CN208571629U - 一种在线式蓄电池智能核容直流系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种在线式蓄电池智能核容直流系统，包括控制器模块；与多个整流器模块；程控负载；与所述程控负载及所述若干整流器模块并联接入直流母线的蓄电池；连接控制器模块且设置在蓄电池正极的第一电流互感器；连接控制器模块且设置在负载正极的第二电流互感器。本实用新型与传统的直流系统相比，实现在线智能核容放电过程，可以大大减轻人工维护的工作量，适应自动化的发展方向；无需切换接入核容装置，避免了装置切换过程中的安全风险；核容放电完成后的充电过程程控实现安全充电电流限制，无需人工干预，保证无任何冲击电流对蓄电池及整流器模块造成损伤。
Description
技术领域
本实用新型专利涉及直流系统领域，尤其涉及一种在线式蓄电池智能核容直流系统。
背景技术
蓄电池组作为直流系统的备用电源，当交流电失电或其他事故状态下，蓄电池组是负荷唯一的电能供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪、设备停运及其他重大运行事故。蓄电池组正常处于浮充状态，长期浮充电将造成极板硫化、失水等，导致性能下降。蓄电池组核容试验是判断蓄电池性能最准确、最权威的方法。
直流系统蓄电池核容一直是一个非常麻烦的问题，当前的直流系统蓄电池组核容一般采用10小时率放电法，需要采用备用电池替换待测电池后离线进行蓄电池组核容试验。传统的核容试验装置及模式存在耗时长，人工成本高，过程繁琐，实验数据记录可控性差等不足，且在操作过程中容易造成电池二次损坏。
如果采用在线方式对直流系统蓄电池组进行核容，需外接专用放电设备实现恒流放电，存在接入安全性的问题。首先，在线核容设备的安装需要改变现有的直流系统的连接，接入过程对直流系统本身存在安全隐患；其次，蓄电池的核容按照国际规范，采用10小时率恒流放电方式，长时间的放电切换一旦存在远端通信故障无法将蓄电池组及时接入直流系统，将使蓄电池组失去备用电源的作用；再者，蓄电池组核容完成后还需要进行充电，放电完成后的蓄电池组电压降低，如果直接接入整流器充电，存在大电流充电导致整流器充电保护故障，造成失电事故。
现有的直流系统不管是采用离线核容还是在线核容，在线核容不管是采用发热负载方式还是逆变并网方式还是升压给负载回路的放电方式，均存在蓄电池组接入存在安全隐患的问题。
实用新型内容
为克服现有技术的不足，本实用新型提出一种在线式蓄电池智能核容直流系统，解决传统直流系统在线核容过程中的放电设备接入存在安全隐患问题及充电过程中存在的冲击电流问题。本实用新型所采取的技术方案是是通过调节整流器的输出方式，无需切入核容设备，实现蓄电池组的在线智能核容放电，使充放电过程自动可控。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种在线式蓄电池智能核容的直流系统，包括
控制器模块；
与所述控制器模块连接的多个整流器模块；
连接所述控制器模块和整流器模块的程控负载；
与所述程控负载及所述若干整流器模块并联接入直流母线的蓄电池；
连接所述控制器模块且设置在蓄电池正极的第一电流互感器；
连接所述控制器模块且设置在负载正极的第二电流互感器；
其中，所述第一电流互感器用于检测蓄电池组的电流并反馈至所述控制器模块；所述第二电流互感器用于检测负载电流并反馈至所述控制器模块，所述控制器模块通过调整所述整流器模块的输出电流的大小或程控负载的放电电流大小，确保蓄电池的放电电流及充电电流恒定可控。
作为本实用新型的一种优选技术方案，在智能核容放电过程中，所述控制器模块调整整流器模块的输出电压，使得所述整流器模块的输出电压高于负载要求的最低电压且低于蓄电池的电压时，蓄电池开始对负载放电。在放电过程中，如果蓄电池供电出现异常，整流器模块可以不间断输出为负载供电，同时保证整流器模块的输出电压的截止电压大于蓄电池放电的截止电压，保证蓄电池放电到达截止电压时由整流器模块为负载提供输出，避免蓄电池过放电。
作为本实用新型的一种优选技术方案，当负载电流大于蓄电池电流整定恒流值时，所述控制器模块根据负载电流等于蓄电池电流和整流器模块输出电流之和，可以通过调整整流器模块的输出电压，改变整流器模块的输出电流来调整蓄电池电流。所述第一电流互感器实时采集蓄电池放电电流，由控制器模块检测蓄电池电流的变化量，当蓄电池电流大于整定恒流值时，增大整流器模块输出电流以降低蓄电池电流，反之亦然，通过闭环调整整流器模块的输出电压实现蓄电池恒流放电。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述放电过程中的整流器模块输出电压的调整精度要求较高，所述控制器模块包括CPU控制模块，采用PWM控制或D/A转换控制的方式，精确调整整流器模块的输出。
作为本实用新型又一种优选技术方案，当负载电流小于蓄电池电流整定恒流值时，所述控制器模块通过调整所述程控负载放电电流来调整蓄电池电流的大小。所述控制器模块根据蓄电池电流等于负载电流和程控负载放电电流之和，当所述控制器模块检测到蓄电池电流变小时，增加所述程控负载的放电电流以增加蓄电池电流的大小，反之亦然，通过智能调节程控负载的放电电流，实现蓄电池的恒流放电，放电过程中保证整流器模块的输出电压调整到大于蓄电池放电的截止电压，避免蓄电池过放电，保证负载的无缝供电。
作为本实用新型的一种优选技术方案，所述程控负载具备程控功能，负载能量的消耗形式采用逆变并网技术将放电电能放回电网，所述控制器模块通过实时调节逆变并网的功率大小调整程控负载的放电电流大小。
作为本实用新型的另一种优选技术方案，所述程控负载配备有发热负载，以消耗放电能量，此时由于放电过程中产生较大的热源，同时所述程控负载配备有相应的散热装置。
作为本实用新型的一种优选的技术方案，所述核容放电过程完成后自动进入充电过程，所述控制器模块通过调整所述整流器模块的输出电压来调整蓄电池组的充电电流，可以实现恒流充电及恒压充电等多种充电模式。
作为本实用新型的另一种优选技术方案，所述控制器模块连接有远程监控中心上位机，所述远程监控中心控制所述控制器模块进行放电操作启动或设置定时放电启动时间。
基于上述实现方法，所述蓄电池在线智能核容过程包括以下步骤：
步骤1：控制器模块通过以下三种方式中的其中一种接收放电指令及放电参数信息：远程监控中心上位机、控制器模块的操作界面放电操作启动或设置定时放电启动时间；
步骤2：比较负载电流与蓄电池放电恒流值的大小，当负载电流大于恒流值时，选择整流器模块输出调整蓄电池组放电电流模式，当负载电流小于恒流值时，选择程控负载放电调整蓄电池组放电电流模式；
步骤3：调整整流器模块的输出电压低于蓄电池组电压又高于负载要求的最低电压时，蓄电池对负载进行放电，整流器模块进入备用状态；
步骤4：通过调整整流器模块输出电流或程控负载放电电流，实现蓄电池组恒流放电；
步骤5：放电达到放电终止条件，自动切换至充电控制过程，并上传放电过程数据信息。放电过程的终止条件为蓄电池组电压低于预定的电压保护值或放电时间达到测试持续时间、或单体电压低于预定的单体电压保护值、或系统异常告警、或手动控制停止放电操作中的任一种；
步骤6：充电控制过程，通过调整整流器模块的输出电压调整蓄电池组的充电电流大小，实现安全充电电流限制，避免冲击电流的损害，并根据设定的充电曲线对蓄电池组进行充电控制；
步骤7：充电完成后，调整整流器模块的电压使蓄电池组恢复浮充电状态。
本实用新型的一种在线式蓄电池智能核容直流系统具有如下优点：
(1)与传统的直流系统相比，实现在线智能核容放电过程，可以大大减轻人工维护的工作量，适应自动化的发展方向；
(2)与在传统直流系统上增加核容装置实现在线核容的方式相比，无需切换接入核容装置，避免了装置切换过程中的安全风险；
(3)核容放电完成后的充电过程程控实现安全充电电流限制，无需人工干预，保证无任何冲击电流对蓄电池及整流器模块造成损伤。
附图说明
图1本实用新型直流系统的系统框图；
图2本实用新型实现方法的调整整流器模块输出原理框图；
图3本实用新型实现方法的调整程控负载放电原理框图；
图4本实用新型实现方法的蓄电池充电原理框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，本实用新型在线式蓄电池智能核容直流系统包括控制器模块，分别与控制器模块连接的若干整流器模块、第一电流互感器、第二电流互感器、程控负载，以及与程控负载及整流器模块并联接入直流母线的蓄电池。
正常情况下，整流器模块的输出电压有两种情况，输出蓄电池组浮充电压及输出蓄电池均充电压。此两种状态下，蓄电池的电压均低于整流器模块的输出电压，负载的全部供电由整流器模块提供。要让蓄电池对负载放电，整流器模块的输出电压必须低于蓄电池组电压。过程中保证整流器模块的输出电压应高于负载要求的最低电压且略高于蓄电池组放电的截止电压，使整流器模块在蓄电池放电过程中作为备用电源，一旦蓄电池放电异常或放电完成，可以不间断为负载供电，同时保护蓄电池组不因过放电而造成损伤。
参见图2，IA为蓄电池组放电电流，IB为整流模块输出电流，IC为负载电流。以容量为300Ah的蓄电池组为例，如果以10小时率放电，则恒定放电电流为30A，当负载电流IC≧30A时，蓄电池组放电电流大于10小时率放电电流要求，调整整流器模块的输出电压，使整流器模块与蓄电池组同时对负载进行供电。实时监测蓄电池组放电电流IA，根据IC＝IA+IB，当IA大于30A时，调整整流器模块输出电升高，使IB增加，从而减少IA；当IA小于30A时，调整整流器模块输出电压降低，使IB减少，从而增加IA，保证蓄电池组放电电流值恒定在30A。
整流器模块的输出电压的调整幅度与IA相对30A的变化量正相关，IA的调整精度与整流器模块的输出电压的调整精度正相关。
参见图3，IA为蓄电池组放电电流，IB为程控负载放电电流，IC为负载电流。同样以容量为300Ah的蓄电池组为例，核容放电电流为30A，当负载电流 IC≤30A时，蓄电池组放电电流小于10小时率放电电流要求，调整程控负载的放电电流，使蓄电池组同时对负载和程控负载进行供电。实时监测蓄电池组放电电流IA，根据IA＝IC+IB，当IA大于30A时，调整程控负载电流IB减少，从而减少IA；当IA小于30A时，调整IB增加，从而增加IA，保证蓄电池组放电电流值恒定在30A。
参见图4，IA为蓄电池组充电电流，IB为整流模块输出电流，IC为负载电流。充电过程中，由整流器模块向蓄电池组及负载同时供电，此时IB＝IA+IC，如果要实现蓄电池组的恒流充电或对充电电流进行限制，同样当IA值大于充电电流整定值时，通过控制器模块调整整流器输出电压降低，减少IB，从而减少 IA；当IA值小于充电电流整定值时，调整整流器模块的输出电压升高，增加IB，从而增加IA，实现蓄电池组的恒流充电或安全充电电流限制。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，包括
控制器模块；
与所述控制器模块连接的多个整流器模块；
连接所述控制器模块和整流器模块的程控负载；
与所述程控负载及所述若干整流器模块并联接入直流母线的蓄电池；
连接所述控制器模块且设置在蓄电池正极的第一电流互感器；
连接所述控制器模块且设置在负载正极的第二电流互感器；
其中，所述第一电流互感器用于检测蓄电池组的电流并反馈至所述控制器模块；所述第二电流互感器用于检测负载电流并反馈至所述控制器模块，所述控制器模块通过调整所述整流器模块的输出电流的大小或程控负载的放电电流大小，确保蓄电池的放电电流及充电电流恒定可控。
2.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，在智能核容放电过程中，所述控制器模块调整整流器模块的输出电压，使得所述整流器模块的输出电压高于负载要求的最低电压且低于蓄电池的电压时，蓄电池开始对负载放电。
3.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，当负载电流大于蓄电池电流整定恒流值时，所述控制器模块通过调整整流器模块的输出电压，改变整流器模块的输出电流来调整蓄电池电流。
4.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，所述控制器模块包括CPU控制模块，采用PWM控制或D/A转换控制的方式，精确调整整流器模块的输出。
5.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，当负载电流小于蓄电池电流整定恒流值时，所述控制器模块通过调整所述程控负载放电电流来调整蓄电池电流的大小。
6.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，所述程控负载具备程控功能，负载能量的消耗形式采用逆变并网技术将放电电能放回电网，所述控制器模块通过实时调节逆变并网的功率大小调整程控负载的放电电流大小。
7.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，所述程控负载配备有发热负载，以消耗放电能量，同时所述程控负载配备有相应的散热装置。
8.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，核容放电过程完成后自动进入充电过程，所述控制器模块通过调整所述整流器模块的输出电压来调整蓄电池组的充电电流，实现恒流充电及恒压充电。
9.如权利要求1所述的在线式蓄电池智能核容的直流系统，其特征在于，所述控制器模块连接有远程监控中心上位机，所述远程监控中心控制所述控制器模块进行放电操作启动或设置定时放电启动时间。
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| CN110165774A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-23 | 华为技术有限公司 | 不间断电源ups、电源系统和电池容量测试的方法 |
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