一种蓄电池在线自维护系统

技术领域

本发明涉及电力系统领域电池维护系统，具体涉及一种蓄电池在线自维护系统。

背景技术

正常情况下，低压交流系统通过直流充电机为直流母线及直流设备提供电源，挂载于直流母线上的蓄电池一直处于浮充状态。

当变电站发生全站失压等严重故障时，直流母线挂载的蓄电池成为直流系统唯一电源，得以使保护装置、跳闸线圈等重要直流设备不间断供电，根据保护动作情况，相应开关跳闸，实现故障隔离，防止事故扩大。所以，蓄电池的运行维护及相关试验是一项变电站中非常重要的一项工作，只有定期的对蓄电池进行维护检测和进行相关试验才能了解和保持蓄电池存储电能量的性能。

目前，蓄电池单体电压测量大多需要每周人工使用万用表进行测量，此种测量任务频率高，需要耗费大量人力和时间，此外，蓄电池充放电试验是验证蓄电池组实际容量的重要试验手段，但是此种试验目前由检修班组专业人员开展，每试验一组蓄电池需要搬运大量沉重试验设备，并且接线复杂，试验时间长达10小时，耗费大量人力物力资源。

所以，研制一种能够实时状态监测、定期自维护试验的蓄电池在线自维护系统就很有必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种蓄电池在线自维护系统，包括低压交流系统和直流充电机，其特征在于：所述的低压交流系统连接直流充电机的输入端，直流充电机的输出端连接直流母线，直流母线连接蓄电池组，所述的蓄电池由104节单体电池串联连接，蓄电池第一节和第二节单体电池之间通过第一智能开关连接，第一节单体电池正极通过第一一智能开关连接试验母线正极，第一节单体电池负极通过一二智能开关连接试验母线负极，以此类推，其余103节单体电池接法相同，试验母线正极和试验母线负极上并联有电压表回路、充电回路和放电回路，所述的充电回路由第I智能开关、直流充电电源和电流表A串联组成，所述的放电回路由第II智能开关、电流表B和可调放电电阻串联组成，所述的电压表回路由电压表组成；所述的第一智能开关、第一一智能开关、第一二智能开关、第I智能开关、第II智能开关、电压表、电流表A、电流表B、可调放电电阻通过数据采集卡连接到控制中心。

所述的第一节单体电池的正极端通过第一三智能开关连接隔离旁路，第二节单体电池的正极端通过第二三智能开关连接隔离旁路，其余102节单体电池接法相同，所述的第一三智能开关、第二三智能开关通过数据采集卡连接到控制中心。

所述的每节单体电池上配有温度传感器，温度传感器采集单体电池温度，温度传感器通过数据采集卡连接到控制中心。

本发明的有益效果为：

相对于现有技术：本发明不再需要使用测量工具和试验仪器进行人工测量、试验工作，一方面大大减少了人力物力成本，另一方面全自动化维护使蓄电池得到更好的维护保养，使用寿命可大大延长，同时，还可实时进行查看蓄电池运行状态，出线异常及时报警，确保变电站直流后备电源绝对可靠。

附图说明

图1 为现有技术蓄电池浮充状态原理图；

图2 为本发明蓄电池自维护原理图；

图3 本发明系统连接图；

其中：1为直流母线正极，2为直流母线负极，3为熔断器，4为蓄电池，5为逆变器，6为交流负载，7为直流负载，8为低压交流系统，9为直流充电机，10为直流充电电源，11为电压表A，12为电压表，13为电流表B，14为可调放电电阻，15为试验母线正极，16为试验母线负极，17为隔离旁路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

为使本实用发明方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，目前低压交流系统8通过直流充电机9为直流母线正极1和直流母线负极2输送直流电源，直流充电机9的正极输出端连接直流母线正极，直流充电机9的负极输出端连接直流母线负极，直流母线上的直流负载7并联到直流母线正负极上，可以通过直流母线上提供的直流电源工作，逆变器5连接直流母线正负极，交流负载6连接逆变器5，交流负载6通过逆变器5将直流电源转换为匹配的交流电为交流负载6提供工作电源。蓄电池4串联后串联熔断器3连接在直流母线上，直流母线为蓄电池4充电。

本发明在现有技术基础上将原直流系统蓄电池进行改造升级，加入试验母线及附属试验设备及智能开关，智能开关通过有线方式连接到控制中心，控制中心可以通过终端设备控制开关的状态和读取开关状态，通过试验母线上的监测仪表实时监测各个蓄电池的电气量信息，通过提前设定参数，装置定期按预定程序有顺序动作相应开关，按顺序逐个隔离单只蓄电池进行试验，检验蓄电池的可靠性能。

蓄电池4有104节单体电池串联组成，每节单体电池的电压为2.2V,在蓄电池4的第一节单体电池T1和蓄电池4的第二节单体电池T2之间加入第一智能开关K1，蓄电池4的第二节单体电池T2和蓄电池4的第三节单体电池T3之间加入第二智能开关K2，依次类推。

蓄电池4的每节单体电池正负极分别通过智能开关连接到试验母线上，单体电池T1正极端通过第一一智能开关K11连接到试验母线正极15上，单体电池T1负极端的通过第一二智能开关K12开关连接在试验母线负极16上，依次类推，使104节单体电池的正负极都分别通过智能开关连接到试验母线的正负极上。试验母线正极15和试验母线负极16上布置有A回路、B回路和C回路，A回路为第I智能开关KI、直流充电电源10和电流表A 11串联组成，B回路为第II智能开关KII、电流表B 13和可调放电电阻14串联组成，C回路由电压表12组成，为保证在测试过程中，蓄电池4能够正常充放电，在该系统中设置隔离旁路17，在蓄电池4的第一节单体电池T1正极和隔离旁路17之间加入第一三智能开关K13，在第一智能开关K1后端和蓄电池4的第二节单体电池T2的正极前端之间位置通过第二三智能开关K23连接到隔离旁路17上，在第二智能开关K2后端和蓄电池4的第三节单体电池T3的正极前端之间位置通过第三三智能开关K33连接到隔离旁路17上，依次类推，使104节单体电池的正极都连接到隔离旁路17上。

在蓄电池4的每一块单体电池上布置有温度传感器，实时监控单体电池的温度，并将温度数值通过数据采集卡实施发送给控制中进行监控；各个智能开关将开关状态信号发送到给控制中心，实时监控开关各个开关状态；控制中心根据设定的程序按顺序发出动作指令，相应智能开关按照顺序做出制定动作并返回开关位置信号，试验母线中A、B、C试验回路中电压表、电流表A、电流表B、可调放电电阻装置的量表数据通过数据采集卡汇总后接入通讯通道，通讯通道连接控制中心，把采集到的数值实时发送到控制中心，控制中心根据各量表数据在程序中判定试验结果，并将试验结果输出至显示器、存储器上，通过打印机可打印出试验结果。如果试验合格，启动下一只蓄电池试验程序，直至全部结束；如果试验不合格或发出蓄电池温度异常信号，则输出报警信号，报警信号可接入本地报警装置、本地报警装置可进行声光报警，提示试验不合格，还可接入设备集中监控系统中，接入后台机报警系统和站控网络报警系统，进行在后台机及远方调度系统中实时监控报警信息。

下面以蓄电池4中的第一节单体电池T1为例，具体介绍测试测试方法：断开第一智能开关K1, 紧接着合上第一三智能开关K13和第二三智能开关K23合上后，使第一节单体电池T1从电池组中独立出来，使单体电池T2、单体电池T3、单体电池T4等后面电池组经过第二三智能开关K23、隔离旁路17、第二三智能开关K23、熔断器3接入直流母线正极1 中，不影响其余电池组的正常充放电。合上第一一智能开关K11和第一二智能开关K12，使单体电池T1从蓄电池组脱离并接入直流试验母线中；单体电池T1接入试验母线启动放电试验程序后，开关KII合上，根据输入的放电模式及放电电流值自动调整放电电阻阻值大小，使放电B回路按照设定进行放电试验。当单体电池T1放电程序结束后，第II智能开关KII断开，放电回路断开，第I智能开关KI合上，充电回路A接 入试验母线，执行恒流充电程序，充电A回路按照设定进行充电试验。在测试过程中可以，通过回路C实时监控试验母线上的电压，即被测的单体电池T1的电压，测试其它103节电池的方法相同。

以下是被测单体电池项目及维护方法：

单体电池电压测量：当某单体电池接入试验母线后，试验母线的C回路中的电压表12实时监测试验母线电压，即接入试验母线单体电池的电压。

单体电池温度监测：每个单体蓄电池均配有温度传感器，温度传感器采集单体电池温度，温度数值汇总后输入控制中心，再输出至显示终端等进行存储和查看。

单体电池内阻测量：在执行蓄电池放电程序中，根据电流表B 13、可调放电电阻14、电压表12数值可以计算出单体蓄电池内阻阻值，具体公式为：R内=V/A-R（R为可调放电电阻14的阻值）。

恒流充电：通过输入设备在控制中心设定充电方式为恒流充电及充电电流值，在某只单节电池放电试验结束后，第Ⅱ智能开关KⅡ断开，放电回路断开，第Ⅰ智能开关KⅠ合上，充电回路A接入试验母线，执行恒流充电程序，此时直流充电电源6以设定的恒定充电电流对此只单节电池进行恒流充电，充电完成后进行下一步程序。

恒压充电：通过输入设备在控制中心设定充电方式为恒压充电及充电电压值，在某只蓄电池放电试验结束后，第Ⅱ智能开关KⅡ断开，放电回路断开，第Ⅰ智能开关KⅠ合上，充电回路A接入试验母线，执行恒流充电程序，此时直流充电电源6以设定的恒定充电电压对此只蓄电池进行恒流充电，充电完成后进行下一步程序。

恒流放电：当某只单节电池接入试验母线、启动放电程序后，第II智能开关KⅡ合上，放电B回路接通，执行恒流放电程序，此时可调放电电阻14会根据电流表B 13电流值进行自动调整，使放电B回路始终以设定的恒定放电电流值进行放电，放电完成后进行下一步程序。

恒阻放电：当某只蓄电池接入试验母线、启动放电程序后，开关KⅡ合上，放电B回路接通，执行恒流放电程序，此时可调放电电阻14会根据电流表B 13电流值进行自动调整，使放电B回路始终以设定的恒定放电阻值进行放电，放电完成后进行下一步程序。

大电流放电：当某只蓄电池接入试验母线、启动放电程序后，开关KⅡ合上，放电B回路接通，执行恒流放电程序，此时可调放电电阻14会根据电流表B电流值进行自动调整，使放电B回路始终以设定的较大恒定放电电流值进行放电，放电完成后进行下一步程序。

脉冲式放电：当某只蓄电池接入试验母线、启动放电程序后，开关KⅡ合上，放电B回路接通，执行恒流放电程序，此时可调放电电阻14会根据电流表B电流值进行自动调整，使放电B回路以设定的脉冲式放电电流值进行放电，放电完成后进行下一步程序。

阶跃式充放电：在设定里进行设置，根据蓄电池电压下降及回升情况自动调节放电电流和充电电流，使放电、充电速度由快至慢，使蓄电池充放电更加安全。

单体电池活化：在设定里进行设置，定期自动启动活化程序，启动后逐个对单体蓄电池连续充放电若干次，达到蓄电池活化的目的。