CN211826401U - 一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型设计是一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置。其特征在于通过在蓄电池组和直流母线间串接二极管和接触器常闭接点来控制蓄电池组的在线放电状态，通过在线放电的过程，监测蓄电池的电压差值，计算蓄电池的动态内阻，判断蓄电池的健康状态。在蓄电池的浮充电状态下，通过实时监测蓄电池组的的浮充电流来判断蓄电池组的开路状态；当监测到蓄电池处于放电状态时，同时充电模块无输出电流，可判断充电模块的故障情况。这样，就做到了对直流系统中各个模块的实时监测。

Description

一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力系统直流电源蓄电池在线监测装置。

背景技术

电力系统是弱电控制强电系统，而保护自动控制装置回路电源来源于变电站直流电源。直流电源是厂、站安全运行的基础，在厂、站发生故障的关键时刻，直流电源如果出现故障或异常，必将造成主设备的严重损坏，甚至殃及电网安全。所以厂、站直流电源的安全可靠运行，确实给保护及其自动装置提供可靠电源，保障了电网的安全可靠运行。

近年，电厂、数据中心、电站等企事业单位电源部分的建设始终保持较快速的发展，大量直流电源设备投入到系统中。由于铅酸蓄电池技术门槛低，制造厂家繁多，产品质量良莠不齐，新设备入网管理显得尤为重要。直流电源系统的建设中，将蓄电池打包到直流设备或一体化电源中，蓄电池的选型、质量难以控制，导致不断有质量低下的厂家产品进入用户电源系统中，产品质量参差不齐，部分设备投运1～2年就出现因个别电池故障，造成整组蓄电池不能正常。

蓄电池的内阻是目前最能表征蓄电池健康状态的参数，因而准确测量蓄电池的内阻值至关重要，标准监测办法是通过蓄电池的短路大电流放电瞬间蓄电池两端的电压降来计算蓄电池的内阻，但实际应用中，这种办法不适合，对蓄电池进行短路大电流放电不现实，也对蓄电池的寿命不利。目前采用较多的直流小电流放电法，这种方法在蓄电池处于浮充状态下蓄电池的端电压并不是真实的端电压，而是充电机的浮充电压，因此准确性不高。

蓄电池组开路也是直流系统中比较常见的故障，同时也是最危险的。一旦交流失电，继保回路失去电源，不能可靠地分闸故障回路，将直接越级至上级保护，造成全站失压。电池组开路分两种情况，直接开路和间接开路。

直接开路，就是连接蓄电池组的熔断器熔断，但熔断器指示器却未动作，造成系统检测不到。也有可能是人为原因造成熔断器未投入，电池组脱网。

间接开路，主要是电池组中个别电池的极板、汇流排和极柱连接位置腐蚀严重造成虚接现象，浮充小电流时，处于连接状态，一旦大电流放电，就可能造成电池开路，电池组失压。

发明内容

为了消除上述弊病，本实用新型提供了一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置，通过在线大电流放电的过程实现蓄电池内阻的测量，并实时监测蓄电池的浮充电流和充电机的电流实现蓄电池的开路监测和充电机的故障监测。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

通过在原直流系统中蓄电池与直流母线的连接处，增加蓄电池放电切换单元，将蓄电池组由浮充电状态切换到放电状态，由PTC电阻对蓄电池进行放电，放电的同时，根据每只电池单体电压值的变化，计算蓄电池内阻，判断蓄电池的优劣，通过放电也能检验蓄电池组的连接完整性，判断有无间接开路的情况。

直流系统在正常工作时，蓄电池组作为备用，处于长期浮充状态，通过采集蓄电池的浮充电流来判断蓄电池组是否与直流系统解列，是否有熔断器故障，是否有直流断路器未人为合闸等蓄电池组开路问题。而蓄电池的浮充电流介于0.01C₁₀～0.001C₁₀之间，而实际中测量蓄电池电流的传感器量程为1～2倍C₁₀，精度5％，根本无法准确测量浮充电流，所以需要增加单独的高精度的电流传感器来测量浮充电流，根据浮充电流的有无来判断蓄电池组是否处于正常的工作状态。

在直流系统充电机输出侧加装电流传感器，在正常情况下，当蓄电池的电流由浮充变为放电且充电机输出电流消失时，此时可判断为充电机故障。

附图说明

图1所示为系统原理图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型做进一步阐述：

图1为系统原理图，交流380V母线通过充电模块102给直流母线上的负载101供电，同时给蓄电池组104浮充电。充电模块102的作用是将交流380V转换为直流176～286V，这是正常的系统结构，现在我们在蓄电池组104和直流母线之间串接一台蓄电池在线放电切换装置103，是由接触器常闭接点和二极管并联组成，正常工作时，蓄电池组104通过接触器常闭接点与直流母线直通，需要进行放电操作时，控制接触器KM1，使KM1得电，常闭接点打开，蓄电池组104通过反接二极管D1与直流母线连接，蓄电池组104只能对直流母线放电，而充电模块102不能给蓄电池组104充电，蓄电池组104可通过放电负载105对蓄电池组104进行放电，在放电的过程中出现交流异常的情况时，蓄电池组104可通过二极管给直流母线上的负载101及时供电。在放电的过程中，通过对单体蓄电池两端的电压的检测，来计算蓄电池的内阻，判断蓄电池的优劣状态。在这种放电状态下测算出来的内阻我们称它为动态内阻，通过比对所有蓄电池的动态内阻的数值，找出偏差较大的蓄电池，对偏差大于20％的蓄电池进行蓄电池单体容量告警，提醒维护和更换。

图中TA2则是大量程高精度霍尔电流传感器，通过对蓄电池组104的浮充电流的检测，实现对蓄电池组104开路的检测。由于正常情况的下的浮充电流很小，只有0.01C₁₀～0.001C₁₀左右，甚至不到1A，而正常的蓄电池组104的额定电流按照0.5C₁₀来设计，因此，霍尔电流传感器量程要大，精度要高，才能检测到浮充电流值的有无。正常情况下，会有很小的浮充电流值，当蓄电池组104开路时，霍尔电流传感器就监测不到电流，可判断为蓄电池组104开路。

图中TA1则是普通霍尔电流传感器，监测充电模块102的输出电流，当TA2监测到蓄电池组104有放电电流且TA1没有充电模块的输出电流时，则判断为充电模块102故障。

Claims (3)

1.一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置，其特征在于在蓄电池组与直流母线之间串接接触器常闭接单和二极管，增加了对充电模块的充电电流监测传感器TA1和蓄电池组输出电流传感器TA2，通过控制接触器的闭合，来控制蓄电池组的在线放电，在放电过程中通过实时监测蓄电池单体电压的变化计算蓄电池的动态内阻，以此判断蓄电池的优劣健康状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置，其特征在于：所述的二极管正极连接于蓄电池组的正极，负极连接于直流母线的负极，在二极管的两端并联接触器常闭接点，这样就能保证在蓄电池组在线放电时，充电模块不能给蓄电池组充电，但在异常情况时，蓄电池组能通过二极管给直流母线上的负载101及时供电。

3.根据权利要求1所述的一种基于在线放电法测内阻的蓄电池在线监测装置，其特征在于：所述的蓄电池组输出电流传感器TA2，是一种0.1%精度的400A量程的电流霍尔传感器。

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