CN114137427A - 一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，涉及蓄电池技术领域；该方法包括以下的步骤：S1、数据初始化；S2、判断是否满足系统核容条件和单节蓄电池核容条件；S3、单节蓄电池合闸；S4、预充管理，对当前蓄电池进行核容前预充电，确保核容开始前当节电池已经完全充满电；S5、放电控制；S6、补充充电；S7、单节蓄电池分闸，断开该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，即当前蓄电池脱离单电池母线；S8、判断是否需要脉冲去硫；S9、判断脉冲去硫是否完成；S10、本节蓄电池活化完成；本发明的有益效果是：通过蓄电池在线监控功能、蓄电池在线自动核容功能，实现蓄电池远程智能维护管理与蓄电池维护自动化目标。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，更具体的说，本发明涉及一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法。
背景技术
蓄电池组是站用直流系统的核心组成部分，是保障直流系统可靠运行的基础，直接关系到站用直流系统的质量。为保证蓄电池安全可靠运行，电力标准对于蓄电池组核容放电周期、均充周期、核对电压周期和测量内阻周期等维护工作都提出了明确要求。在诸多蓄电池维护工作中，能够确定蓄电池容量是否满足系统运行要求的维护工作只有蓄电池核容放电，其它维护工作只能发现蓄电池运行过程中的一些明显故障或通过这些维护工作提供蓄电池运行的安全系数。
蓄电池组核容放电是以0.1C电流对蓄电池组容量进行核对性放电，放电时长小于等于10h，放电结束后需对蓄电池组进行充电。在实际运维过程中，大多供电局都是采用放电仪，通过人工方式定期对蓄电池组进行全核容或半核容放电。
由于自动化程度低，对技术人员专业技能要求高，加之智能电网建设使变电站数量迅速增加，各网、省电力检修公司都在蓄电池组核容放电维护工作上花费了大量人力、物力，且普遍存在维护不到位、不及时的现象。因蓄电池组带病运行导致系统故障时无法安全可靠提供后备电源，引起事故扩大的现象时有发生，对电网生产和安全造成了极大的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，通过蓄电池在线监控功能、蓄电池在线自动核容功能，实现蓄电池远程智能维护管理与蓄电池维护自动化目标。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其改进之处在于，包括BIMS监控主机和采集模块；所述的采集模块与蓄电池组中单节蓄电池数量相同，且每一个采集模块分别用于单独对单节蓄电池进行检测，多个采集模块相连接后，与所述的BIMS监控主机电性连接；所述的BIMS监控主机与直流负荷相并联，BIMS监控主机包括充放电功能模块、数据处理与逻辑控制模块以及电源模块，该BIMS监控主机用于采集直流母线的数据以及汇总各个采集模块所采集的监测数据；
该方法包括以下的步骤：
S1、数据初始化；
S2、判断是否满足系统核容条件和单节蓄电池核容条件，若同时满足则进入步骤S3，若否，则返回处理，并返回错误类型；
S3、单节蓄电池合闸，吸合该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，单电池母线和当前蓄电池连通；并判断是否合闸成功，即当前单节蓄电池对应采集模块的通道继电器是否吸合，若是则进入步骤S4；
S4、预充管理，对当前蓄电池进行核容前预充电，确保核容开始前当节电池已经完全充满电；
S5、放电控制，对当前蓄电池进行核容放电，并对放电电流和放电截止电压进行设置；
S6、补充充电，对当前已经放电完成的蓄电池进行补充充电，对充电电压和充电电流进行设置；
S7、单节蓄电池分闸，断开该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，即当前蓄电池脱离单电池母线；
S8、判断是否需要脉冲去硫，若是，则对脉冲去硫进行控制；若否，则执行步骤S10；
S9、判断脉冲去硫是否完成，若是，则执行步骤S10，若否，则返回执行步骤S8；
S10、本节蓄电池活化完成。
进一步的，步骤S1中，在采集模块上电后，初始化的数据包括单节蓄电池电压、单节蓄电池正负极柱温度、充点电电流以及接线端子温度。
进一步的，步骤S2中，不满足系统核容条件的情况包括：交流异常、直流母线电压异常、环境温度异常、接线端子温度异常。
进一步的，步骤S2中，不满足单节蓄电池核容条件的情况包括：单节蓄电池欠压、单节蓄电池电池极柱高低温。
进一步的，步骤S3中，通过通道继电器吸合辅助输出信号，判断当前采集模块通道继电器是否吸合。
进一步的，步骤S3中，还具有判断时间是否超时的步骤，当合闸失败时，则进入该步骤：
S31、通道继电器吸合所用时间是否超过设定值，若是，则结束，若否，则继续执行步骤S4。
进一步的，通道继电器吸合所用时间为采集模块控制芯片发出吸合命令到通道继电器吸合辅助输出信号反馈回来的时间间隔。
进一步的，步骤S4中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S41、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，继续步骤S5；若否，则返回处理，并返回错误类型。
进一步的，步骤S41之后，还包括有以下步骤：
S42、判断预充是否完成，如是则继续执行步骤S5，若否则返回至步骤S4。
进一步的，步骤S5中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S51、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，说明无控制异常，则继续步骤S6；若否，则返回处理，并返回错误类型。
进一步的，步骤S51之后，还包括有以下步骤：
S52、判断放电是否完成，若是，则继续执行步骤S6；若否，则返回执行步骤S51。
进一步的，步骤S6中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S61、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，则继续执行步骤S7，若否，则说明书控制异常，则返回处理，并返回错误类型。
进一步的，步骤S6中，还包括以下步骤：
S62、判断充电是否完成，若是则执行步骤S7；若否，则返回执行步骤S6。
进一步的，步骤S8中，根据蓄电池当前内阻值判断是否需要脉冲去硫，内阻值超过设定值则进行脉冲去硫，低于设置则不需要脉冲去硫；
并且，在进行脉冲去硫控制时，电压和电流按蓄电池脉冲去硫标准要求进行设置。
进一步的，步骤S8中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则继续执行步骤S9，若否，则进行异常处理，根据反馈信息，处理异常问题。
进一步的，错误类型包括交流异常、直流母线电压异常、环形温度异常、接线端子温度异常、电池欠压以及电池极柱高低温。
本发明的有益效果是：可在电源系统正常给负载供电的前提下，通过远程控制或自动方式实现单节蓄电池容量核对、活化放电、内阻测试、脉冲去硫及均衡功能，达到延长蓄电池寿命，提高电源系统供电可靠性，节约维护成本、延长蓄电池寿命、减少能源消耗的目的。
附图说明
图1为本发明的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的系统的原理框图。
图2为本发明的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法的流程示意图。
图3为本发明的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的系统中单节蓄电池在线核容原理框图。
图4为本发明的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法中核容入口实现的流程示意图。
图5为本发明中单节蓄电池在线核容原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1所示，本发明揭示了一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的系统，具体的，该系统包括BIMS监控主机和采集模块；所述的采集模块与蓄电池组中单节蓄电池数量相同，且每一个采集模块分别用于单独对单节蓄电池进行检测，多个采集模块相连接后，与所述的BIMS监控主机电性连接；本实施例中，通过采集模块Ⅰ与BIMS监控主机相连；所述的BIMS监控主机与直流负荷相并联，BIMS监控主机包括充放电功能模块、数据处理与逻辑控制模块以及电源模块，该BIMS监控主机用于采集直流母线的数据以及汇总各个采集模块所采集的监测数据。
本实施例中，采集模块用于对单节蓄电池的电压、内阻、温度以及充放电电流进行检测，还具有核容通道切换的功能。所述BIMS监控主机还包括有通讯模块，通过通讯模块与监控后台实现数据的通讯。另外，BIMS监控主机的功能还包括：自动/手动核容控制、自动均衡控制、系统预警/故障告警/告警记录/核容记录/操作记录。
结合上述的对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的系统，本发明提出了一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，结合图2所示，该方法包括以下的步骤：
S1、数据初始化；
步骤S1中，在采集模块上电后，初始化的数据包括单节蓄电池电压、单节蓄电池正负极柱温度、充点电电流以及接线端子温度；
S2、判断是否满足系统核容条件和单节蓄电池核容条件，若同时满足则进入步骤S3，若否，则返回处理，并返回错误类型；
本实施例中，错误类型包括交流异常、直流母线电压异常、环形温度异常、接线端子温度异常、电池欠压以及电池极柱高低温；
步骤S2中，不满足系统核容条件的情况包括：交流异常、直流母线电压异常、环境温度异常、接线端子温度异常；另外，不满足单节蓄电池核容条件的情况包括：单节蓄电池欠压、单节蓄电池电池极柱高低温；
当交流停电、直流母线电压过低、环境温度过高、接线端子温度过高时，为了保障电源系统安全可靠运行，当前核容操作将不被执行；
当电池欠压、电池极柱高低温时，为了保障当节蓄电池安全，核容操作将不被执行；
S3、单节蓄电池合闸，吸合该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，单电池母线和当前蓄电池连通；并判断是否合闸成功，即当前单节蓄电池对应采集模块的通道继电器是否吸合，若是则进入步骤S4；
在上述的实施例中，结合图3所示，步骤S3中，通过通道继电器吸合辅助输出信号，判断当前采集模块通道继电器是否吸合；通道继电器吸合所用时间为采集模块控制芯片发出吸合命令到通道继电器吸合辅助输出信号反馈回来的时间间隔；
步骤S3中，还具有判断时间是否超时的步骤，当合闸失败时，则进入该步骤：
S31、通道继电器吸合所用时间是否超过设定值，若是，则结束，若否，则继续执行步骤S4。
S4、预充管理，对当前蓄电池进行核容前预充电，确保核容开始前当节电池已经完全充满电；
步骤S4中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S41、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，继续步骤S5；若否，则返回处理，并返回错误类型；
步骤S41之后，还包括有以下步骤：
S42、判断预充是否完成，如是则继续执行步骤S5，若否则返回至步骤S4；
S5、放电控制，对当前蓄电池进行核容放电，并对放电电流和放电截止电压进行设置；
步骤S5中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S51、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，说明无控制异常，则继续步骤S6；若否，则返回处理，并返回错误类型；
步骤S51之后，还包括有以下步骤：
S52、判断放电是否完成，若是，则继续执行步骤S6；若否，则返回执行步骤S51；
本实施例中，放电电流和放电截止电压可设置，放电电流根据根据电池的容量，按0.1C10进行放电。本实施例中，电池容量设置的是100AH，则放电电流按0.1C10就是10A；放电截止电压按照蓄电池规格书设置；
S6、补充充电，对当前已经放电完成的蓄电池进行补充充电，对充电电压和充电电流进行设置；
步骤S6中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S61、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，则继续执行步骤S7，若否，则说明书控制异常，则返回处理，并返回错误类型；
步骤S6中，还包括以下步骤：
S62、判断充电是否完成，若是则执行步骤S7；若否，则返回执行步骤S6；
S7、单节蓄电池分闸，断开该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，即当前蓄电池脱离单电池母线；
充电电压及充电电流可设置，充电电压按蓄电池规格书设置，且具有充电浮充电压温度补偿功能；充电电流根据的电池的容量，按0.1C10进行设置。本实施例中，电池容量设置的是100AH，则充电电流按0.1C10，就是10A。
S8、判断是否需要脉冲去硫，若是，则对脉冲去硫进行控制；若否，则执行步骤S10；
步骤S8中，根据蓄电池当前内阻值判断是否需要脉冲去硫，内阻值超过设定值则进行脉冲去硫，低于设置则不需要脉冲去硫；并且，在进行脉冲去硫控制时，电压和电流按蓄电池脉冲去硫标准要求进行设置；
步骤S8中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S81、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则继续执行步骤S9，若否，则进行异常处理，根据反馈信息，处理异常问题；
S9、判断脉冲去硫是否完成，若是，则执行步骤S10，若否，则返回执行步骤S8；
S10、本节蓄电池活化完成。
结合图4所示，为本发明中核容入口实现的步骤，包括H1至H6的步骤：
H1：开始，数据初始化。监控主机数据初始化。
H2：等待输入，既等待核容方式的输入。
H3：触发(1.全部；2.补充；3.指定)。既核容触发方式，全部：按顺序对系统蓄电池组中单节蓄电池依次核容；补充：对上次没核容成功的蓄电池进行补充活化；指定：指定蓄电池组中某一节蓄电池进行核容。
H4：判断核容是否已置位，若是，则执行步骤H6。若否，则执行步骤H5。
H5：置位核容，并存储触发方式，记录此核容类型。核容类型包括自动、手动(LCD)、HMI操作、远程操作、补充、指定
H6：结束。结束本次核容入口选择。
结合图5所示，我们对本发明中单节蓄电池在线核容的原理进行说明，包括以下的步骤：
①核容条件判断(系统正常)：市电正常、电池正常、母线电压正常；
②电池组正极脱离母线：通过直流开关将蓄电池组+级从直流母线脱离；
③核容电池/组选择：通过监控主机选择需要核容的电池/组；
④核容电池/组充电：将准备核容的电池/组充满；
⑤恒流放电至截止电压；
⑥核容电池/组充电；
⑦切换核容通道至下一组电池/组，重复步骤③--⑥至整组核容完成；
⑧电池组正极接入母线，恢复运行；
⑨输出核容报告。
通过上述的叙述，本发明提供了一种蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，针对现有技术存在的蓄电池容量核对、活化放电、脉冲去硫、内阻测试、均衡维护等操作步骤复杂，需要停电作业及专业技术人员处理，从而会产生大量的人力消耗、能源消耗及维护成本的技术问题。通过蓄电池在线监控功能、蓄电池在线自动核容功能，实现蓄电池远程智能维护管理与蓄电池维护自动化目标，具有重要意义。
与现有技术相比，本发明的优点体现在以下几个方面：1、通过远程控制或定期自动对单节蓄电池进行在线核容，达到对蓄电池在线智能维护管理、延长蓄电池寿命、提高电源系统供电可靠性的技术效果。2、单节蓄电池进行核容时，不需人工参与及外加放电设备，通过远程控制或软件定时设定周期，利用直流系统母线自有负载进行活化核容放电，不产生高温，从而达到降低人力和能源消耗、安全可靠的技术效果。3、通过SOC及SOH预测，精准的判断落后电池。其中SOC为蓄电池剩余电量，SOH为蓄电池的健康状况，在蓄电池组全部单节蓄电池核容后能够精确检测到每节蓄电池的健康状况，达到让用户能够实时了解整个电源系统的可靠性的技术效果。4、通过实时监测每节蓄电池电压，并对单节电池电压进行脉冲去硫，从而达到修复激活蓄电池，延长蓄电池寿命，节约用户使用成本的技术效果。5、通过提前预警功能，当电池内阻、电压、温度、SOH等出现异常时设备能提前预警，使用户能及时提前更换电池，达到提供系统可靠性、避免事故发生的技术效果。
因此，通过本发明的技术方案，可在电源系统正常给负载供电的前提下，通过远程控制或自动方式实现单节蓄电池容量核对、活化放电、内阻测试、脉冲去硫及均衡功能，达到延长蓄电池寿命，提高电源系统供电可靠性，节约维护成本、延长蓄电池寿命、减少能源消耗的目的。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (16)
1.一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，包括BIMS监控主机和采集模块；所述的采集模块与蓄电池组中单节蓄电池数量相同，且每一个采集模块分别用于单独对单节蓄电池进行检测，多个采集模块相连接后，与所述的BIMS监控主机电性连接；所述的BIMS监控主机与直流负荷相并联，BIMS监控主机包括充放电功能模块和数据处理与逻辑控制模块，该BIMS监控主机用于采集直流母线的数据以及汇总各个采集模块所采集的监测数据；
该方法包括以下的步骤：
S1、数据初始化；
S2、判断是否满足系统核容条件和单节蓄电池核容条件，若同时满足则进入步骤S3，若否，则返回处理，并返回错误类型；
S3、单节蓄电池合闸，吸合该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，单电池母线和当前蓄电池连通；并判断是否合闸成功，即当前单节蓄电池对应采集模块的通道继电器是否吸合，若是则进入步骤S4；
S4、预充管理，对当前蓄电池进行核容前预充电，确保核容开始前当节电池已经完全充满电；
S5、放电控制，对当前蓄电池进行核容放电，并对放电电流和放电截止电压进行设置；
S6、补充充电，对当前已经放电完成的蓄电池进行补充充电，对充电电压和充电电流进行设置；
S7、单节蓄电池分闸，断开该节蓄电池对应采集模块的通道继电器，即当前蓄电池脱离单电池母线；
S8、判断是否需要脉冲去硫，若是，则对脉冲去硫进行控制；若否，则执行步骤S10；
S9、判断脉冲去硫是否完成，若是，则执行步骤S10，若否，则返回执行步骤S8；
S10、本节蓄电池活化完成。
2.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S1中，在采集模块上电后，初始化的数据包括单节蓄电池电压、单节蓄电池正负极柱温度、充点电电流以及接线端子温度。
3.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S2中，不满足系统核容条件的情况包括：交流异常、直流母线电压异常、环境温度异常、接线端子温度异常。
4.根据权利要求1或3所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S2中，不满足单节蓄电池核容条件的情况包括：单节蓄电池欠压、单节蓄电池电池极柱高低温。
5.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S3中，通过通道继电器吸合辅助输出信号，判断当前采集模块通道继电器是否吸合。
6.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S3中，还具有判断时间是否超时的步骤，当合闸失败时，则进入该步骤：
S31、通道继电器吸合所用时间是否超过设定值，若是，则结束，若否，则继续执行步骤S4。
7.根据权利要求6所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，通道继电器吸合所用时间为采集模块控制芯片发出吸合命令到通道继电器吸合辅助输出信号反馈回来的时间间隔。
8.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S4中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S41、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，继续步骤S5；若否，则返回处理，并返回错误类型。
9.根据权利要求8所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S41之后，还包括有以下步骤：
S42、判断预充是否完成，如是则继续执行步骤S5，若否则返回至步骤S4。
10.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S5中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S51、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，说明无控制异常，则继续步骤S6；若否，则返回处理，并返回错误类型。
11.根据权利要求10所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S51之后，还包括有以下步骤：
S52、判断放电是否完成，若是，则继续执行步骤S6；若否，则返回执行步骤S51。
12.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S6中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
S61、判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则说明无控制异常，则继续执行步骤S7，若否，则说明书控制异常，则返回处理，并返回错误类型。
13.根据权利要求12所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S6中，还包括以下步骤：
S62、判断充电是否完成，若是则执行步骤S7；若否，则返回执行步骤S6。
14.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S8中，根据蓄电池当前内阻值判断是否需要脉冲去硫，内阻值超过设定值则进行脉冲去硫，低于设置则不需要脉冲去硫；
并且，在进行脉冲去硫控制时，电压和电流按蓄电池脉冲去硫标准要求进行设置。
15.根据权利要求14所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，步骤S8中，还包括有判断是否有控制异常的步骤：
判断控制命令和控制反馈信号及数据是否能对应上，若是，则继续执行步骤S9，若否，则进行异常处理，根据反馈信息，处理异常问题。
16.根据权利要求1所述的一种对蓄电池组中单节蓄电池自动核容的方法，其特征在于，错误类型包括交流异常、直流母线电压异常、环形温度异常、接线端子温度异常、电池欠压以及电池极柱高低温。
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