模块将容量判断调整为90% ;步骤五、浮充转均充判断电池电压管理模 块调整为49. 5V;步骤六、蓄电池均充充电限流点管理模块夏季调整为0. 15c冬季调整为 0.17c。
[0021] 本技术方案中,对于晚期硫化故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体 包括;第一阶段;执行步骤一,浮充电压充电管理模块,调整为55.IV,均充电压充电管理模 块,调整为55. 7v;执行步骤二,定期均衡充电时间管理模块设置将均充时间设置为23小 时;执行步骤=,衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将原来充电电流调整为7A;执行 步骤四,衡压均充电转浮充电时间管理模块,将充电时间调整为15h;执行步骤五,蓄电池 均充充电效率管理模块设定将充电效率设置为100% ;执行步骤六,蓄电池均充充电限流点 管理模块将充电限流点设定为0. 10C;第二阶段;执行步骤一、每月进行在线放电容量测 试,调整参数,执行步骤二、蓄电池容量300址,负载电流15-30A,放电时间3小时,整流模 块放电终止电压调整49v;执行步骤S、蓄电池容量500址,负载电流15-50A,放电时间5小 时,整流模块放电终止电压调整48V;执行步骤四、浮充电压充电管理模块,调整为54.6v; 执行步骤五、均充电压充电管理模块,调整为56v;执行步骤六、衡压充电转浮充方式参考 电流管理模块将原来充电电流调整为5A;执行步骤走、衡压均充电转浮充电时间管理模 块,将充电时间调整为化;执行步骤八、蓄电池均充充电限流点管理模块将充电限流点设 定为0. 10C;第S阶段,将各项参数调整为正常的充电参数。
[0022] 本技术方案中,对于失水故障,根据故障类型,调整电源充电参数的步骤具体包 括;步骤一、机房没有空调设备,启动浮充电压充电管理模块,在夏季将原来的53. 5v调 整为53.8v,冬季调整为54. 5v,均充电压充电管理模块在夏季调整为56.V,冬季调整为 56.6v;步骤二、浮充转均充电池容量判断管理模块将容量判断调整为90%,步骤S、浮充转 均充判断电池电压管理模块调整为49. 5V;步骤四、蓄电池均充充电效率管理模块夏季调 整为90%冬季调整为110%。
[002引本技术方案中,对于失水故障,当蓄电池容量下降40-50%时,根据故障类型,调整 电源充电参数的步骤具体包括;步骤一、电池补加水,如果在浮充电状态下进行,补加的水 要与电池内的电解液混合均匀,需要几天的时间,如果不在充电态,由于水的密度小于电解 液的密度,水会长期漂浮在电解液的上面;步骤二、浮充电压充电管理模块调整为54. 4v; 步骤S、均充电压充电管理模块,原来的56. 4v调整为56. 7v;步骤四、定期均衡充电时间管 理模块设置将均充时间设置为20小时;步骤五、衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将 充电电流调整为5A;步骤六、蓄电池均充充电限流点管理模块将充电限流点设定为0. 10C。
[0024] 为实现上述目的,根据本发明的另一个方面,提供了一种蓄电池故障监控维护的 装置,包括:监测模块,用于检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数;判断模块,用于根 据参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型;调整模块,用于根据所述故障结果,进行 告警并处理。
[0025] 本技术方案中,调整模块用于根据故障判断结果,调整出现故障的单体蓄电池的 充放电参数。
[0026] 本技术方案中,容量、充放电及温度参数包括W下任意一至多项;电压、充放电流、 现有容量、剩余容量,温度;故障类型包括W下任意一至多项;P化故障、硫化、失水。
[0027] 本发明是从蓄电池在线维护的角度出发,找出了开关电源充电方式对蓄电池性能 的影响及其充电参数设置和电池容量的关系,提出了对可能发生或已经表现出的落后电池 进行在线维护的技术,详细介绍蓄电池在网运行过程中通过不同的阶段,来调整开关电源 充电参数方法来提高电池组的性能,延长蓄电池组使用寿命,并W较为成熟和低成本的技 术方案予W实现。
[002引本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变 得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0029] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0030] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实 施例共同用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0031] 图1为本发明实施例一蓄电池故障监控维护方法的流程图;
[0032] 图2为本发明判断蓄电池产生硫化故障方法的流程图;
[0033] 图3为本发明判断蓄电池产生失水故障方法的流程图;
[0034] 图4为本发明实施例五VC模块充电电流采集电压值的流程图。
具体实施方式
[0035] W下结合附图对本发明的实施例进行说明,应当理解,此处所描述的实施例仅用 于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
[003(5]要施例一
[0037]本发明是在专利申请号为 200910224282. 2,200910210406.L200910249896.6, 200810171751. 4专利的基础上进行的。就是通过W上各项技术通过对单体电压,充放电流, 现有容量和剩余容量的侦测W及单体温度测量的组合判断得出蓄电池早中晚期容量过早 的损失(P化)、失水、硫化故障,建立蓄电池容量过早的损失(PCL)失水硫化故障失效模型; 通过蓄电池在线维护控制模块根据蓄电池组容量过早的损失(P化)、失水、硫化故障的实际 情况可W对开关电源设备进行控制,调整开关电源监控单元多种不同充电参数组合方式技 术,来实现在网运行蓄电池容量过早的损失(P化)、失水、硫化故障的处理而形成的一种装 置与系统。
[003引图1为本发明实施例一蓄电池故障监控维护方法的流程图。如图1所示,本实施 例包括:
[0039] 步骤S102 ;检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数;
[0040] 步骤S104 ;根据参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型;
[004U步骤S106 ;根据故障结果,进行告警并处理。
[0042] 本实施例中,容量、充放电及温度参数包括W下任意一至多项;电压、充放电流、现 有容量、剩余容量,温度;故障类型包括W下任意一至多项;P化故障、硫化、失水。
[0043] 本实施例中,步骤S106具体包括;根据故障判断结果,调整出现故障的单体蓄电 池的充放电参数。
[0044] 本实施例的蓄电池故障监控维护的方法,突破了传统维护理论和观念,通过移动 通信基站开关电源设备对蓄电池组充电参数灵活调整来实现在线活化修复维护模式,提高 了效率,降低了成本。
[0045] 连施例二
[0046] 蓄电池产生容量过早的损失(PCL)的主要原因;VRLA蓄电池早期容量衰减,即rcL 现象是客观存在的,但是早期容量衰减(PCL)现象与蓄电池的硫酸盐化,阳极腐蚀,失水干 涧W及热失控造成蓄电池容量下降,使用寿命缩短有着本质的不同。
[0047] -.蓄电池组容量过早的损失(PCL)故障的判断
[0048] 蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象及失效模型复合技术判断方法,本方 案是在线维护控制模块内置蓄电池容量过早的损失(PCL)的各种现象主要有W下几点:在 蓄电池使用初期Pa-I(大约20个循环)出现容量突然下降的现象,使电池失效,差不多每 一个循环电池容量会下降5%,容量下降的速度比较快和早,引起rcL的主要原因有突然容 量损失,缓慢的容量损失和负极无法再充电3种模式,其现象称为P化-1,P化-2和P化-3。 pa-1的主要原因是板栅形成阻挡层,pa-2是正极板W较低的速度损失容量,其原因不是 通常所见的板栅腐蚀硫酸盐化或活性物质脱落等,而是由于多孔活性物质膨胀引志颗粒之 间互相隔绝而造成的,PCL-3主要是由于负极充电困难,再充电不足,从而导致负极板底部 1/3处硫酸盐化而造成的。
[0049] 造成蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障的主要原因有;1、起始充电电流连续 过低;2、深度放电;3、过充电大于120% ;4、恒压浮充电时,充电电压不够高。
[0050] 本方案是由基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与系 统(200910210406. 1 ),基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置及 系统(200910224282. 2),组合测量得到蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障的具体原 因,方法如下:
[CK)5U1.蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象之一,在蓄电池使用初期P化-1(大 约20个循环)出现容量突然下降的现象,使电池失效,差不多每一个循环电池容量会下降 5%,容量下降的速度比较快和早,则为蓄电池容量过早的损失(P化);
[0化2] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量直接提交上 报,各单体蓄电池每次充放循环时总电压/电流/容量/剩余容量并提交蓄电池各类故障 告警模块汇总计算;
[0053]步骤二、蓄电池各类故障告警模块完成汇总计算单体蓄电池本次充放电循环时电 压/电流/容量/剩余容量与上次充放电循环值的比对,并提交在线维护控制模块;
[0054] 步骤=、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置 及系统》测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,提交至《一种基于动力环境监控蓄 电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0化5] (TC)标准10-30小时率实际不同温度环境蓄电池容量模块生成配置;
[0化6] (VT)不同温度环境条件下蓄电池端电压配置模块生成配置;
[0化7] 比对后得出现有环境下的总电压与容量值,提交上报在线维护控制模块。
[005引在线维护控制模块根据W下蓄电池产生容量过早的损失(PCL)是根据单体蓄电 池容量下降的数量来进行P化-UPCL-2和PCL-3进行判断标准,得出结论;大约15-18次充 放电循环3-4只单体蓄电池出现了 5%容量突然下降,初期P化-1 ;大约25-30次充放电循环 5-8只单体蓄电池出现了 5. 7%容量突然下降,中期Pa-2 ;大约30-45次充放电循环10-15 只单体蓄电池出现了10%容量突然下降,晚期pa-3。
[0化9] 2.容易造成蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象之一,起始充电电流连续 过低,则为蓄电池会发生过早的容量损失rcL故障。
[0060] 步骤一.《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电循环时电流/容量/剩余容量时测得单体电池电流比正常十小时率充电电 流值低50%左右或在放电时测得单体电池剩余容量比正常值低30%左右,直接提交在线维 护控制模块及时进行开关电源充电参数的调整并发出告警信息;
[0061] 其余的计算步骤与蓄电池容量下降来判断容量过早的损失(PCL)故障一方法相 同。
[0062] 3.容易造成蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象之二,深度放电;则为蓄 电池会发生过早的容量损失rcL故障。基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电 池容量装置与系统在充放电循环时电流/容量/剩余容量时测得单体电池放电容量比正常 十小率容量值高20-50%左右或在放电时测得单体电池放电剩余容量比正常值高20-50%左 右,直接提交在线维护控制模块及时进行开关电源充电参数的调整并发出告警信息。
[006引 4,容易造成蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象之S,过充电大于120%, 则为蓄电池会发生过早的容量损失rcL故障。基于动力环境监控智能性多级式在线电流测 试蓄电池容量装置与系统在充放电循环时电流/容量/剩余容量时测得单体电池充电容量 比正常十小时率容量值高120-130%左右,直接提交在线维护控制模块及时进行开关电源 充电参数的调整并发出告警信息。
[0064] 5.容易造成蓄电池产生容量过早的损失(PCL)故障现象之四,恒压浮充电时,充 电电压不够高;则为蓄电池会发生过早的容量损失rcL故障。基于动力环境监控智能性多 级式在线电流测试蓄电池容量装置与系统在充放电循环时电流/容量/剩余容量时测得总 电压恒压浮充电压值比正常值53. 5-54V低0. 5-lv左右,直接提交在线维护控制模块及时 进行开关电源充电参数的调整并发出告警信息。
[0065] 二.蓄电池组容量过早的损失(P化)故障初期P化-1,中期P化-2,晚期P化-3,S 个阶段在线充电维护参数设置方法:
[0066] 1.开关电源蓄电池组初期容量过早的损失(P化-1)故障充电维护参数设置方法 为:浮充电压充电管理模块,对于如负载电流为20~60A,300址一500址将原来的54.V调 整为54. 5v;均充电压充电管理模块,负载电流为20~60A,300址一500址原来的56. 4v调 整为56.6v;周期均衡充电管理模块,原来的设置为30天调整为15天;定期均衡充电时间 管理模块,原来的设置为10~12小时调整为8小时;衡压充电转浮充方式参考电流管理模 块,原来的设置为9A调整为10A;衡压均充电转浮充电时间管理模块,原来的设置为化调 整为她;浮充转均充电池容量判断管理模块,原来的设置为85%调整为100% ;蓄电池均充 充电限流点管理模块,原来的设置为0. 16C调整为0. 175C。
[0067] 2.开关电源蓄电池组容量过早的损失(PCL)故障中期PCL-2充电维护参数设置方 法;步骤一、进行在线放电容量测试,调整具体的参数调整方法如下;蓄电池容量300址,负 载电流20-30A,放电时间6小时,整流模块放电终止电压调整48. 5v,蓄电池容量500址,负 载电流20-50A,放电时间7小时,整流模块放电终止电压调整48V;步骤二、在线放电容量测 试完成后主要参数调整方法为:周期均衡充电管理模块设置将原来均充时间30设置为45 天,定期均衡充电时间管理模块设置将原来均充时间16设置为12小时,蓄电池均充充电效 率管理模块设定将原来充电效率110%设置为99%,蓄电池均充充电限流点管理模块将原来 充电限流点0. 15c设定为0. 10C。
[0068] 3.开关电源蓄电池组容量过早的损失(PCL)故障中期PCL-3充电维护参数设置 方法;步骤一、关闭均浮充电压不同环境温度电压调整模块,并每月进行在线放电容量测 试,具体的参数调整方法为;蓄电池容量300址,负载电流15-30A,放电时间3小时,整流模 块放电终止电压调整49.V,蓄电池容量500址,负载电流15-50A,放电时间5小时,整流模 块放电终止电压调整48V;步骤二、在线放电容量测试完成后主要参数调整原则方法为;浮 充电压充电管理模块原来的54.V调整为54. 6v,均充电压充电管理模块,原来的56. 4v调 整为56v,周期均衡充电管理模块设置将原来均充时间30设置为15天,定期均衡充电时间 管理模块设置将原来均充时间16设置为18小时,衡压充电转浮充方式参考电流管理模块 将原来充电电流由原来的9A调整为5A,衡压均充电转浮充电时间管理模块,将原来充电时 间由原来的化调整为化,蓄电池均充充电效率管理模块设定将原来充电效率110%设置为 120%,蓄电池均充充电限流点管理模块将原来充电限流点0. 15c设定为0. 10C。
[0069] 本实施例从蓄电池在线维护的角度出发,找出了开关电源充电方式对蓄电池性能 的影响,及其充电参数设置和电池容量的关系,提出了对可能发生或已经表现出的落后电 池进行在线维护的技术,详细介绍蓄电池在网运行过程中通过不同的阶段,来调整开关电 源充电参数方法来提高电池组的性能,延长蓄电池组使用寿命,并W较为成熟和低成本的 技术方案予W实现。本实施例提出的方法在对rcL故障的监控与维护进行了详细描述,具 有实施例一的全部有益效果。
[0070] 连施例立
[0071] 根据蓄电池的双硫酸盐化论,蓄电池在每次放电后,正负极板的不同活性物质均 转变为硫酸铅,充电后各自还原回不同的活性物质。蓄电池产生双硫酸盐化的主要原因: 1、经常过放电,小电流深放电,低温大电流放电;2、补充电不及时,充电不充足,酸液密度过 高;3、电池内部缺水,长期搁置时,极板表面的硫酸铅堆积过量且在电解液中溶解,呈饱和 状态,该些硫酸铅微粒在温度,酸浓度的波动下,重新结晶析出在极板表面。
[0072] 蓄电池硫化的各种现象主要有W下几点;1、正常放电时,个别电池容量明显低于 其它多数电池30% ;2、充电电压上升很快,可达2. 8vW上,放电短时间就下降至1. 8vW下, 而液体温度上升很快,蓄电池外壳发烫,则为蓄电池极板硫化;3、蓄电池经常在电量不足的 情况下使用,特别是在当电压下降到1. 7vW下时,仍W较大的电流放电;4、使用过的蓄电 池长期不用而又维护不当,没有定期进行充电;5、经常过放,使pbs〇4深入活性物质内部,极 板变硬,堵塞活性物质空隙,使正常充电反应难W进行,只进行水的分解;6、在电解液温度 高于45°C的情况下,仍继续使用蓄电池;7、长期过充,造成水的挥发,恥〇4密度增高,使端 电压偏高,误W为充电完毕,造成充电不足,此种情况常使自动充电或开关电源误动作。
[0073] 一、蓄电池产生硫化故障现象的复合技术判断方法
[0074] 本方案采用《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置 与系统》、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置及系统》、 《一种基于动力环境监控蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》的组合测量并与标 准库比对判断后得到蓄电池产生硫化故障的具体原因。图2为本发明判断蓄电池产生硫化 故障方法的流程图。如图2所示,流程包括:
[0075] 1.蓄电池产生硫化故障现象之一正常放电时,个别电池容量明显低于其它多数电 池30%,则为蓄电池极板硫化。
[0076] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量低标准值25% 直接提交上报在线维护控制模块;
[0077] 步骤二、蓄电池各类故障告警模块汇总计算《一种基于动力环境监控智能性多级 式在线电流测试蓄电池容量装置与系统》测量后单体电压的整组总电压;
[007引步骤S、蓄电池各类故障告警模块汇总计算整组充放时总电压/电流/容量/剩 余容量与《一种基于动力环境监控蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0079] (VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块;
[0080] (V巧标准10-30小时率的在线放电10-100%各阶段电压值模块;
[0081] (5AC) / (3AC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电流值模块;
[0082] 比对后得出总电压比标准库的值低15%,提交上报在线维护控制模块。
[0083] 步骤四、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置 及系统》测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,提交至《一种基于动力环境监控蓄 电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0084] (TC)标准10-30小时率实际不同温度环境蓄电池容量模块生成配置设计;
[0085] (VT)不同温度环境条件下蓄电池端电压配置模块生成配置设计;
[0086] 比对后得出总电压比标准库的值低10%,提交上报在线维护控制模块根据在线电 流测试单体蓄电池容量下降的数量与蓄电池容量下降的百分比的值来判断硫化故障是否 是符合初期、中期、晚期S个阶段;3-4只单体蓄电池出现了 15%容量突然下降,初期;5-8 只单体蓄电池出现了 20%容量突然下降,中期;10-15只单体蓄电池出现了 25%容量突然下 降,晚期
[0087] 2.蓄电池产生硫化故障现象之二,充电电压上升很快,可达2.8vW上,放电短时 间就下降至1.8vW下,如果放电时发现压降过大下降过快,电池压降超过IvW上,而液体 温度上升很快,蓄电池外壳发烫,则为蓄电池极板硫化。
[008引步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充电时测得单体电池电压比正常电压高0. 5-1. 5v左右或在放电时测得单体电池电 压比正常电压低0. 5-1. 5v左右,直接提交在线维护控制模块;
[0089] (其余的计算步骤与蓄电池容量下降来判断硫化故障方法相同)
[0090] 步骤二、蓄电池各类故障告警模块汇总计算《一种基于动力环境监控智能性多级 式在线电流测试蓄电池容量装置与系统》测量后单体电压的整组总电压;
[0091] 步骤S、蓄电池各类故障告警模块汇总计算整组充放时总电压/电流/容量/剩 余容量与《一种基于动力环境监控蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0092] (VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块,
[009引 (V巧标准10-30小时率的在线放电10-100%各阶段电压值模块,
[0094] (5AC) / (3AC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电流值模块,
[0095] 比对后得出总电压比标准库的值低15%,提交上报在线维护控制模块;
[0096] 步骤四、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置 及系统》测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,提交至《一种基于动力环境监控蓄 电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0097] (TC)标准10-30小时率实际不同温度环境蓄电池容量模块生成配置设计,
[009引 (VT)不同温度环境条件下蓄电池端电压配置模块生成配置设计,
[0099] 比对后得出总电压比标准库的值,提交上报在线维护控制模块,根据在线电流测 试单体蓄电池容量下降的数量与蓄电池容量下降的百分比的值来判断硫化故障是否是符 合初期,中期,晚期=个阶段。
[0100] 3.蓄电池产生硫化故障现象之S,蓄电池经常在电量不足的情况下使用,特别是 在当电压下降到1. 7vW下时,仍W较大的电流放电,就会产生蓄电池极板硫化现象。《一种 基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与系统》在充电时测得单体 电池容量比正常值低,单体电压下降到1. 7vW下,放电电流大于〉10小时率将该信息直接 提交在线维护控制模块,准备充电维护并上报初期硫化告警信息。
[0101] 4.蓄电池产生硫化故障现象之四,使用过的蓄电池长期不用而又维护不当,没有 定期进行充电。《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与系 统》在充电时测得单体电池连续S个月小于均充电压56. 4V将该信息直接提交在线维护控 制模块,准备充电维护并上报和初期硫化故障告警信息。
[0102] 5.蓄电池产生硫化故障现象之五,经常过放,使pbs〇4深入活性物质内部,极板变 硬,堵塞活性物质空隙,使正常充电反应难W进行,只进行水的分解,
[0103] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量高标准值15%, 直接提交上报在线维护控制模块。
[0104] (其余的计算步骤与蓄电池容量下降来判断硫化故障方法相同)
[01化]6.蓄电池产生硫化故障现象之六,在蓄电池单体温度高于45°C的情况下,仍继续 使用蓄电池。
[0106] 步骤一、蓄电池各类故障告警模块汇总计算《一种基于动力环境监控智能性多级 式在线电流测试蓄电池容量装置与系统》测量后单体电压的整组总电压;
[0107] 步骤二、蓄电池各类故障告警模块汇总计算整组充放时总电压/电流/容量/剩 余容量与《一种基于动力环境监控蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[010引 (VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块,
[0109] (V巧标准10-30小时率的在线放电10-100%各阶段电压值模块,
[0110] (5AC) / (3AC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电流值模块,
[0111] 比对后得出总电压比标准库的值低15%.提交上报在线维护控制模块;
[0112] 步骤=、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置 及系统》测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度.提交至《一种基于动力环境监控 蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0113] (TC)标准10-30小时率实际不同温度环境蓄电池容量模块生成配置设计,
[0114] (VT)不同温度环境条件下蓄电池端电压配置模块生成配置设计,
[0115] 比对后得出总电压比标准库的值.提交上报在线维护控制模块,根据在线电流测 试单体蓄电池容量下降的数量与蓄电池容量下降的百分比的值来判断硫化故障是否是符 合初期.中期.晚期S个阶段。
[0116] 7.蓄电池产生硫化故障现象之走,长期过充,造成水的挥发,H2SO4密度增高,使端 电压偏高,误W为充电完毕,造成充电不足,此种情况常使自动充电或开关电源误动作。
[0117] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池端电压及容量高标 准值15%直接提交上报在线维护控制模块,和初期硫化故障告警;
[0118] (其余的计算步骤与蓄电池容量下降来判断硫化故障方法相同)
[0119] 二、蓄电池组硫化故障初期,中期,晚期=个阶段充电维护参数设置方法:
[0120] 1.开关电源蓄电池组初期硫化故障充电维护参数设置方法:
[0121] 步骤一,调整浮充电压充电管理模块,浮充电压是根据电池厂家要求设定的,阀控 电池一般在53. 5~54. 5之间,对于如负载电流为20~60A,300址一500址浮充电压设置 方法为2化自放电量及充放电效率,故常年温度在~20°C~35°C之间,室内一般在0°C~ 45°C之间变化,故需比平常提高浮充电压0. 5~IV,所W将原来的53. 5v调整为54.V;
[0122] 步骤二,调整均充电压充电管理模块,均充电压是根据电池厂家要求设定的,阀控 电池一般在56~56. 4之间,对于如负载电流为20~60A,300址一500址均充电压的设 定要求是56. 4v,需对均充电压定期调整,均充电压提高0. 1~0. 3V,将原来的56v调整为 56. 5v;
[0123] 步骤=,调整周期均衡充电管理模块,一般为在线运行一年内并定期作容量试验 可设置为60天,调整为30天对蓄电池组进行一次均充电,蓄电池经过治疗性去硫化后要及 时更改为正常值;
[0124] 步骤四,调整定期均衡充电时间管理模块,一般为在线运行S年内并定期作容量 试验蓄电池良好可设置为10~12小时,蓄电池组已出现落后电池可根据具体情况设在对 均充电压由原来56v调整56. 4v,仍可设定为10~12小时;
[01巧]步骤五,调整衡压充电转浮充方式参考电流管理模块,一般为在线运行二年内并 定期作容量试验,蓄电池良好可设置为9A,蓄电池组已出现落后电池的,可设定为6A; [01%] 步骤六,调整衡压均充电转浮充电时间管理模块,一般为在线运行S年内并定期 作容量试验蓄电池良好可设置为化,蓄电池组已出现落后电池可设定为化;
[0127] 步骤走,调整浮充转均充电池容量判断管理模块,在线运行二年内并定期作容量 试验蓄电池良好可设置为85%,蓄电池组已出现落后电池,可设定为95% ;
[0128] 步骤八,调整浮充转均充判断电池电压管理模块,运行1年W上的蓄电池组可设 定为48. 30V,运行2~4年W上的蓄电池组可设定为50V;
[0129] 步骤九,调整浮充转均充判断放电时间管理模块,运行3年W上的蓄电池组可设 定为0. 5小时,蓄电池组已出现落后电池运行4年W上的蓄电池组可设定为1小时;
[0130] 步骤十,调整蓄电池均充充电效率管理模块,运行2年W上的蓄电池组可设定为 110%,运行3年W上的蓄电池组可设定为90%,实际工作中还应考虑氧循环的需要及蓄电池 放电次数,最大充电电流不能大于20h率充电电流的1. 6倍及lOh率充电电流的1. 2倍;
[0131] 步骤十一,调整蓄电池均充充电过流点管理模块,运行1年W上的蓄电池组可设 定为0. 26C,运行2年W上的蓄电池组可设定为0. 20C;
[0132] 步骤十二,调整蓄电池均充充电限流点管理模块,充电电流W理论计算满足自放 电补偿电量需要浮充电流W42mA/100Ah,运行2年W上的蓄电池组可设定为0. 16C,蓄电池 组已出现落后电池,运行3年W上的蓄电池组可设定为0. 14C;
[0133] 步骤十S,调整开关电源在线蓄电池自动放电测试模块,运行1年W上的蓄电 池组开关电源自动放电测试每半年进行一次测试,具体的参数调整方法如下,负载电流 20-50A,放电时间5小时,整流模块放电终止电压调整48. 5v;运行2年W上的蓄电池组开 关电源自动放电测试每3个月进行一次测试,具体的参数调整方法如下:负载电流20-50A, 放电时间3小时,整流模块放电终止电压调整49v;
[0134]步骤十S,调整均浮充电压不同环境温度电压调整模块,在25°C时电压值为 2. 35±0. 02V,充电时间在16~20小时左右,如果不在标准温度时应修正其充电电压,只有 在蓄电池充足电的情况下才能进行核对容量试验,即初次容量按95%核对,对于放电容量 受温度影响的程度应依据公式:
[0135]
Figure CN103401032BD00161
[0136] 式中,t-放电时的环境温度°C,
[0137] K-温度系数,1化率容量试验时K=0. 006/°C,
[0138] 化率容量试验时K=0. 003/°C,
[0139] 比率容量试验时K=0. 01/°C,
[0140] Ce-25°C时电池的标称容量值。
[0141] 应注意的是,在浮充运行中,阀控电池的浮充电压与温度有密切的关系,浮充电压 应根据环境温度的高低作适当修正。由于电池系统浮充电压值受温度影响较大,因此应根 据电池系统使用中环境温度变化而及时修正系统的充电电压值,一般每年可设定调整2~ 4次。
[0142] 2.开关电源蓄电池组硫化故障中期充电维护参数设置方法:
[0143] 机房有空调设备切正常运行,启动均浮充电压不同环境温度电压调整模块对在线 运行的蓄电池组进行电压温度补偿,其余充电参数按基本蓄电池组在线充电管理参数模块 设置方法原则进行。
[0144] 机房没有空调设备,室内一般在0°C~45°C之间变化,启动浮充电压充电管理模 块,在夏季将原来的53. 5v调整为53. 8v,冬季调整为54. 5v,均充电压充电管理模块在夏季 将原来的56. 4v调整为56v,冬季调整为56. 6v。
[0145] 机房没有空调设备或空调设备工作不正常具体参数调整如下:
[0146] 步骤一、启动定期均衡充电时间管理模块,将原来均充时间由10~12小时调整为 14小时;
[0147] 步骤二、衡压均充电转浮充电时间管理模块将原来充电时间由3小时调整为4小 时;
[0148] 步骤S、浮充转均充电池容量判断管理模块将原来的容量判断85%,调整为90% ;
[0149] 步骤四、浮充转均充判断电池电压管理模块将原来设定为48. 30V,调整为49. 5V;
[0150] 步骤五、蓄电池均充充电效率管理模块夏季调整为90%冬季调整为110% ;
[0151] 步骤六、蓄电池均充充电限流点管理模块夏季调整为0. 15c冬季调整为0. 17c;
[0152] 步骤走、根据负载电流的大小确定,调整开关电源的一次二次下电的切离值合理 的范围,具体设置要求如下,开关电源一次下电设置电压要求不低于46V,二次下电设置电 压必须要求大于44V,建议设置在44. 4V,对负载电流小于1/3110的基站,其放电时间尽可 能不大于24h,即行切断。
[0153] 2.开关电源蓄电池组硫化故障晚期充电维护参数设置方法(本方法分为=个阶 段充电参数的调整):
[0154] 第一阶段;
[0155] 关闭均浮充电压不同环境温度电压调整模块,浮充电压充电管理模块,原来的 54.V调整为55.IV,均充电压充电管理模块原来的56. 4v调整为55. 7v,周期均衡充电管理 模块设置将原来均充时间30设置为10天,定期均衡充电时间管理模块设置将原来均充时 间16设置为23小时,衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将原来充电电流由原来的9A 调整为7A,衡压均充电转浮充电时间管理模块,将原来充电时间由原来的化调整为15h,蓄 电池均充充电效率管理模块设定将原来充电效率110%设置为100%,蓄电池均充充电限流 点管理模块将原来充电限流点0. 15c设定为0. 10C。
[0156] 第二阶段;
[0157] 步骤一、关闭均浮充电压不同环境温度电压调整模块,每月进行在线放电容量测 试,具体的参数调整方法如下,蓄电池容量300址,负载电流15-30A,放电时间3小时,整流 模块放电终止电压调整49v,蓄电池容量500址,负载电流15-50A,放电时间5小时,整流模 块放电终止电压调整48V;
[0158] 步骤二、在线放电容量测试完成后主要参数调整原则为,浮充电压充电管理模块, 原来的54v调整为54. 6v,均充电压充电管理模块,原来的56. 4v调整为56v,周期均衡充电 管理模块设置将原来均充时间30设置为15天,定期均衡充电时间管理模块设置将原来均 充时间16设置为18小时,衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将原来充电电流由原来 的9A调整为5A,衡压均充电转浮充电时间管理模块,将原来充电时间由原来的化调整为 6h,蓄电池均充充电效率管理模块设定将原来充电效率110%设置为120%,蓄电池均充充电 限流点管理模块将原来充电限流点0. 15c设定为0. 10C;
[0159] 第S阶段;将各项参数调整为正常的充电参数。
[0160] 本实施例提出的方法在对硫化故障的监控与维护进行了详细描述,具有实施例二 的全部有益效果,此处不再重述。
[0161] 连施例四
[0162] -、造成蓄电池失水产生容量过早的损失故障的现象及主要原因
[0163] 失水故障的主要现象有W下几种方式:
[0164] 1. 6-9只单体蓄电池的容量损失15%W上,电池容量低于85%,电解液中的水分 损失15%W上,一般情况下,纯粹的失水干涧失效可W通过补加一定的水分,来恢复电池的 容量,由于干涧失效使电解液中的水分损失过大,使隔膜中的电解液浓度增大,充放电时的 浓差极化较大,使电池的端电压在很短时间内就达到规定的数值;
[0165] 2.充电时间短,5-7只充电后期发热严重电池在充电时,端电压上升得很快,在较 短的时间内就会达到规定的数值,同时,由于隔膜中的水分减少,使电池的内阻增大,造成 电池在充电过程中产生的热量增加,引起电池发热;
[0166] 3.电池的放电容量较低电池在充电结束后,使用时,6-9只单体电池的端电压下降 的速度较快,电池容量降低得较多。
[0167] 失水故障的主要原因包括:
[0168] 1.浮充电电压过高,VRLAB大部分是浮充使用,电池充电结束后,进入浮充状态使 用,如果浮充电压过高,就会引起电解液中水分的分解,产生气体,通过泄气阀释放出去,长 期该样使用,就会造成电解液水分的大量电解、散失,造成电池的干涧失效。
[0169] 2.使用环境温度较高,使用环境温度过高,使电池在充电过程中产生的热量无法 及时扩散到空气中去,加速了电解液的损失,同时由于电池壳体的致密度等原因,电池长时 间处于高温,干燥的环境中也容易通过壳体损失水分。
[0170] 二.造成蓄电池失水产生容量过早的损失故障判断方法与步骤
[0171] 1.故障一,蓄电池产生失水容量过早的损失故障现象之一,6-9只单体蓄电池的容 量损失15%W上,电池容量低于85%,电解液中的水分损失15%W上,一般情况下,纯粹的 失水干涧失效可W通过补加一定的水分,来恢复电池的容量,由于干涧失效使电解液中的 水分损失过大,使隔膜中的电解液浓度增大,充放电时的浓差极化较大,使电池的端电压在 很短时间内就达到规定的数值。图3为本发明判断蓄电池产生失水故障方法的流程图。如 图3所示,流程包括:
[0172] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量低标准值25% 直接提交上报在线维护控制模块;
[0173] 步骤二、蓄电池各类故障告警模块汇总计算《一种基于动力环境监控智能性多级 式在线电流测试蓄电池容量装置与系统》测量后单体电压的整组总电压;
[0174] 步骤S、蓄电池各类故障告警模块汇总计算整组充放时总电压/电流/容量/剩 余容量与《一种基于动力环境监控蓄电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0175] (VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块,
[0176] (VF)标准10-30小时率的在线放电10-100%各阶段电压值模块,
[0177] 巧AC) / (3AC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电流值模块,
[017引比对后得出总电压比标准库的值低15%,提交上报在线维护控制模块;
[0179] 步骤四、《一种基于动力环境监控蓄电池组单体温度测量和充放电恒温控制装置 及系统》测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,提交至《一种基于动力环境监控蓄 电池组自动建立数据标准库的装置及系统》内置,
[0180] (TC)标准10-30小时率实际不同温度环境蓄电池容量模块生成配置设计,
[0181] (VT)不同温度环境条件下蓄电池端电压配置模块生成配置设计,
[0182] 比对后得出总电压比标准库的值低10%,提交上报在线维护控制模块根据在线电 流测试单体蓄电池容量下降的数量与蓄电池容量下降是否低于85%的来判断失水故障。
[0183] 2.故障二,容易造成蓄电池产生失水容量过早的损失故障现象之一,充电时间短, 5-7只充电后期发热严重电池在充电时,端电压上升得很快,在较短的时间内就会达到规定 的数值,电池的放电容量较低电池在充电结束后,使用时,6-9只单体电池的端电压下降的 速度较快,电池容量降低得较多。
[0184] 步骤一、《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电流测试蓄电池容量装置与 系统》在充电时测得单体电池电压比正常电压高0. 5-1. 5v左右或在放电时测得单体电池电 压比正常电压低0. 5-1. 5v左右,直接提交在线维护控制模块,
[01化]3.容易造成蓄电池产生失水容量过早的损失故障现象之二,浮充电电压过高,贝U为蓄电池会发生失水过早的容量损失故障。《一种基于动力环境监控智能性多级式在线电 流测试蓄电池容量装置与系统》在充放电循环时电流/容量/剩余容量时测得单体与总电 压恒压浮充电压值比正常值2. 24, 53. 5-54V高0. 5-1. 5v左右,直接提交在线维护控制模块 及时进行开关电源充电参数的调整并发出告警信息。
[0186] 开关电源蓄电池组失水容量过早的损失故障充电维护参数设置方法。
[0187] 1.预防蓄电池组失水故障充电维护管理模块
[0188] 启动均浮充电压不同环境温度电压调整模块对在线运行的蓄电池组进行电压温 度补偿,并启动开关电源在线蓄电池自动放电测试模块定期进行蓄电池容量测试。
[0189] 机房没有空调设备,室内一般在0°C~45°C之间变化,启动浮充电压充电管理模 块,在夏季将原来的53. 5v调整为53. 8v.冬季调整为54. 5v,均充电压充电管理模块在夏季 将原来的56. 4v调整为56.V,冬季调整为56. 6v。
[0190] 机房没有空调设备或空调设备工作不正常具体参数调整方法为:
[0191] 步骤一、启动定期均衡充电时间管理模块,将原来均充时间由10~12小时调整为 14小时;
[0192] 步骤二、衡压均充电转浮充电时间管理模块将原来充电时间由3小时调整为4小 时;
[0193] 步骤=、浮充转均充电池容量判断管理模块将原来的容量判断85%,调整为90% ;
[0194] 步骤四、浮充转均充判断电池电压管理模块将原来设定为48. 30V,调整为49. 5V; [01巧]步骤五、蓄电池均充充电效率管理模块夏季调整为90%冬季调整为110% ;
[0196] 步骤六、蓄电池均充充电限流点管理模块夏季调整为0. 15c冬季调整为0. 17c。
[0197]2.针对蓄电池容量下降40-50%调整方法,具体包括:
[019引电池补加水,如果在浮充电状态下进行,补加的水要与电池内的电解液混合均匀, 需要几天的时间,如果不在充电态,由于水的密度小于电解液的密度,水会长期漂浮在电解 液的上面,其操作方法如下:
[0199] 关闭均浮充电压不同环境温度电压调整模块,并进行蓄电池均充电,浮充电压 充电管理模块,原来的54.V调整为54. 4v,均充电压充电管理模块,原来的56. 4v调整为 56. 7v,定期均衡充电时间管理模块设置将原来均充时间16设置为20小时,衡压充电转浮 充方式参考电流管理模块将原来充电电流由原来的9A调整为5A,衡压均充电转浮充电时 间管理模块,将原来充电时间由原来的化调整为她,蓄电池均充充电效率管理模块设定将 原来充电效率110%设置为120%,蓄电池均充充电限流点管理模块将原来充电限流点0. 15c 设定为0. 10C。
[0200] 本实施例提出的方法在对失水故障的监控与维护进行了详细描述,具有实施例二 的全部有益效果,此处不再重述。 悦0。 连施例巿
[0202] 本实施例对蓄电池日常维护服务器数据库各种标准库配置工作原理进行说明。
[0203] 一、建模分析方法都是一样的W(VC)为例;
[0204] VC模块依据开关电源充电电流的设定大小。有W下两种数据库表;充电电流为 50-100A范围内(VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块表;充电电 流为20-50A(VC)标准10-30小时率的在线充电10-100%各阶段电压值模块表。
[020引图4为本发明实施例五VC模块充电电流采集电压值的流程图。如图4所示,该流 程包括:
[0206] 步骤一、数据采集通信接口模块提取基站开关电源及多级式在线电流测试蓄电池 容量系统提取的,单体蓄电池充放电电流电压及放电剩余容量,在线不同环境温度及不同 负载电流在线放电蓄电池现有容量,恒温柜单体蓄电池上下部位温度测量,W及动力环境 监控开关电源充放电压电流的采集及实时均浮充电压值和环境温度的值提交服务器数据 库;
[0207] 步骤二、启动单体蓄电池恒温控制模块,根据现场环境温度的变化来进行降温和 加热,来满足数据采集所需要的温度值,具体包括;执行步骤一、多级式在线电流测试蓄电 池容量系统计算出不同环境及放电率的现有容量服务器数据库;
[020引步骤S、服务器数据库数据处理模块将采集数据存储为Excel,access,文本文件 等等各种格式,来满足进一步的数据分析或第=方数据使用,具体包括;执行步骤一,采集 数据经过预处理后,根据设计的模型和算法进一步生成在线蓄电池组不同的充放电各种参 数库和实时容量数字模型;执行步骤二,当数据收集达到规定的数值后,参数库自动对各种 蓄电池放电模型的标准进行多次不定时修正;
[0209] 步骤四、数据维护管理模块通过与监控中屯、服务器的通信完成对入库的数据进行 不定时核对与复校;
[0210] 步骤五、服务器数据库自动输出各类标准库:(TC)不同温度环境蓄电池容量模 块;(VT)不同温度蓄电池端电压模块;(3AC) 300AH,30在线充电电流值模块;(5AC) 500AH, 50A在线充电电流值模块;(V巧在线放电电压值模块;(VC)在线充电电压值模块。W下将 对各模块进行详细说明:
[0211] 一、(TC)不同温度环境蓄电池容量模块:
[0212] 利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数据计算便准的温度环境蓄电池 容量表值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着时间的推移该些标准值都 是变动的,形成自适应标准。
[0213] 二、(VT)不同温度蓄电池端电压模块:
[0214] 利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数据计算标准的不同温度蓄电池 端电压表值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着时间的推移该些标准值 都是变动的,形成自适应标准。
[021引 10小时放电率放出容量为100%. 20小时放电率放出容量为105%. 3小时率放出容 量为75%.Ih放电率放出容量为52%.放电电流与容量的关系
[0216] Q=Q0(I/I0)n-1 ;
[0217] Q-I放电电流的容量(AH);
[0218] Q0-10小时放电率时的额定容量(AH);
[0219] 10-10小时放电率时的额定放电电流(A);
[0220] I-非10小时放电率时放电电流(A);
[022UN-蓄电池放电容量指数,其值为I/I0<3时.11=1.313:1/10〉3时.11=1.414:
[0222] 在25°C时电压值为2. 35 + 0. 02V,充电时间在16~20小时左右。如果不在标准 温度时应修正其充电电压,只有在蓄电池充足电的情况下才能进行核对容量试验,即初次 容量按95%核对,对于放电容量受温度影响的程度应依据公式: 。a
[02231Ce二-
[0224] 式中;Ce-25°C时电池的标称容量值;
[0225] t-放电时的环境温度°C;
[0226] K-温度系数;
[0227] 4化率容量实验时K=0. 059/°C;
[0228] 30h率容量实验时K=0. 042/°C;
[0229] 20h率容量实验时K=0. 012/°C;
[0230] lOh率容量试验时K=0. 006/°C;
[023U 化率容量试验时K=0. 003/°C;
[023引 比率容量试验时K=0. 01/°C
[023引其中,20H-40肥5°C时不能套用K值;应注意的是,在浮充运行中,阀控电池的浮充 电压与温度有密切的关系,浮充电压应根据环境温度的高低作适当修正。
[0234] S、300AH. 30在线充电电流值模块;
[02巧]利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数据计算标准的300AH. 30在线充 电电流值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着时间的推移该些标准值都 是变动的,形成自适应标准。
[0236] 四、巧AC) 500AH. 50A在线充电电流值模块;
[0237]利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数据计算标准的巧AC)500AH. 50A 在线充电电流值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着时间的推移该些标 准值都是变动的,形成自适应标准。
[023引五、(V巧在线放电电压值模块;利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数 据计算标准的(V巧在线放电电压值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着 时间的推移该些标准值都是变动的,形成自适应标准。
[0239] 六、(VC)在线充电电压值模块;利用数据采集模块采集到的正常电池的冲放电数 据计算标准的(VC)在线充电电压值。一般通过获取的大量正常数据,取平均值即可。随着 时间的推移该些标准值都是变动的,形成自适应标准。
[0240] 本实施例对蓄电池日常维护服务器数据库各种标准库配置工作原理进行了说明, 结合实施例一-五实现蓄电池故障的监控与维护。本实施例实现的方法可W参照实施例 一-五的相关说明,并具有上述实施例的全部有益效果,此处不再重述。
[0241] 连施例六
[0242] 本实施例公开了一种蓄电池故障监控维护的装置,包括:监测模块,用于检测蓄电 池单体的容量、充放电及温度参数;判断模块,用于根据参数,判断出现故障的单体蓄电池 的故障类型;调整模块,用于根据故障结果,进行告警并处理。
[0243] 本实施例中,容量、充放电及温度参数包括W下任意一至多项;电压、充放电流、现 有容量、剩余容量,温度;故障类型包括W下任意一至多项;P化故障、硫化、失水。
[0244] 本实施例中,调整模块根据故障判断结果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电 参数。
[0245] 本实施例实现的方法可W参照实施例一-四的相关说明,并具有上述实施例的全 部有益效果,此处不再重述。
[0246] 最后应说明的是,W上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明, 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可 W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改,等同替换,改进等,均应包含在本发明的 保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种蓄电池故障监控维护的方法,其特征在于,包括: 检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数,所述容量、充放电及温度参数包括:电压、 充放电流、现有容量、剩余容量,温度; 根据所述参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型,所述故障类型包括以下任意 一至多项:PCL故障、硫化、失水; 根据故障判断结果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数; 当出现以下现象时,判断蓄电池的故障类型为硫化故障, 单体蓄电池容量在不同放电率的情况下明显低于其它多数电池30% ; 或在不同放电率的情况下充电时测得单体电池电压比正常电压高〇. 5-1. 5v ; 或在放电时测得单体电池电压比正常电压低〇. 5-1. 5v ; 或在充电时测得单体电池容量比正常值低,单体电压下降到1.7v以下,放电电流大于 正常十小时率; 或在不同放电率的情况下充电时测得单体电池电压连续三个月小于均充电压值 56. 4V ; 或在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量十小时率高 于标准值15% ; 判断蓄电池的故障类型为硫化故障的步骤具体包括: 测量蓄电池单体的电压后,计算蓄电池整组总电压, 测得出上下温差单体温度计算出总体平均温度,测得出上下温差单体温度计算出总体 平均温度, 当3-4只单体蓄电池正常十小时率容量出现了 15%容量突然下降,判断故障子类型 为硫化初期,或当5-8只单体蓄电池正常十小时率容量出现了 20%容量突然下降,判断故 障子类型为硫化中期,或当10-15只单体蓄电池正常十小时率容量出现了 25%容量突然下 降,判断故障子类型为硫化晚期。
2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于初期硫化故障,所述根据故障判断结 果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数的步骤具体包括: 步骤一、对于负载电流为20~60A,300aH - 500ah的蓄电池的浮充电压设置方法为将 24h自放电量及充放电效率的浮充电压调整为54v, 步骤二、调整均充电压充电管理模块,将均充电压提高0. 1~0. 3V, 步骤三、调整定期均衡充电时间管理模块,将在线运行三年内并定期作容量试验的良 好蓄电池的定期均衡充电时间设置为10~12小时,蓄电池组已出现落后电池的设在对均 充电压调整为56. 4v,定期均衡充电时间设定为10~12小时, 步骤五、调整衡压充电转浮充方式参考电流管理模块,为在线运行二年内并定期作容 量试验,蓄电池良好,将参考电流设置为9A,蓄电池组已出现落后电池的,将参考电流设定 为6A, 步骤六、调整衡压均充电转浮充电时间管理模块,为在线运行三年内并定期作容量试 验,蓄电池良好的,将充电时间设置为3h,蓄电池组已出现落后电池的,将充电时间设定为 5h, 步骤七、调整浮充转均充电池容量判断管理模块,在线运行二年内并定期作容量试验, 蓄电池良好的,将容量判断比例设置为85%,蓄电池组已出现落后电池的,将容量判断比例 设定为95%, 步骤八、调整浮充转均充判断电池电压管理模块,运行1年以上的蓄电池组,将充电电 压设定为48. 30V,运行2~4年以上的蓄电池组,将充电电压设定为50V, 步骤九、调整蓄电池均充充电限流点管理模块,充电电流以理论计算满足自放电补偿 电量需要浮充电流以42mA/100Ah,运行2年以上的蓄电池组将限流点设定为0. 16C,蓄电池 组已出现落后电池,运行3年以上的蓄电池组将限流点设定为0. 14C。
3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于中期硫化故障,所述根据故障判断结 果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数的步骤具体包括: 步骤一、机房没有空调设备,室内在〇°C~45°C之间变化,启动浮充电压充电管理模 块,在夏季将充电电压调整为53. 8v,冬季将充电电压调整为54. 5v,均充电压充电管理模 块在夏季将充电电压调整为56v,冬季将充电电压调整为56. 6v ; 步骤二、启动定期均衡充电时间管理模块,将均充时间调整为14小时; 步骤三、衡压均充电转浮充电时间管理模块将充电时间调整为4小时; 步骤四、浮充转均充电池容量判断管理模块将容量判断比例调整为90% ; 步骤五、浮充转均充判断电池电压管理模块将充电电压调整为49. 5V ; 步骤六、蓄电池均充充电限流点管理模块夏季将限流点调整为〇. 15c,冬季将限流点调 整为0. 17c。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于晚期硫化故障,所述根据故障判断结 果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数的步骤具体包括: 第一阶段: 执行步骤一,浮充电压充电管理模块,将浮充充电电压调整为55. lv,均充电压充电管 理模块,将均充充电电压调整为55. 7v ; 执行步骤二,定期均衡充电时间管理模块设置将均充时间设置为23小时; 执行步骤三,衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将原来充电电流调整为7A ; 执行步骤四,衡压均充电转浮充电时间管理模块,将充电时间调整为15h ; 执行步骤五,蓄电池均充充电效率管理模块设定将充电效率设置为100% ; 执行步骤六,蓄电池均充充电限流点管理模块将充电限流点设定为〇. IOC ; 第二阶段: 执行步骤一、每月进行在线放电容量测试,调整参数, 执行步骤二、对容量为300ah,负载电流为15-30A,放电时间为3小时的蓄电池,整流模 块将放电终止电压调整为49v ; 执行步骤三、将容量500ah,负载电流15-50A,放电时间5小时的蓄电池,整流模块将放 电终止电压调整为48V ; 执行步骤四、浮充电压充电管理模块,将浮充电压调整为54. 6v ; 执行步骤五、均充电压充电管理模块,将均充电压调整为56v ; 执行步骤六、衡压充电转浮充方式参考电流管理模块将原来充电电流调整为5A ; 执行步骤七、衡压均充电转浮充电时间管理模块,将充电时间调整为6h ; 执行步骤八、蓄电池均充充电限流点管理模块将充电限流点设定为〇. IOC ; 第三阶段,将各项参数调整为正常的充电参数。
5. -种蓄电池故障监控维护的装置,其特征在于,包括: 监测模块,用于检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数,所述容量、充放电及温度 参数包括:电压、充放电流、现有容量、剩余容量,温度; 判断模块,用于根据所述参数,判断出现故障的单体蓄电池的故障类型,所述故障类型 包括以下任意一至多项:PCL故障、硫化、失水; 调整模块,用于根据故障判断结果,调整出现故障的单体蓄电池的充放电参数; 蓄电池的故障类型为硫化故障的具体原因包括: 单体蓄电池容量在不同放电率的情况下明显低于其它多数电池30% ; 或在不同放电率的情况下充电时测得单体电池电压比正常电压高〇. 5-1. 5v ; 或在放电时测得单体电池电压比正常电压低〇. 5-1. 5v ; 或在充电时测得单体电池容量比正常值低,单体电压下降到1.7v以下,放电电流大于 正常十小时率; 或在不同放电率的情况下充电时测得单体电池电压连续三个月小于均充电压值 56. 4V ; 或在充放电时内置单体容量测量和剩余单体容量测量测得单体电池容量十小时率高 于标准值15%。
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