CN113253124A - 一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法，涉及电力检测设备技术领域；装置包括控制器、光耦合器、二极管、直流接触器、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元，电压采集单元和电流采集单元分别与控制器电连接，控制器通过光耦合器与直流接触器电连接；方法包括控制器通过光耦合器触发直流接触器断开，控制器生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电；其通过控制器、光耦合器、二极管、直流接触器、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元等，实现检测蓄电池工作效率较高。

Description

一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法

技术领域

本发明涉及电力检测设备技术领域，尤其涉及一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法。

背景技术

直流电源系统是电网核心设备之一，是保证保护装置、自动化设备动作、开关跳合、防止事故扩大和恢复系统正常运行所必不可少的系统和设备。而在直流系统中，蓄电池又是整个直流电源系统的最后一道安全屏障，一旦出现问题，随之而来的便是保护失灵、开关拒动、通道中断，后果不堪设想。因此，保证蓄电池容量充足、性能良好对变电站的安全运行至关重要。

由于蓄电池内在性能的复杂性及不可见性，目前检验蓄电池性能好坏唯一准确的方法就是核对性容量放电试验。常规的核对性放电试验一般需蓄电池脱离直流系统、将蓄电池电能转化成热能消耗掉来实现蓄电池的容量测试，不但浪费电能，而且对于不允许蓄电池脱离系统的单组蓄电池直流系统，该方法无法使用。部分单位采用的关闭或调低充电机直流输出、使蓄电池带全站直流负荷而实现蓄电池在线核容放电的方法，因直流负荷一般较小且大小不确定，而无法满足蓄电池的I10恒流放电要求。一些通信电源蓄电池采用的DC/AC回馈电网式逆变放电，节能环保，但要跨接直流、交流两个电源系统，在安全、管理和实际操作层面存在较大困难。

现有技术问题及思考：

如何解决检测蓄电池工作效率较低的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法，其通过控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元等，实现检测蓄电池工作效率较高。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种安全节能电力蓄电池核容放电装置包括控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元，所述二极管D1与直流接触器KM1并联形成用于控制直流母线给蓄电池组充电或蓄电池组给直流母线供电的开关单元，所述电源转换单元为用于基于蓄电池组进行升压或者降压并输出至直流母线的电源模块，电源转换单元与电压采集单元电连接，所述电压采集单元为用于获取电源转换单元供给直流母线电压信息的采集单元，电压采集单元与控制器U1电连接，所述电流采集单元为用于获取直流母线中电流信息的采集单元，电流采集单元与控制器U1电连接，所述控制器U1与光耦合器OC1电连接，控制器U1与电源转换单元电连接并双向通信，所述光耦合器OC1与直流接触器KM1电连接。

进一步的技术方案在于：所述电压采集单元为电压传感器TV1，所述电流采集单元为电流传感器TA1，所述电源转换单元的输出端与直流母线电连接，电源转换单元的输出端与电压采集单元的输入端电连接，电源转换单元的输入端连往蓄电池组，所述二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间。

进一步的技术方案在于：所述二极管D1的正极连往直流母线的负极母线WB-，二极管D1的负极连往蓄电池组的负极，蓄电池组的正极连往直流母线的正极母线WB+。

进一步的技术方案在于：所述开关单元通过第一熔断器FU1连往直流母线。

进一步的技术方案在于：所述电源模块为DC-DC电源模块，蓄电池组划分为电池段，一个电源模块与一个电池段相对应，一个电源模块的第一输入端与相应的电池段的正极电连接，该电源模块的第二输入端与相应的电池段的负极电连接，该电源模块的第二输入端与相邻的下一电源模块的第一输入端电连接。

进一步的技术方案在于：所述电源模块的数量为四个分别是结构相同的第一至第四电源模块M1～M4，所述电池段的数量为四个分别是结构相同的第一至第四电池段，所述第一电池段、第二电池段、第三电池段和第四电池段依次电连接，所述第一电源模块M1的第一输入端与第一电池段的正极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第一电池段的负极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第二电源模块M2的第一输入端电连接，第二电源模块M2的第二输入端与第三电源模块M3的第一输入端电连接，第三电源模块M3的第二输入端与第四电源模块M4的第一输入端电连接。

进一步的技术方案在于：每一电池段包括二十六块电池，每一电池为输出电压为2V的电池，二十六块电池依次连接并形成输出电压为52V的电池段，四个电池段依次连接并形成输出电压为208V的蓄电池组，所述第一电池段的正极连往直流母线的正极母线WB+，第四电池段的负极连往二极管D1的负极。

进一步的技术方案在于：还包括放电模块，放电模块为程序模块，用于控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

一种安全节能电力蓄电池核容放电方法，基于上述的装置，将充电机与直流母线电连接，将控制器U1与管理服务器连接并通信，将电源转换单元的输出端与直流母线电连接，将电源转换单元的输入端与蓄电池组电连接，将二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间，包括如下步骤，控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

进一步的技术方案在于：电源转换单元的输出电压比充电机的输出电压高0.01V～0.1V时，蓄电池组通过电源转换单元对直流母线上的负载放电。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

一种安全节能电力蓄电池核容放电装置包括控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元，所述二极管D1与直流接触器KM1并联形成用于控制直流母线给蓄电池组充电或蓄电池组给直流母线供电的开关单元，所述电源转换单元为用于基于蓄电池组进行升压或者降压并输出至直流母线的电源模块，电源转换单元与电压采集单元电连接，所述电压采集单元为用于获取电源转换单元供给直流母线电压信息的采集单元，电压采集单元与控制器U1电连接，所述电流采集单元为用于获取直流母线中电流信息的采集单元，电流采集单元与控制器U1电连接，所述控制器U1与光耦合器OC1电连接，控制器U1与电源转换单元电连接并双向通信，所述光耦合器OC1与直流接触器KM1电连接。其通过控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元等，实现检测蓄电池工作效率较高。

一种安全节能电力蓄电池核容放电方法，基于上述的装置，将充电机与直流母线电连接，将控制器U1与管理服务器连接并通信，将电源转换单元的输出端与直流母线电连接，将电源转换单元的输入端与蓄电池组电连接，将二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间，包括如下步骤，控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。其通过上述步骤等，实现检测蓄电池工作效率较高。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理框图；

图2是本发明实施例1应用的接线图；

图3是本发明的电路原理图；

图4是本发明应用的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种安全节能电力蓄电池核容放电装置包括控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元以及放电模块，放电模块为程序模块，所述二极管D1与直流接触器KM1并联形成用于控制直流母线给蓄电池组充电或蓄电池组给直流母线供电的开关单元，所述电源转换单元为用于基于蓄电池组进行升压或者降压并输出至直流母线的电源模块，所述电压采集单元为用于获取电源转换单元供给直流母线电压信息的电压传感器TV1，所述电流采集单元为用于获取直流母线中电流信息的电流传感器TA1。

所述电源模块为DC-DC电源模块，电源模块的数量为四个分别是结构相同的第一至第四电源模块M1～M4，所述第一电源模块M1的第一输出端、第二电源模块M2的第一输出端、第三电源模块M3的第一输出端和第四电源模块M4的第一输出端连接并形成电源转换单元的第一输出端，所述第一电源模块M1的第二输出端、第二电源模块M2的第二输出端、第三电源模块M3的第二输出端和第四电源模块M4的第二输出端连接并形成电源转换单元的第二输出端，所述电压传感器TV1的输入端连接在电源转换单元的第一输出端与第二输出端之间，电压传感器TV1的输出端与控制器U1电连接。

所述电流传感器TA1的输出端与控制器U1电连接。

所述控制器U1的控制端与光耦合器OC1的控制端电连接，控制器U1分别与第一电源模块M1、第二电源模块M2、第三电源模块M3和第四电源模块M4电连接并双向通信，即控制器U1与第一电源模块M1电连接并双向通信，控制器U1与第二电源模块M2电连接并双向通信，控制器U1与第三电源模块M3电连接并双向通信，控制器U1与第四电源模块M4电连接并双向通信。

所述光耦合器OC1的输出端与直流接触器KM1的控制端电连接。

放电模块，用于控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

其中，控制器为单片机，其型号为TM4C129ENCPDT，控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例1使用说明：

如图2所示，将实施例1的装置接入现有的供电系统。

现有的供电系统包括充电机、直流母线、蓄电池组、负载和位于充电站监控室内的管理服务器，充电机为交流380V的充电器，充电机的直流输出端的正极接直流母线的正极母线WB+，充电机的直流输出端的负极接直流母线的负极母线WB-，负载接在直流母线的正极母线WB+与直流母线的负极母线WB-之间，蓄电池组的正极通过第二熔断器FU2与直流母线的正极母线WB+电连接。

将电源转换单元的第一输出端与直流母线的正极母线WB+电连接，将电源转换单元的第二输出端与直流母线的负极母线WB-电连接，将电流传感器TA1串入直流母线的正极母线WB+，

将蓄电池组划分为四个结构相同的电池段分别是第一至第四电池段，每一电池段包括二十六块电池，每一电池为输出电压为2V的电池，二十六块电池依次连接并形成输出电压为52V的电池段，四个电池段依次连接并形成输出电压为208V的蓄电池组。

所述第一电池段、第二电池段、第三电池段和第四电池段依次电连接，所述第一电源模块M1的第一输入端与第一电池段的正极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第一电池段的负极电连接，所述第二电源模块M2的第一输入端与第二电池段的正极电连接，第二电源模块M2的第二输入端与第二电池段的负极电连接，所述第三电源模块M3的第一输入端与第三电池段的正极电连接，第三电源模块M3的第二输入端与第三电池段的负极电连接，所述第四电源模块M4的第一输入端与第四电池段的正极电连接，第四电源模块M4的第二输入端与第四电池段的负极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第二电源模块M2的第一输入端电连接，第二电源模块M2的第二输入端与第三电源模块M3的第一输入端电连接，第三电源模块M3的第二输入端与第四电源模块M4的第一输入端电连接。

所述第一电池段的正极通过第二熔断器FU2与直流母线的正极母线WB+电连接，第四电池段的负极与二极管D1的负极电连接，二极管D1的正极通过第一熔断器FU1与直流母线的负极母线WB-电连接。

将控制器U1与管理服务器连接并通信。

放电说明：

工作人员通过管理服务器将放电指令发往控制器U1，控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

实施例2：

本发明公开了一种安全节能电力蓄电池核容放电方法，基于实施例1的装置，将充电机与直流母线电连接，将控制器U1与管理服务器连接并通信，将电源转换单元的输出端与直流母线电连接，将电源转换单元的输入端与蓄电池组电连接，将二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间，包括如下步骤：

控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压比充电机的输出电压高0.01V～0.1V时，蓄电池组通过电源转换单元对直流母线上的负载放电。

相对于上述实施例，所述电流采集单元还可以为电流互感器，通过电流互感器从直流母线获取电流信息，然后发送至控制器U1。

发明目的：

针对现有电力蓄电池放电方法的不足，提供一种蓄电池核容测试方法，在保证蓄电池始终在线，不脱离直流系统的前提下，实现蓄电池恒流、安全、节能环保容量试验和性能测试。

技术贡献：

一种安全节能电力蓄电池核容放电装置及方法，可以实现蓄电池恒流、安全、节能环保容量试验和性能测试。蓄电池核容放电装置由二极管、直流接触器、光耦、DC-DC电源模块、电压电流采集单元和测控单元等组成，其中接触器采用主触点常闭型的单极直流接触器。连接方式如下：直流接触器和二极管并联，设置在直流负母线和蓄电池组负极之间，其中二极管的A端即正极与直流负母线连接， K端即负极与蓄电池组负极连接，用于控制蓄电池充电回路；若干个DC-DC电源模块输出端并联于直流母线，输入端依次顺序连接于蓄电池组的各分段点，用于实现蓄电池的分组核容放电；电压电流采集单元中的电流传感器串接于直流正母线，用于变送负荷电流，电压传感器一次输入端与DC-DC电源模块输出端并联，用于变送直流母线电压； 测控单元即控制器U1经光耦即光耦合器OC1驱动直流接触器KM1的线圈控制接触器主触点通断，采用通讯方式连接DC-DC电源模块，控制蓄电池分段升压放电，通过A/D转换接口连接电压电流采集单元的电流传感器和电压传感器二次输出端采集负荷电流和直流母线电压。

放电方法如下：正常情况下，直流接触器主触点处于接通状态，充电机向直流负荷供电并对蓄电池组充电，设置若干个DC-DC电源模块输出电压低于直流母线电压，处于热备用状态，保证在交流失电又出现蓄电池离线或开路故障时保证直流母线可靠供电；在蓄电池组需要核对性放电时，测控单元驱动光耦断开直流接触器，调高DC-DC电源模块输出电压略高于充电机输出电压，根据负荷电流的大小调节投入的DC-DC电源模块数量及电流，来实现对蓄电池组分段恒流放电。由于二极管单向导电性，这时充电机无法向蓄电池充电，这就保证了蓄电池组在线恒流放电；在放电过程中，如充电机突然失电，这时蓄电池组可通过二极管向直流冲击负荷供电，保证了直流系统供电的安全性，这就实现了在保证蓄电池始终在线，不脱离系统的前提下，对蓄电池进行恒流、安全、节能环保放电试验。

拓展技术方案及说明：

如图3所示，蓄电池核容放电装置由二极管D1、直流接触器KM1、光耦合器OC1、DC-DC电源模块M1……Mn、电压传感器TV1、电流传感器TA1和控制器U1等组成，其中接触器KM1采用主触点常闭型的单极直流接触器。

蓄电池核容放电装置连接方式如下：充电开关由直流接触器KM1和二极管D1并联而成，设置在负极母线WB-和蓄电池组负极之间，其中二极管D1的A端即正极与负极母线WB-连接， K端即负极与蓄电池组负极连接，用于控制蓄电池充电回路；若干个DC-DC电源模块M1……Mn输出端并联后与直流母线对应连接，输入端依次顺序连接于蓄电池组的各分段点，用于实现蓄电池的分组核容放电；电压电流采集单元中的电流传感器TA1串接于正极母线WB+上，用于采集变送负荷电流，电压传感器TV1一次输入端与DC-DC电源模块M1……Mn输出端并联，用于采集变送直流母线电压； 控制器U1一个I/O口经光耦合器OC1驱动直流接触器KM1线圈控制接触器主触点通断，采用通讯方式通过UART口连接DC-DC电源模块M1……Mn控制口，控制蓄电池分段升压放电，通过数模转换A/D 1接口和A/D 2接口连接电压电流采集单元的电压传感器TV1和电流传感器TA1二次输出端采集直流母线电压和负荷电流。

放电方法如下：正常情况下，直流接触器KM1主触点处于接通状态，充电机向直流负荷供电并对蓄电池组充电，设置若干个DC-DC电源模块M1……Mn输出电压低于直流母线电压，处于热备用状态，保证在交流失电又出现蓄电池离线或开路故障时直流母线可靠供电；在蓄电池组需要核对性放电时，控制器U1驱动光耦合器OC1断开直流接触器KM1，调高DC-DC电源模块M1……Mn输出电压略高于充电机输出电压，根据负荷电流的大小调节投入的DC-DC电源模块数量及电流，来实现对蓄电池组分段恒流放电。由于二极管D1单向导电性，这时充电机无法向蓄电池充电，这就保证了蓄电池组在线恒流放电；在放电过程中，如充电机突然失电，这时蓄电池组可通过二极管D1向直流冲击负荷供电，保证了直流系统供电的安全性，这就实现了在保证蓄电池始终在线，不脱离系统的前提下，对蓄电池进行恒流、安全、节能环保放电试验。

如图4所示，整个放电控制序列流程图。

测试过程描述:

1. 测试程序开始后，进行程序初始化，控制器U1的I/O口输出低电平，直流接触器KM1驱动线圈无电，常闭主触点处于接通状态，充电机处于正常浮充状态，向直流负荷供电，并对蓄电池组浮充电。

2、控制器U1通过UART串行通信接口下发指令，设置所有DC-DC电源模块M1……Mn输出电压为标称值220V的90%即198V，使其输出电压低于直流母线电压，处于热备用状态。这时直流系统处于正常运行状态，由充电机向直流负荷供电，蓄电池组处于浮充电状态。

3、这时，如果出现交流失电或充电机所有模块全部故障无法正常工作，同时蓄电池上母线保险熔断、开关断开或蓄电池组中个别电池开路情况，当直流母线电压下降到标称值得90%时，处于热备用状态的DC-DC电源模块M1……Mn，将立即负担全部直流负荷，从而有效保证在交流失电又出现蓄电池离线或开路故障时、直流母线可靠供电。

4、当需要远程或就地进行蓄电池组核对性容量试验时，充电机处于正常浮充状态，向直流负荷供电，控制器U1的I/O口输出高电平，直流接触器KM1驱动线圈加电，K1常闭主触点处于断开状态；为了保证操作的可靠性，要采集直流接触器KM1的辅助触点作为回读信号，只有所有状态信号全部正常，才认为操作成功。由于二极管D1的A端与负极母线WB-连接， K端与蓄电池组负极连接，这时充电机不再向蓄电池组浮充电，使蓄电池组处于一种虚拟的脱机状态，为蓄电池放电做好准备。

5、控制器U1打开全局定时中断采集数据处理，控制器U1通过数模转换A/D 1接口连接电压电流采集单元的电压传感器TV1采集直流母线电压，通过数模转换A/D 2接口连接电压电流采集单元的电流传感器TA1二次输出端采集直流负荷电流, 为了保证采集的数据准确稳定，软件程序可采用平均值算法，并舍弃最大、最小值。

6、蓄电池分段放电需要把整组蓄电池分为多段，每段分别连接一只DC-DC电源模块通过升压方式向直流母线放电，DC-DC电源模块数量的多少可考虑变电站常规直流负荷、现场在运蓄电池性能、经济投入等因素，而实现最优化配置。比如：蓄电池单体开路风险越大，DC-DC电源模块数量就应该选的越多，但成本会较高；常规直流负荷越小，DC-DC电源模块数量就应该选的较多，从而保证在最小直流负荷时，也能满足每一段蓄电池I10放电率的要求。

7、根据采集的直流负荷电流，确定需投入DC-DC电源模块数量，使投入的所有DC-DC电源模块所连接的蓄电池能实现I10放电。为达到此目的，必须使投入的DC-DC电源模块总输出最接近直流负荷电流，而且要小于等于负荷电流，例如小于0安培～100安培，不足部分可由充电机提供输出，这样既能保证放电段的蓄电池I10放电，又能提高蓄电池核容试验效率并实现能量的最大化节能利用。

8、通过管理服务器与控制器U1通信的方式，设置蓄电池放电参数：包括放电电流、单体电池终止电压、电池端电压、放电容量、放电时间等。这些参数要根据蓄电池具体规格参数等来设置，比如300Ah的蓄电池半容量放电可设置为：放电电流30A、单体电池终止电压2.0V（2V阀控密封铅酸蓄电池）、电池段电压2n（n为每段电池数量）、放电容量300Ah、放电时间5小时。

9、控制器U1通过UART串行通信接口向投入放电的DC-DC电源模块下发指令，根据采集的直流负荷电流，设置每个DC-DC模块的输出电流，使每个模块在满足所带电池I10放电的基础上、平均负担直流负荷，不足部分由充电机承担。

10、各投入放电的DC-DC电源模块，通过调整PWM的占空比，来控制蓄电池的放电电流。控制器U1读取放电电流，然后把实际读取到的放电电流与控制器U1下发的放电电流定值进行比较，若实际电流偏小，则向增加放电电流的方向调整PWM的占空比；若实际电流偏大，则向减小放电电流的方向调整PWM的占空比。

11、在放电试验过程中，控制器U1一直通过数模转换A/D 1接口连接电压电流采集单元的电压传感器TV1采集直流母线电压、通过数模转换A/D 2接口连接电压电流采集单元的电流传感器TA1二次输出端采集直流负荷电流，监视直流电源的运行状态，并通过UART串行通信接口向投入放电的DC-DC电源模块下发指令、随时调整各模块的放电定值参数。各投入放电的DC-DC电源模块也实时采集所带电池的电压、电流等状态参数，监控电池的运行状态。

12、同时，控制器U1一直实时监视待测蓄电池的运行状态，采集蓄电池的放电参数，以秒为单位累计蓄电池已放电容量和放电时间，对比放电终止条件：放电电流、单体电池终止电压、电池端电压、放电容量、放电时间等是否达到。

13、一旦满足任一蓄电池放电终止条件，比如：单体电池电压低、设定时间超时、达到设定容量等、又或者出现电压突变即不稳定、电流不可控制即不稳定、控制器U1通信中断等异常情况，控制器U1立即通过UART串行通信接口向投入放电的DC-DC电源模块下发停止放电指令，同时等待DC-DC电源模块的应答，如果超过10秒控制器U1还没有收到应答信息，再向电源模块充发停止放电指令，以防通信错误或数据丢失。

14、投入放电的DC-DC电源模块收到控制器U1发送的停止放电指令后，立即对控制器U1做出应答，并调低输出电压为直流系统标称电压的90%，使其输出电压低于直流母线电压，处于热备用状态，自动停止对所连蓄电池段的放电。出现任何异常情况，控制器U1通过串行通讯立即向管理服务器发送异常报警信息，以确保蓄电池核容放电试验安全。

15、电池组第一部分电池放电完成后，将依次投入同样数量的第二组DC-DC电源模块对其所连蓄电池进行核容放电试验，整个放电监视控制过程与第一组DC-DC电源模块完全相同，如此循环重复，直到所有DC-DC电源模块全部执行一轮，这样所有蓄电池全部完成核容放电试验。当然由于DC-DC电源模块总数不见得正好是每次投入电源模块数量的整数倍，因此，最后一次放电试验，可能投入的电源模块数量较少，这时只需调节电源模块输出电流保证其所连接蓄电池I10放电即可，直流负荷电流差额部分由充电机输出补足。

16、当电池组所有电池全部完成核对性放电试验后，控制器U1的I/O口输出低电平，直流接触器KM1驱动线圈掉电，K1常闭主触点就处于接通状态；恢复了蓄电池组和直流母线的正常接线方式。为了保证操作的可靠性，要采集直流接触器KM1的辅助触点作为回读信号，只有所有状态信号全部正常，才认为操作成功。

17、一旦直流接触器KM1常闭主触点闭合，将短接二极管D1，这时直流系统充电机将开始对完成核容放电的蓄电池组进行充电，同时负担常规直流负荷。充电方式采用恒流限压充电方式，这个充电过程包括均充恒流充电、均充恒压充电，恒流充电电流为I10，恒压充电电压为2.30-2.35VxN，N为电池组蓄电池数量，当恒压充电电流减小到0.1 I10时，再延时一段时间，转浮充运行。

18、在蓄电池组恒流限压充电过程中，控制器U1通过UART串行通信接口向所有DC-DC电源模块M1……Mn下发停机指令，所有DC-DC电源模块全部关闭直流输出，以保证蓄电池的正常充电过程。因为在蓄电池均充恒流充电时，充电机输出电压较低，如果低于直流标称电压的90%时即198V，处于热备用状态的DC-DC电源模块M1……Mn将向直流母线供电，这就造成蓄电池既充电、同时又通过DC-DC电源模块放电，无法满足蓄电池恒流限压充电的要求，同时也延长了蓄电池的充电时间，而且有可能还会造成DC-DC电源模块M1……Mn震荡，影响直流系统的安全。当蓄电池均充完成正式转浮充运行后，控制器U1通过UART串行通信接口向所有DC-DC电源模块M1……Mn下发启机指令，调整所有DC-DC电源模块输出电压为直流标称电压的90%，处于热备用状态，恢复直流电源正常运行状态。

本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：

1、该蓄电池核容放电装置及方法实现了蓄电池的在线、恒流放电，既满足了电力规程对蓄电池放电的要求，又实现了在任何情况下，蓄电池始终在线，不脱离直流系统，保证了直流系统供电连续性和抗冲击能力。

2、该蓄电池核容放电装置及方法基于电池分段DC-DC升压供电直流负荷方式，实现蓄电池核容放电，避免了电能浪费，节能、环保。

3、该蓄电池核容放电装置及方法应用蓄电池分段DC-DC热备用向直流母线供电方式，有效提升了直流系统供电安全性。

Claims (10)

1.一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：包括控制器U1、光耦合器OC1、二极管D1、直流接触器KM1、电源转换单元、电压采集单元和电流采集单元，所述二极管D1与直流接触器KM1并联形成用于控制直流母线给蓄电池组充电或蓄电池组给直流母线供电的开关单元，所述电源转换单元为用于基于蓄电池组进行升压或者降压并输出至直流母线的电源模块，电源转换单元与电压采集单元电连接，所述电压采集单元为用于获取电源转换单元供给直流母线电压信息的采集单元，电压采集单元与控制器U1电连接，所述电流采集单元为用于获取直流母线中电流信息的采集单元，电流采集单元与控制器U1电连接，所述控制器U1与光耦合器OC1电连接，控制器U1与电源转换单元电连接并双向通信，所述光耦合器OC1与直流接触器KM1电连接。

2.根据权利要求1所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：所述电压采集单元为电压传感器TV1，所述电流采集单元为电流传感器TA1，所述电源转换单元的输出端与直流母线电连接，电源转换单元的输出端与电压采集单元的输入端电连接，电源转换单元的输入端连往蓄电池组，所述二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间。

3.根据权利要求2所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：所述二极管D1的正极连往直流母线的负极母线WB-，二极管D1的负极连往蓄电池组的负极，蓄电池组的正极连往直流母线的正极母线WB+。

4.根据权利要求1所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：所述开关单元通过第一熔断器FU1连往直流母线。

5.根据权利要求1所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：所述电源模块为DC-DC电源模块，蓄电池组划分为电池段，一个电源模块与一个电池段相对应，一个电源模块的第一输入端与相应的电池段的正极电连接，该电源模块的第二输入端与相应的电池段的负极电连接，该电源模块的第二输入端与相邻的下一电源模块的第一输入端电连接。

6.根据权利要求5所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：所述电源模块的数量为四个分别是结构相同的第一至第四电源模块M1～M4，所述电池段的数量为四个分别是结构相同的第一至第四电池段，所述第一电池段、第二电池段、第三电池段和第四电池段依次电连接，所述第一电源模块M1的第一输入端与第一电池段的正极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第一电池段的负极电连接，第一电源模块M1的第二输入端与第二电源模块M2的第一输入端电连接，第二电源模块M2的第二输入端与第三电源模块M3的第一输入端电连接，第三电源模块M3的第二输入端与第四电源模块M4的第一输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：每一电池段包括二十六块电池，每一电池为输出电压为2V的电池，二十六块电池依次连接并形成输出电压为52V的电池段，四个电池段依次连接并形成输出电压为208V的蓄电池组，所述第一电池段的正极连往直流母线的正极母线WB+，第四电池段的负极连往二极管D1的负极。

8.根据权利要求1所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电装置，其特征在于：还包括放电模块，放电模块为程序模块，用于控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

9.一种安全节能电力蓄电池核容放电方法，其特征在于：基于权利要求1的装置，将充电机与直流母线电连接，将控制器U1与管理服务器连接并通信，将电源转换单元的输出端与直流母线电连接，将电源转换单元的输入端与蓄电池组电连接，将二极管D1连接在直流母线与蓄电池组之间，包括如下步骤，控制器U1接收到管理服务器发来的放电指令，控制器U1通过光耦合器OC1触发直流接触器KM1断开，控制器U1生成升压指令并发送至电源转换单元，电源转换单元接收到升压指令并升高其输出电压，电源转换单元的输出电压高于充电机的输出电压并放电。

10.根据权利要求9所述的一种安全节能电力蓄电池核容放电方法，其特征在于：电源转换单元的输出电压比充电机的输出电压高0.01V～0.1V时，蓄电池组通过电源转换单元对直流母线上的负载放电。

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