CN112505561A - 一种蓄电池性能检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电池性能检测的装置及方法，该装置包括48V蓄电池组、充电机、放电机、智能开关、接触器和硅链降压器；48V蓄电池组分别与放电机、智能开关连接，放电机和智能开关连接；接触器与硅链降压器并联之后与充电机、48V蓄电池组相连接，充电机与48V蓄电池组连接。通过对48V蓄电池组进行恒流限压充电‑恒压充电‑浮充电‑快速放电过程，并对其进行核对性放电，直至48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性和容量一致性，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为48V蓄电池组的寿命。本发明能够解决现有技术未考虑运行过程中的一致性，容易给系统安全带来风险的问题，且减轻了人工作业的工作量，降低了检测成本，提升了检测效率。

Description

一种蓄电池性能检测的装置及方法

技术领域

本发明涉及电力保护系统技术领域，特别是涉及一种蓄电池性能检测的装置及方法。

背景技术

直流供电系统作为电力保护系统的工作电源，其可靠与否关系到电网系统的供电安全和稳定。蓄电池作为直流供电系统的核心设备，在站用交流故障时及时提供保护电源，维持发电站、配电所保护设备的可靠运行，因此蓄电池可靠与否直接关系到电力系统的用电安全。

由于蓄电池长期在线处于浮充电状态，蓄电池性能的优劣很难判断，诸如容量降低、内阻增大，更有甚者电池极柱虚接等情况不能及时获得，一旦需要蓄电池投入使用，因上述问题电池组不能为电力保护系统提供电源，失去了应有的意义，全站将处于脱保护的状态。

目前监测蓄电池性能仅有方式是对蓄电池做核定性放电试验，且现有技术中对蓄电池的性能检测都是在电池投运前，并未考虑运行过程中的一致性，大量案例证明检测期间电池虚接、内阻增大、电池失效经常出现，容易给系统安全带来一定风险，另外现有技术大都需要人员现场维护，整体效率低、成本高、工作量大。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种蓄电池性能检测的装置及方法，以解决现有技术未考虑运行过程中的一致性，容易给系统安全带来风险的问题。

本发明提供一种蓄电池性能检测的装置，包括48V蓄电池组、充电机、放电机、智能开关、接触器和硅链降压器；

所述48V蓄电池组分别与所述放电机、所述智能开关连接，所述放电机和所述智能开关连接；

所述接触器与所述硅链降压器并联之后与所述充电机、48V蓄电池组相连接，所述充电机与所述48V蓄电池组连接。

其中，所述48V蓄电池组由24只2V的铅酸蓄电池串联组成，并采用电压单体模块采集每只铅酸蓄电池的电压及组端电压、以及采用电流传感器采集组端电流。

其中，所述硅链降压器为二极管单向导通，所述硅链降压器用于对所述充电机上母线直流输出电压进行降低。

一种蓄电池性能检测的方法，应用于上述的蓄电池性能检测的装置，所述方法包括：

每间隔3个月对所述48V蓄电池组进行一次恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电的运行过程；

每间隔1年对所述48V蓄电池组进行一次核对性放电的运行过程；

当所述48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性的要求或不满足容量一致性的要求时，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为所述48V蓄电池组的寿命。

其中，所述恒流限压充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，充电电流为I₁₀A，限压为2.30V×24，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述恒压充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，恒压为2.30V×24，电流降至0.1I₁₀A时结束充电，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述浮充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，浮充电压为2.25V×24，运行3个月，当所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述快速放电的方式为：

所述接触器处于断开状态，所述智能开关处于闭合状态，所述硅链降压器使所述48V蓄电池组的电压等于或高于母线端电压，若所述放电机的放电维持时间小于15min，则退出运行。

其中，所述核对性放电的方式为：

所述接触器处于断开状态，所述智能开关处于闭合状态，所述硅链降压器使所述48V蓄电池组的电压等于或高于母线端电压，放电电流为I₁₀A，放电截止电压1.8V×24，若所述48V蓄电池组的容量低于额定容量的80%或所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV或单体电池容量偏差大于5%，则退出运行。

根据本发明提供的蓄电池性能检测的装置及方法，通过对48V蓄电池组进行恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电过程，并对其进行核对性放电，直至48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性和容量一致性，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为48V蓄电池组的寿命，能够模拟变电站的工作环境，在运行状态中，利用电压、容量一致性来判断电池的性能，能够在充电机、蓄电池组均不脱离系统的前提下，智能完成对蓄电池有效性的检测以及蓄电池组应对冲击负荷的耐受性，解决了现有技术未考虑运行过程中一致性的问题，此外，本发明通过充电机、放电机、智能开关、接触器和硅链降压器的配合，通过控制智能开关和接触器的通断状态即可实现自动化的实时在线检测，运维成本低，减轻了人工作业的工作量，降低了检测成本，提升了检测效率。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一实施例的蓄电池性能检测的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施例提供的蓄电池性能检测的装置，包括48V蓄电池组1、充电机2、放电机3、智能开关4、接触器5和硅链降压器6。

所述48V蓄电池组1分别与所述放电机3、所述智能开关4连接，所述放电机3和所述智能开关4连接。

所述接触器5与所述硅链降压器6并联之后与所述充电机2、48V蓄电池组1相连接，所述充电机2与所述48V蓄电池组1连接。

具体的，所述48V蓄电池组1由24只2V的铅酸蓄电池串联组成，并采用电压单体模块采集每只铅酸蓄电池的电压及组端电压、以及采用电流传感器采集组端电流。

所述硅链降压器6为二极管单向导通，所述硅链降压器6用于对所述充电机2上母线直流输出电压进行降低。

具体实施时，智能开关4可以通过在软件上设置相应的运行程序来实现。

本发明的实施例还提供一蓄电池性能检测的方法，应用于上述的蓄电池性能检测的装置，所述方法包括：

每间隔3个月对所述48V蓄电池组进行一次恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电的运行过程，该运行过程是模拟实际变电站运行工况，从而检验蓄电池组性能；

每间隔1年对所述48V蓄电池组进行一次核对性放电的运行过程，该运行过程主要是为了检验蓄电池组的容量；

当所述48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性的要求或不满足容量一致性的要求时，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为所述48V蓄电池组的寿命。本实施例中，通过寿命来代表蓄电池组的性能，这个性能不仅仅是单只电池的性能，更是整组的性能。

其中，所述恒流限压充电的方式为：

所述接触器5处于闭合状态（即处于导通的状态），所述智能开关4处于断开状态（即处于不导通的状态），充电电流为I₁₀A，限压为2.30V×24，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述恒压充电的方式为：

所述接触器5处于闭合状态，所述智能开关4处于断开状态，恒压为2.30V×24，电流降至0.1I₁₀A时结束充电，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述浮充电的方式为：

所述接触器5处于闭合状态，所述智能开关4处于断开状态，浮充电压为2.25V×24，运行3个月，当所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

其中，所述快速放电的方式为：

所述接触器5处于断开状态，所述智能开关4处于闭合状态，所述硅链降压器使48V蓄电池组1的电压等于或高于母线端电压，若所述放电机的放电维持时间小于15min，则退出运行。

其中，所述核对性放电的方式为：

所述接触器5处于断开状态，所述智能开关4处于闭合状态，所述硅链降压器使48V蓄电池组1的电压等于或高于母线端电压，放电电流为I₁₀A，放电截止电压1.8V×24，若48V蓄电池组1的容量低于额定容量的80%或所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV或单体电池容量偏差大于5%，则退出运行。

基于上述内容，本发明具有以下特点：

1、本发明在实验室的场景下模拟了实际变电站的运行情况，即通过48V蓄电池组1、充电机2、放电机3的配合，能够在实验室的场景下模拟了实际变电站的运行情况。

这里使用48V蓄电池组是因为实际的变电站一般采用103或104只电池串联组成一个220V。但在实验室里运行时，无法采用一个220V的电池组，出于成本的考虑，要把蓄电池的数量降低下来。选择48V，是因为在对蓄电池性能检测时，需要对蓄电池的一致性进行检测，如果数量太少则会对一致性的结果产生影响，因此选择48V蓄电池组更具代表性，也更加合理，满足了装置的灵活性。

2、本发明在现有实际运行工况下，增加了快速放电这个运行，且快速放电没有脱离实际运行工况，能够满足实际运行的需求，也更能反应在蓄电池的实际运行环境下的状态。

3、本发明灵活设置了各运行工况过程中退役的判别条件，其中，恒流限压充电、恒压充电、浮充电的退役判别条件是对电压单体模块采集到的偏差进行检测，快速放电的退役判别条件是对放电机的放电维持时间进行检测，核对性放电的退役判别条件是蓄电池组容量、电压单体模块采集到的偏差、单体电池容量偏差中任一条件进行检测，能够更准确的对蓄电池的性能（主要是寿命）进行检测。

下面以几个具体示例进行详细说明

示例1

待检测的48V蓄电池组是由24只A品牌2V200Ah组成一个48V200Ah的电池组系统，恒流限压充电方式为接触器处于闭合状态，智能开关处于断开状态，在进行恒流限压充电时，充电电流为20A，限压为2.30V×24，电压单体模块采集到单体电压如表1所示。

表1 24只电池的单体电压

电池编号	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							电压（V）	2.30	2.31	2.32	2.30	2.29	2.30
电池编号	7#	8#	9#	10#	11#	12#
							电压（V）	2.30	2.29	2.31	2.32	2.29	2.29
电池编号	13#	14#	15#	16#	17#	18#
							电压（V））	2.30	2.31	2.32	2.30	2.30	2.29
电池编号	19#	20#	21#	22#	23#	24#
							电压（V））	2.30	2.33	2.27	2.33	2.26	2.31

从表1中可以看出，单体电池电压最大值为2.33V，最小值为2.26V，相差0.07V，其相差大于50mV，说明该待检测的48V蓄电池组的一次性不合格。

示例2

待检测的48V蓄电池组是由24只B品牌2V200Ah组成一个48V200Ah的电池组系统。

对其采用下述方式进行性能检测

1）3个月对48V电池组进行一次恒流限压充电-恒压充电-浮充电（运行状态）-快速放电过程；

2）1年对48V电池组进行一次核对性放电；

前4年运行一切正常（即4年内每3个月进行一次的恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电过程、以及每年进行一次的核对性放电均未退出运行），第5年对其核对性放电时（第5年的最后一天进行核对性放电，且第5年中每3个月进行一次的恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电过程均未退出运行），发现容量不符合要求，其容量数据如表2。

表2 24只电池的容量

电池编号	1#	2#	3#	4#	5#	6#
							容量（Ah）	225	226	219	220	221	223
电池编号	7#	8#	9#	10#	11#	12#
							容量（Ah）	224	221	220	221	222	224
电池编号	13#	14#	15#	16#	17#	18#
							容量（Ah）	230	235	234	233	231	230
电池编号	19#	20#	21#	22#	23#	24#
							容量（Ah））	220	218	220	221	223	231

从表2可以看出，其容量最大值为235Ah,最小值为218Ah,相差17Ah，容量相差大于5%，因退出运行，其电池组的寿命为5年。

实施例3

待检测的48V蓄电池组是由24只C品牌2V200Ah组成一个48V200Ah的电池组系统。

对其采用下述方式进行性能检测

1）3个月对48V电池组进行一次恒流限压充电-恒压充电-浮充电（运行状态）-快速放电过程；

2）1年对48V电池组进行一次核对性放电；

前6年运行一切正常（即6年内每3个月进行一次的恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电过程、以及每年进行一次的核对性放电均未退出运行），第7年对其进行第一次的快速放电时，发现只能放电5min，应退出运行，电池组的寿命为6年3个月。

综上，根据本实施例的蓄电池性能检测的装置及方法，通过对48V蓄电池组进行恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电过程，并对其进行核对性放电，直至48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性和容量一致性，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为48V蓄电池组的寿命，能够模拟变电站的工作环境，在运行状态中，利用电压、容量一致性来判断电池的性能，能够在充电机、蓄电池组均不脱离系统的前提下，智能完成对蓄电池有效性的检测以及蓄电池组应对冲击负荷的耐受性，解决了现有技术未考虑运行过程中一致性的问题，此外，本发明通过充电机、放电机、智能开关、接触器和硅链降压器的配合，通过控制智能开关和接触器的通断状态即可实现自动化的实时在线检测，运维成本低，减轻了人工作业的工作量，降低了检测成本，提升了检测效率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种蓄电池性能检测的装置，其特征在于，包括48V蓄电池组、充电机、放电机、智能开关、接触器和硅链降压器；

所述48V蓄电池组分别与所述放电机、所述智能开关连接，所述放电机和所述智能开关连接；

所述接触器与所述硅链降压器并联之后与所述充电机、48V蓄电池组相连接，所述充电机与所述48V蓄电池组连接。

2.根据权利要求1所述的蓄电池性能检测的装置，其特征在于，所述48V蓄电池组由24只2V的铅酸蓄电池串联组成，并采用电压单体模块采集每只铅酸蓄电池的电压及组端电压、以及采用电流传感器采集组端电流。

3.根据权利要求2所述的蓄电池性能检测的装置，其特征在于，所述硅链降压器为二极管单向导通，所述硅链降压器用于对所述充电机上母线直流输出电压进行降低。

4.一种蓄电池性能检测的方法，其特征在于，应用于权利要求3所述的蓄电池性能检测的装置，所述方法包括：

每间隔3个月对所述48V蓄电池组进行一次恒流限压充电-恒压充电-浮充电-快速放电的运行过程；

每间隔1年对所述48V蓄电池组进行一次核对性放电的运行过程；

当所述48V蓄电池组不能放电或不满足电压一致性的要求或不满足容量一致性的要求时，退出运行，将开始运行到退出运行的时间间隔记为所述48V蓄电池组的寿命。

5.根据权利要求书4所述的蓄电池性能检测的方法，其特征在于，所述恒流限压充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，充电电流为I₁₀A，限压为2.30V×24，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

6.根据权利要求书4所述的蓄电池性能检测的方法，其特征在于，所述恒压充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，恒压为2.30V×24，电流降至0.1I₁₀A时结束充电，当所述电压单体模块采集到的偏差大于50mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

7.根据权利要求书4所述的蓄电池性能检测的方法，其特征在于，所述浮充电的方式为：

所述接触器处于闭合状态，所述智能开关处于断开状态，浮充电压为2.25V×24，运行3个月，当所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV时，则判定所述48V蓄电池组不满足电压一致性的要求，退出运行。

8.根据权利要求书4所述的蓄电池性能检测的方法，其特征在于，所述快速放电的方式为：

所述接触器处于断开状态，所述智能开关处于闭合状态，所述硅链降压器使所述48V蓄电池组的电压等于或高于母线端电压，若所述放电机的放电维持时间小于15min，则退出运行。

9.根据权利要求书4所述的蓄电池性能检测的方法，其特征在于，所述核对性放电的方式为：

所述接触器处于断开状态，所述智能开关处于闭合状态，所述硅链降压器使所述48V蓄电池组的电压等于或高于母线端电压，放电电流为I₁₀A，放电截止电压1.8V×24，若所述48V蓄电池组的容量低于额定容量的80%或所述电压单体模块采集到的偏差大于90mV或单体电池容量偏差大于5%，则退出运行。

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