一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，包括閥控式鉛酸蓄電池組、監(jiān)控模塊和蓄電池管理模塊，所述蓄電池管理模塊電氣連接閥控式鉛酸蓄電池組，所述監(jiān)控模塊電氣連接蓄電池管理模塊；所述監(jiān)控模塊控制蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組，所述蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組時(shí)，自動(dòng)采集充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間；所述監(jiān)控模塊接收蓄電池管理模塊所采集的充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)自動(dòng)評(píng)估所述閥控式鉛酸蓄電池組是否失效。本發(fā)明在線判斷蓄電池是否失效，提高配電終端設(shè)備的在線率、可靠性。
【專利說明】一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配電終端中閥控式鉛酸蓄電池的檢測領(lǐng)域，特別是一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]閥控式鉛酸蓄電池(以下簡稱蓄電池)是一種能量密度高的免維護(hù)電池，被大量應(yīng)用在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，可在配電線路故障停電時(shí)保障配電終端設(shè)備正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)饋線自動(dòng)化功能。饋線自動(dòng)化功能是提高供電可靠性、實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化系統(tǒng)最基本、核心的功倉泛。
[0003]由于配電設(shè)備點(diǎn)多面廣，因此與之配套的蓄電池實(shí)際應(yīng)用數(shù)量巨大；同時(shí)配電設(shè)備分布面廣，常安裝于戶外或簡單遮蔽場所，運(yùn)行時(shí)溫度隨時(shí)間、季節(jié)、氣候變化，溫差變化大，其運(yùn)行環(huán)境惡劣；現(xiàn)有蓄電池多采用簡單的恒流、恒壓充電模式，蓄電池過充、過放是常態(tài)；配電設(shè)備維護(hù)人員少，開展定期檢查和維護(hù)困難重重。
[0004]由于以上原因，蓄電池在應(yīng)用中蓄電池失效快、實(shí)際運(yùn)行壽命與設(shè)計(jì)壽命差距巨大，嚴(yán)重影響到配電自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)用化的推進(jìn)。因此，在蓄電池應(yīng)用的過程中，需要對(duì)蓄電池進(jìn)行失效檢查，保障配電終端設(shè)備正常運(yùn)行。
[0005]目前配網(wǎng)中對(duì)蓄電池失效檢查多采用定期巡視外觀和測量電池內(nèi)阻的方法。定期巡視外觀難以準(zhǔn)確判斷，失誤率較高。測量電池內(nèi)阻采用電池內(nèi)阻測試儀，該方法需要先將電池離線取回到專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測量，必須中斷配電終端運(yùn)行，因此只能安排在設(shè)備檢修時(shí)進(jìn)行，這種方法雖然準(zhǔn)確度高，但檢測設(shè)備昂貴，檢測時(shí)需要停電、操作時(shí)間長、復(fù)雜、及時(shí)性差，難以滿足供電可靠性的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，在線判斷蓄電池是否失效，提高配電終端設(shè)備的在線率、可靠性，為配電網(wǎng)中蓄電池運(yùn)行維護(hù)的難題提供一種可行實(shí)用解決方案。
[0007]本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是:
一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，包括閥控式鉛酸蓄電池組、監(jiān)控模塊和蓄電池管理模塊，所述蓄電池管理模塊電氣連接閥控式鉛酸蓄電池組，所述監(jiān)控模塊電氣連接蓄電池管理模塊；
所述監(jiān)控模塊控制蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組，所述閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)自動(dòng)活化包括一個(gè)完整的充電與放電過程，所述蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組時(shí)，自動(dòng)采集充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間；
所述監(jiān)控模塊接收蓄電池管理模塊所采集的充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)自動(dòng)評(píng)估所述閥控式鉛酸蓄電池組是否失效。
[0008]進(jìn)一步，所述閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)周期性自動(dòng)活化包括的一個(gè)完整的充電與放電過程，所述過程包括以下步驟:
蓄電池管理模塊關(guān)閉充電電源并啟動(dòng)蓄電池組放電；
采集放電電流Ifi及電壓U ；
當(dāng)蓄電池組的電壓U小于設(shè)定的活化終止電壓時(shí)，停止放電，并計(jì)算放電容量Sfi及放電時(shí)間t ；
打開充電電源轉(zhuǎn)化為充電狀態(tài)，并按設(shè)定的充電控制策略進(jìn)行充電；
采集充電過程中的電流Ici及電壓U ;
當(dāng)充電電流Ici小于設(shè)定的浮充電流值時(shí)，設(shè)置充電完成標(biāo)志，并計(jì)算充電容量Sci及充電時(shí)間t ；
所述字母i表示自動(dòng)活化的次數(shù)。
[0009]進(jìn)一步，所述監(jiān)控模塊通過以下方法判斷蓄電池組是否失效:
(1)監(jiān)控模塊對(duì)接收到的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間進(jìn)行如下判斷:
判斷條件I --第i次蓄電池活化充電容量Sci是否小于或等于KX相對(duì)充電額定容量Sxcn ；
判斷條件2:第i次蓄電池活化放電容量Sf是否小于或等于KX相對(duì)放電額定容量Sxfn ；
判斷條件3:Max{Sci，Sfi}是否小于或等于0.25 XMax {Sn，Sxcn}，Sn為蓄電池組的額定容量；
其中，K大于等于O且小于等于I ;
(2)當(dāng)判斷條件1、2與3任何一個(gè)成立時(shí)，則判斷此次蓄電池組失效；
(3)隨著i值的增加，循環(huán)步驟(I)與(2)，若連續(xù)三次滿足步驟(2)，則判斷此蓄電池組失效。
[0010]進(jìn)一步，所述第i次充電容量Sci與放電容量Sfi采用如下公式計(jì)算:
第i次蓄電池活化充電容量計(jì)算:Sci= Δ tX Σ Icij, (j=0,----η)；
第i次蓄電池活化放電容量計(jì)算:Sfi= Δ tX Σ Ifij, (j=0,----m)；
其中，Λ t為對(duì)應(yīng)充電或放電過程中的等間隔時(shí)間，所述相對(duì)充電額定容量Sxcn=Max{Sci}，所述相對(duì)放電額定容量Sxfn=Sxcn。
[0011]進(jìn)一步,所述K = 0.8。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，可在線實(shí)時(shí)判斷蓄電池組是否失效，判斷過程不需要停電，判斷效果準(zhǔn)確，且經(jīng)濟(jì)、簡單易行，具有很高的實(shí)用價(jià)值，從而提高配電自動(dòng)化可靠性的同時(shí)可以減少配電終端運(yùn)維的人力和財(cái)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]圖1是本發(fā)明所述在線判斷系統(tǒng)的連接示意圖；
圖2是本發(fā)明一次充放電過程的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]在應(yīng)用中，閥控式鉛酸蓄電池的活化分為手動(dòng)活化、遙控活化和周期自動(dòng)活化，手動(dòng)活化、遙控活化一般用于設(shè)備檢修、測試時(shí)，使用次數(shù)少，在具備完整的活化過程自動(dòng)結(jié)束時(shí)，本發(fā)明等同于自動(dòng)活化。自動(dòng)活化是設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，根據(jù)設(shè)定的周期T由配電終端啟動(dòng)的一種在線活化，該周期T投運(yùn)后基本固定不變。
[0016]由于閥控式鉛酸蓄電池失效主要特征為內(nèi)阻增大、放電容量變小，常規(guī)評(píng)估方法通過離線的核對(duì)性放電容量試驗(yàn):蓄電池離線狀態(tài)下以恒定電流對(duì)負(fù)載放電，當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到放電終止電壓值時(shí)則停止放電，整個(gè)過程所放出的容量就是蓄電池實(shí)際容量。該方法第一需要蓄電池離線，其二要將蓄電池放電至終止電壓。由于檢測時(shí)需要專用設(shè)備離線進(jìn)行，因此，失效蓄電池的檢測及時(shí)性差、費(fèi)用高；而配電網(wǎng)中蓄電池的分布廣，數(shù)量巨大，維護(hù)檢測需要投入大量的人力和物力。
[0017]核對(duì)性放電容量試驗(yàn)判斷蓄電池失效的判斷依據(jù)為:蓄電池實(shí)際容量Si < 0.8X額定容量Sn。由上述可知，在運(yùn)行中，S1、Sn為未知變量，其中，Sn可以通過整定解決，但實(shí)用性有待改善。本發(fā)明在理論分析及大量的試驗(yàn)驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)，蓄電池在活化階段的充放電容量與相對(duì)額定容量之間的關(guān)系同核對(duì)性放電容量試驗(yàn)中的判斷依據(jù)具有相似性，因此提出蓄電池失效的相對(duì)容量判斷方法，采用活化充放電電壓范圍階段性數(shù)據(jù)進(jìn)行蓄電池失效判斷，以解決在線評(píng)估蓄電池失效的難題。
[0018]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，包括閥控式鉛酸蓄電池組、監(jiān)控模塊和蓄電池管理模塊，所述蓄電池管理模塊電氣連接閥控式鉛酸蓄電池組，所述監(jiān)控模塊電氣連接蓄電池管理模塊；
所述監(jiān)控模塊控制蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組，所述閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)自動(dòng)活化包括一個(gè)完整的充電與放電過程，所述蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組時(shí)，自動(dòng)采集充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間；
所述監(jiān)控模塊接收蓄電池管理模塊所采集的充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)自動(dòng)評(píng)估所述閥控式鉛酸蓄電池組是否失效。
[0019]本發(fā)明中，蓄電池管理模塊實(shí)現(xiàn)蓄電池活化過程的控制并采集蓄電池活化過程電壓、電流、時(shí)間等信息。蓄電池活化過程包含一個(gè)完整的放電和充電兩個(gè)子過程。采集的電壓用于自動(dòng)控制活化放電結(jié)束及活化充電結(jié)束的時(shí)刻，采集的電流用于計(jì)算活化過程中的放電容量和充電容量。
[0020]監(jiān)控模塊接收蓄電池管理模塊采集的數(shù)據(jù)，包括活化過程的充放電時(shí)間、容量，形成蓄電池活化狀態(tài)信息歷史數(shù)據(jù)庫，通過即時(shí)數(shù)據(jù)分析計(jì)算和歷史數(shù)據(jù)趨勢分析計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)蓄電池的性能進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估的結(jié)果為蓄電池正常/失效。
[0021]閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)自動(dòng)活化過程包括一個(gè)完整的充電與放電過程，參照?qǐng)D2所示，此過程的實(shí)現(xiàn)包括以下步驟:
蓄電池管理模塊關(guān)閉充電電源并啟動(dòng)蓄電池組放電；
采集放電電流Ifi及電壓U ；
當(dāng)蓄電池組的電壓U小于設(shè)定的活化終止電壓時(shí)，停止放電，并計(jì)算放電容量Sfi及放電時(shí)間t ； 打開充電電源轉(zhuǎn)化為充電狀態(tài)，并按設(shè)定的充電控制策略進(jìn)行充電，所述設(shè)定的充電控制策略參照 申請(qǐng)人:已經(jīng)申請(qǐng)的專利文件(其申請(qǐng)?zhí)枮?01310374925.8)中的充電時(shí)的維護(hù)步驟；
采集充電過程中的電流Ici及電壓U ;
當(dāng)充電電流Ici小于設(shè)定的浮充電流值時(shí)，設(shè)置充電完成標(biāo)志，并計(jì)算充電容量Sci及充電時(shí)間t ；
所述字母i表示周期性自動(dòng)活化的次數(shù)。
[0022]對(duì)于任何一個(gè)自動(dòng)活化過程，監(jiān)控模塊均可以通過其接收到的充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間數(shù)據(jù)，判斷蓄電池組是否失效，其每次的判斷過程如下:
(1)監(jiān)控模塊對(duì)接收到的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間進(jìn)行如下判斷:
判斷1:第i次蓄電池活化充電容量Sci是否小于或等于KX相對(duì)充電額定容量Sxcn ； 判斷2:第i次蓄電池活化放電容量Sf是否小于或等于KX相對(duì)放電額定容量Sxfn ； 判斷3:Max {Sci, Sfi}是否小于或等于0.25 XMax {Sn, Sxcn}，Sn為蓄電池組的額定容量;
其中，K大于等于O且小于等于I ;
(2)當(dāng)判斷條件1、2與3任何一個(gè)成立時(shí)，則判斷此次蓄電池失效。
[0023]這是對(duì)于第i次充放電后，根據(jù)此次的充放電數(shù)據(jù)判斷此次蓄電池是否失效。本發(fā)明為了使結(jié)果更加可靠，至少進(jìn)行三次自動(dòng)活化過程，且只要連續(xù)三次的判斷結(jié)果滿足步驟(2)，則判斷此蓄電池組失效。為此，本發(fā)明在步驟(2)后還有以下步驟:
(3)隨著i值的增加，循環(huán)步驟(I)與(2)，若連續(xù)三次滿足步驟(2)，則判斷此蓄電池組失效。
[0024]本發(fā)明一次蓄電池活化容量采用蓄電池的充放電電流積分進(jìn)行計(jì)算，采樣時(shí)間為等間隔Λ t,本發(fā)明Λ t米用I暈秒間隔，所述第i次充電容量Sci與放電容量Sfi米用如下公式計(jì)算:
第i次蓄電池活化充電容量計(jì)算:Sci= Δ tX Σ Icij, (j=0,----η)；
第i次蓄電池活化放電容量計(jì)算:Sfi= Δ tX Σ Ifij, (j=0,----m)；
其中，Λ t為對(duì)應(yīng)充電或放電過程中的等間隔時(shí)間，所述相對(duì)充電額定容量Sxcn=Max{Sci}，所述相對(duì)放電額定容量Sxfn=Sxcn。
[0025]本發(fā)明在核對(duì)性放電容量試驗(yàn)判斷的基礎(chǔ)上，將K值設(shè)置為0.8，以符合本發(fā)明的具體應(yīng)用。
[0026]本發(fā)明所采用的具體數(shù)值只是符合本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用的一種最佳選擇，本發(fā)明并不限于數(shù)據(jù)大小的變化，凡與本發(fā)明類似的技術(shù)方案，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種閥控式鉛酸蓄電池失效的在線判斷系統(tǒng)，其特征在于，包括閥控式鉛酸蓄電池組、監(jiān)控模塊和蓄電池管理模塊，所述蓄電池管理模塊電氣連接閥控式鉛酸蓄電池組，所述監(jiān)控模塊電氣連接蓄電池管理模塊； 所述監(jiān)控模塊控制蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組，所述閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)自動(dòng)活化包括一個(gè)完整的充電與放電過程，所述蓄電池管理模塊自動(dòng)活化所述閥控式鉛酸蓄電池組時(shí)，自動(dòng)采集充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間； 所述監(jiān)控模塊接收蓄電池管理模塊所采集的充電與放電過程中的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收的數(shù)據(jù)自動(dòng)評(píng)估所述閥控式鉛酸蓄電池組是否失效。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述閥控式鉛酸蓄電池組的一個(gè)周期性自動(dòng)活化包括的一個(gè)完整的充電與放電過程，所述過程包括以下步驟: 蓄電池管理模塊關(guān)閉充電電源并啟動(dòng)蓄電池組放電； 采集放電電流Ifi及電壓U ； 當(dāng)蓄電池組的電壓U小于設(shè)定的活化終止電壓時(shí)，停止放電，并計(jì)算放電容量Sfi及放電時(shí)間t ； 打開充電電源轉(zhuǎn)化為充電狀態(tài)，并按設(shè)定的充電控制策略進(jìn)行充電； 采集充電過程中的電流Ici及電壓U ; 當(dāng)充電電流Ici小于設(shè)定的浮充電流值時(shí)，設(shè)置充電完成標(biāo)志，并計(jì)算充電容量Sci及充電時(shí)間t ； 所述字母i表示自動(dòng)活化的次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控模塊通過以下方法判斷畜電池組是否失效: (1)監(jiān)控模塊對(duì)接收到的電壓、電流及對(duì)應(yīng)的充放電時(shí)間進(jìn)行如下判斷: 判斷條件I --第i次蓄電池活化充電容量Sci是否小于或等于KX相對(duì)充電額定容量Sxcn ； 判斷條件2:第i次蓄電池活化放電容量Sf是否小于或等于KX相對(duì)放電額定容量Sxfn ； 判斷條件3:Max{Sci，Sfi}是否小于或等于0.25 XMax {Sn，Sxcn}，Sn為蓄電池組的額定容量； 其中，K大于等于O且小于等于I ; (2)當(dāng)判斷條件1、2與3任何一個(gè)成立時(shí)，則判斷此次蓄電池組失效； (3)隨著i值的增加，循環(huán)步驟(I)與(2)，若連續(xù)三次滿足步驟(2)，則判斷此蓄電池組失效。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的在線判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述第i次充電容量Sci與放電容量Sfi采用如下公式計(jì)算: 第i次蓄電池活化充電容量計(jì)算:Sci= Δ tX Σ Icij, (j=0,----η)； 第i次蓄電池活化放電容量計(jì)算:Sfi= Δ tX Σ Ifij, (j=0,----m)； 其中，Λ t為對(duì)應(yīng)充電或放電過程中的等間隔時(shí)間，所述相對(duì)充電額定容量Sxcn=Max{Sci}，所述相對(duì)放電額定容量Sxfn=Sxcn。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線判斷系統(tǒng)，其特征在于，所述K = 0.8。
【文檔編號(hào)】G01R31/36GK104198942SQ201410377997
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】湯定陽, 王建微, 劉恒 申請(qǐng)人:珠海許繼電氣有限公司, 國家電網(wǎng)公司