蓄电池性能在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种蓄电池性能在线监测系统，蓄电池在线监测单元中包含采集单元、内阻测量单元和通讯单元，蓄电池组中的电池分成多个单元，负载分别与每个单元中的电池构成一个闭环电路，对电池进行放电，采集单元采集每节电池的放电参数，内阻测量单元根据采集的信息计算出每节电池的内阻，上传给通讯单元，通讯单元接入局域网，将数据传送至服务器，服务器收到数据后进行分析处理并保存，通过其内置的WEB颁布功能将数据通过网页的形式颁布出去，局域网内的电脑通过访问网页查看各蓄电池组状况。采用多循环的在线测试方法，安全可靠，分组测试放电内阻，测试时不影响电源系统安全运行。测试结果稳定、准确，测试过程便捷。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种蓄电池性能在线监测系统，属于变电站检测

技术介绍
当前，用户对变电站蓄电池的监测主要是监测蓄电池的电压，但因为蓄电池大部分情况是在浮充状态，因此电池巡检仪测得的只是蓄电池的浮充电压，这个参数对蓄电池性能的判断很有限。如图I所示为一实际测试实例，3号电池在浮充时测得的电压在正常范围，但测量其内阻发现远远偏离标准范围，如图2，做核对放电发现其容量已低于标称容量的 80%ο 要对蓄电池性能进行评估最准确的方式是对蓄电池进行整组的核对性放电，即用O. IC电流对蓄电池放电，同时监测单体电压的变化,在放电时间未到,而最先达到放电截止电压的电池即性能劣化的电池。这是一种验证电池性能最可靠的方法，通过这类测试可对电池系统进行100%的全面检查，同时区分出电池或外部传导途径的各种问题。但做核对性放电费时费力，有些情况下无法做全容量核对性放电，如变电站在线运行的蓄电池只能做50%容量放电；并且核对性放电周期较长，一般一年做一次。由于电池的内阻与它本身容量有着密切联系，因此，如果能够利用电池内阻这个参数来预测电池的性能，将能够大大节省对蓄电池性能的评估周期和费用。通过对大量的各种类型电池的测试表明，如果电池的内阻增至高于其基准值，即电池在最佳状态下的内阻值的30%-50%时，这个电池的容量将低于80%。实践证明，通过测量电池内阻来确定电池的状态被证明是一种非常可靠的有效方法，因此内阻测试已成为核对性放电测试的替代手段。蓄电池内阻测试一直是争议最大的问题。但近几年蓄电池内阻测试技术迅猛发展，蓄电池内阻测试方法有了革命性进步。蓄电池内阻测试已经被公认为是一种快速、可靠、有效诊断蓄电池性能的优秀方法。几乎所有影响电池性能的因素都导致了电池内阻变大，因此这些金属和电化学问题引起的电池容量衰竭都可以用内阻检测出来。金属电阻问题是蓄电池内部潜在最危险问题，由于充电可能引起爆炸等。这类问题会造成没有预示情况下使得电压突然下降或突然中断。电化学问题是在电池老化时就可以被检测出来。由于电池老化同时涂膏电解质和隔膜的电阻也在增加。内阻是衡量电池性能的一个重要技术指标。正常情况下，内阻小的电池的大电流放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。目前带内阻测试功能的监测系统多采用下面的方法来测试，即通过对电池的整组放电(放电电流为70A — 100A)同时测得每个电池的压降来计算内阻。如图3为一般厂家的测试原理图，图中R为纯阻性负载，KU K2、K3为空开，Dl为大功率二极管。正常运行时Kl闭合，K2、K3断开，充电机G对蓄电池UPS浮充。测量内阻时，Kl断开，K2、K3闭合，蓄电池组通过负载R进行放电。如果在测量过程中交流失电，蓄电池组通过Dl、K2给母线供电。测量完成后重新合上K1，断开K2、K3。在蓄电池组两端接入放电负载R，测量电压的变化(U1-U2)和电流值(I)，计算电池的内阻(R)。R= (U1-U2)/I。蓄电池从浮充状态切换到放电状态，典型的电压跌落过程如图4所示。通过一个专用的设备实现大电流放电(一般采用较大电流，如70 100Α以上)，进行电压跌落的观察，测量两个电压值Ul与U2，通过上式，计算得到蓄电池的内阻值。放电时间一般为几分钟。这种方法的缺点是由于浮充到放电过程中电压的变化，需要选择稳定区域计算电压变化幅值，实际测量中，该方法所得数据的重复性较差。整组放电对直流系统影响大，尤其使用一定年限的蓄电池，当蓄电池使用几年以后难免会有一些蓄电池性能下降，当整组放电并且放电电流较大时，整组放电过程中性能最差的几只蓄电池易过放电造成损坏。不能自动测量串接开关不方便实现自动测量；测量内阻时必须对空开进行操作，必须人到现场合空开。安全性差及测量不准确由于串接了开关，并增加了二极管，在安全性方面存在级差配合的问题，万一在大电流冲击时断开将造成重大事故。并且所选产品质量及现场施工工艺都对监测产品的正常使用以及对原有被监测对象增加了不可靠性，存在隐患。另外，由于放电采用纯阻性负载，对于不同的组压，其放电电流是不一样的，会造成测量不准。在实际应用过程中，通过这种方法测量，其测量误差高达100%以上。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种蓄电池性能在线监测系统，无须人工干预，实现对蓄电池的性能在线监测，测试结果稳定、准确，测试过程便捷，测试时不影响电源系统安全运行。本技术的技术方案一种蓄电池性能在线监测系统，其特征是，包括多个蓄电池在线监测单元,每个蓄电池在线监测单元分别对应监测一个蓄电池组，所述蓄电池在线监测单元中包含采集单元、内阻测量单元和通讯单元，所述蓄电池组中的电池以N节为一个单元分成多个单元，负载分别与每个单元中的N节电池构成一个闭环电路，对电池进行放电，所述采集单元采集每节电池的放电参数，所述内阻测量单元根据所述采集单元采集的信息计算出每节电池的内阻，上传给所述通讯单元，所述通讯单元采用TCP/IP接入局域网，将数据传送至服务器，服务器收到数据后进行分析处理并保存，并通过其内置的WEB颁布功能将数据通过网页的形式颁布出去，所述局域网内的电脑通过访问网页查看各蓄电池组状况。所述负载由继电器切换电路切换分别连接至每个单元的电路中，与该单元中的N节电池构成一个闭环电路。所述负载采用恒流负载。所述采集单元、内阻测量单元和通讯单元间采用RS485通讯。一种蓄电池内阻的在线测量方法，其特征是，在线测量蓄电池组内阻时，将每一个蓄电池组中的电池以N节为一个单元分成多个单元，由继电器切换电路将负载依次切换至多个单元中的一个单元，由该单元中的N节电池与所述负载构成一闭环电路，对电池进行放电，直至最后一个单元放电结束；在放电的同时，由采集单元采集每节电池的放电曲线，取得压降后计算出每节电池的内阻。所述负载采用恒流负载。一种蓄电池性能的在线监测方法，其特征是，在线测量蓄电池组内阻时，将每一个蓄电池组中的电池以N节为一个单元分成多个单元，由继电器切换电路将负载依次切换至多个单元中的一个单元，由该单元中的N节 电池与所述负载构成一闭环电路，对电池进行放电，直至最后一个单元放电结束；在放电的同时，由采集单元采集每节电池的放电曲线，取得压降后测出每节电池的内阻；根据每节电池的内阻判断该电池的容量，其判断步骤为对同一节电池在不同时间测得的内阻进行比较，以容量为100%时测得的内阻为基准值，如果测出的该节电池的内阻高出基准值50%时，则该节电池容量低于80% ；如果测出的该节电池的内阻高出基准值30%_50%时，则该节电池容量处在临界状态。为解决上述技术问题，本技术采用了多循环的在线测试方法，在线测量蓄电池组内阻时,将每一个蓄电池组中的电池以N节为一个单元分成多个单元，由继电器切换电路将负载依次切换至多个单元中的一个单元，由该单元中的N节电池与所述负载构成一闭环电路，对电池进行放电，直至最后一个单元放电结束；在放电的同时，由采集单元采集每节电池的放电曲线，取得压降后计算出每节电池的内阻。放电负载采用了恒流负载，确保电压变化时每次放电的电流不变。系统可以被设成间隔一定时间自动测量一次内阻，无需人工干预。本技术所达到的有益效果本技术的在线监测系统自动测量，无须人工干预；设定好测试计划，系统自动完成测试本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓄电池性能在线监测系统，其特征是，包括多个蓄电池在线监测单元，每个蓄电池在线监测单元分别对应监测一个蓄电池组，所述蓄电池在线监测单元中包含采集单元、内阻测量单元和通讯单元，所述蓄电池组中的电池以N节为一个单元分成多个单元，负载分别与每个单元中的N节电池构成一个闭环电路，对电池进行放电，所述采集单元采集每节电池的放电参数，所述内阻测量单元根据所述采集单元采集的信息计算出每节电池的内阻，上传给所述通讯单元，所述通讯单元采用TCP/IP接入局域网，将数据传送至服务器，服务器收到数据后进行分析处理并保存，并通过其内置的WEB颁布功能将数据通过网页的形式颁布出去，所述局域网内的电脑通过访问网页查看各蓄电池组状况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋伟兴，李网锁，周烨，刘国永，赵亮，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏省电力公司，江苏省电力公司检修分公司，
类型：实用新型
国别省市：