[發明專利]蓄電池性能在線監測系統和監測方法

無效

• 申請號: 201210176385.8
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102707238A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 蔣偉興;李網鎖;周燁;劉國永;趙亮
• 申請（專利權）人: 江蘇省電力公司檢修分公司
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種蓄電池性能在線監測系統和監測方法，屬于變電站檢測技術領域。

背景技術

當前，用戶對變電站蓄電池的監測主要是監測蓄電池的電壓，但因為蓄電池大部分情況是在浮充狀態，因此電池巡檢儀測得的只是蓄電池的浮充電壓，這個參數對蓄電池性能的判斷很有限。如圖1所示為一實際測試實例，3號電池在浮充時測得的電壓在正常范圍，但測量其內阻發現遠遠偏離標準范圍，如圖2，做核對放電發現其容量已低于標稱容量的80%。

要對蓄電池性能進行評估最準確的方式是對蓄電池進行整組的核對性放電，即用0.1C電流對蓄電池放電，同時監測單體電壓的變化，在放電時間未到，而最先達到放電截止電壓的電池即性能劣化的電池。這是一種驗證電池性能最可靠的方法,?通過這類測試可對電池系統進行100%?的全面檢查,同時區分出電池或外部傳導途徑的各種問題。但做核對性放電費時費力，有些情況下無法做全容量核對性放電，如變電站在線運行的蓄電池只能做50%容量放電；并且核對性放電周期較長，一般一年做一次。

由于電池的內阻與它本身容量有著密切聯系，因此，如果能夠利用電池內阻這個參數來預測電池的性能，將能夠大大節省對蓄電池性能的評估周期和費用。通過對大量的各種類型電池的測試表明，如果電池的內阻增至高于其基準值，即電池在最佳狀態下的內阻值的30%-50%時，這個電池的容量將低于80%。實踐證明，通過測量電池內阻來確定電池的狀態被證明是一種非常可靠的有效方法，因此內阻測試已成為核對性放電測試的替代手段。

蓄電池內阻測試一直是爭議最大的問題。但近幾年蓄電池內阻測試技術迅猛發展，蓄電池內阻測試方法有了革命性進步。蓄電池內阻測試已經被公認為是一種快速、可靠、有效診斷蓄電池性能的優秀方法。

幾乎所有影響電池性能的因素都導致了電池內阻變大，因此這些金屬和電化學問題引起的電池容量衰竭都可以用內阻檢測出來。金屬電阻問題是蓄電池內部潛在最危險問題，由于充電可能引起爆炸等。這類問題會造成沒有預示情況下使得電壓突然下降或突然中斷。電化學問題是在電池老化時就可以被檢測出來。由于電池老化同時涂膏電解質和隔膜的電阻也在增加。

內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。正常情況下，內阻小的電池的大電流放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。

目前帶內阻測試功能的監測系統多采用下面的方法來測試，即通過對電池的整組放電（放電電流為70A—100A）同時測得每個電池的壓降來計算內阻。如圖3為一般廠家的測試原理圖，圖中R為純阻性負載，K1、K2、K3為空開，D1為大功率二極管。正常運行時K1閉合，K2、K3斷開，充電機G對蓄電池UPS浮充。測量內阻時，K1斷開，K2、K3閉合，蓄電池組通過負載R進行放電。如果在測量過程中交流失電，蓄電池組通過D1、K2給母線供電。測量完成后重新合上K1，斷開K2、K3。在蓄電池組兩端接入放電負載R，測量電壓的變化（U1-U2）和電流值（I），計算電池的內阻（R）。R=(U1-U2)/I。蓄電池從浮充狀態切換到放電狀態，典型的電壓跌落過程如圖4所示。通過一個專用的設備實現大電流放電（一般采用較大電流，如70～100A以上），進行電壓跌落的觀察，測量兩個電壓值U1與U2，通過上式，計算得到蓄電池的內阻值。?放電時間一般為幾分鐘。

這種方法的缺點是：

由于浮充到放電過程中電壓的變化，需要選擇穩定區域計算電壓變化幅值，實際測量中，該方法所得數據的重復性較差。整組放電對直流系統影響大，尤其使用一定年限的蓄電池，當蓄電池使用幾年以后難免會有一些蓄電池性能下降，當整組放電并且放電電流較大時，整組放電過程中性能最差的幾只蓄電池易過放電造成損壞。

不能自動測量：串接開關不方便實現自動測量；測量內阻時必須對空開進行操作，必須人到現場合空開。

安全性差及測量不準確：由于串接了開關，并增加了二極管，在安全性方面存在級差配合的問題，萬一在大電流沖擊時斷開將造成重大事故。并且所選產品質量及現場施工工藝都對監測產品的正常使用以及對原有被監測對象增加了不可靠性，存在隱患。

另外，由于放電采用純阻性負載，對于不同的組壓，其放電電流是不一樣的，會造成測量不準。在實際應用過程中，通過這種方法測量，其測量誤差高達100%以上。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種蓄電池性能在線監測系統和監測方法，無須人工干預，實現對蓄電池的性能在線監測，并同時，提供了一種蓄電池內阻的在線測量方法，測試結果穩定、準確，測試過程便捷，測試時不影響電源系統安全運行。

本發明的技術方案：