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蓄电池在线均衡充放电维护研究摘要：直流系统在水电站的安全运行中扮演着非常重要的作用，它为自动装置、事故照明以及保护等提供了一个可靠的直流电源。
因此，直流系统是水电站能够安全运行的一个重要保证。
而直流系统的核心所在就是蓄电池，当电网出现了某些故障时，或者没有交流电源的时候，蓄电池就成为了唯一的电源保障。
然而，在近些年来发生了很多由于蓄电池而导致的水电站事故，直流系统的故障则会严重影响到全站保护、操作回路以及自动装置等，甚至于还会造成整个系统的二次瘫痪。
所以维护好蓄电池的工作，就成为了重中之重。
及早的发展故障，方能尽早处理，这对水电站的直流系统的安全运行可谓是有着非常重要的作用。
那么本文将介绍当前蓄电池在线均衡充放电的维护，分析出我们常见的蓄电池的一些故障原因，并且进行一些探讨。
关键词：水电站; 直流系统; 蓄电池; 浮充电压; 核对性放电; 均衡充放电最近几年来,因为有着性能稳定、无酸雾污染、干净安全、占地少以及维护的工作量少等优点，阀控式密闭铅酸蓄电池受到广泛的关注，并且已经被大量的供电企业争相使用。
可是该电池对于环境要求非常的严格，环境温度的要求也很高，并且不能出现过充电以及欠充电的相关情况，同时对于充放电的要求也相当严格。
如若该电池在使用过程当中出现了某种不当情况，那么则很有可能减少其使用的寿命。
虽然有些厂家常常在宣传的过程中，宣布其有10至15年的使用寿命，可是实际的情况却总是差强人意，甚至于有些厂家生产的电池仅仅使用了2至3年便不能再继续使用。
当究其原因，在除了使用环境的温度、充电机输出的电压以及电池的质量等原因以外，还有一个很重要的原因就是缺乏正当有效的检测维护手段。
正是由于阀控式蓄电池的这些复杂特殊性，它的检测技术才没有得到一个有效的突破。
因此，怎样才能提高维护的手段就成为了现如今亟需解决的一个问题。
1 蓄电池得以运行的相关检测方法1.1蓄电池的均充与浮充均充：是蓄电池定期活化的一种充电。
蓄电池组在线均衡技术的应用分析作者：劳迪明来源：《中国科技纵横》2013年第16期【摘要】本文从技术原理的角度介绍了蓄电池组的应用现状及问题，分析了蓄电池组在线均衡技术的原理及系统功能，指出串联蓄电池组在线均衡技术对给现有蓄电池组的运行所带来的巨大的社会效益和经济效益，对蓄电池组运行维护方式的革新具有现实借鉴意义。
【关键词】蓄电池组均衡技术无损电量交换内阻均衡度1 引言蓄电池组作为重要设备的后备电源是设备可靠运行的一道关键防线，绝不能出现半点闪失。
但事实上因蓄电池问题致使运行设备失去主供电源后最终被迫停用的现象却屡有发生，甚至造成不必要的损失，严重影响了用户对后备电源的信赖度。
究其原因，可以从蓄电池组的工作原理来分析。
传统的蓄电池组充电运行状况是：用充机对一组串联的蓄电池组进行在线充电。
这种充电方式无法保证蓄电池组中每节蓄电池的均衡充电，往往由于蓄电池组中某几节蓄电池的电压变化（变高或变低）而导致其它蓄电池处于过充电或欠充电，长时间的这种充电状态势必大大降低蓄电池组的使用寿命。
蓄电池组在线均衡技术则可以很好地解决运行中的蓄电池单体不均衡问题，用蓄电池组均衡技术对在线运行的蓄电池组的传统充电方式进行优化，使每节电池都处于相同的工作状态，通过使用先进的微机数字控制技术和电力电子技术来自动调节每节蓄电池的端电压，令每节蓄电池的端电压的一致；同时可对性能偏弱的电池进行在线活化，延长蓄电池的使用寿命，从而提高蓄电池设备运行可靠性。
2 蓄电池组在线均衡技术的原理及系统设计蓄电池组在线均衡系统可依托工业级高性能单片微机为平台，应用电力电子技术，由电池电压测量单元、均衡调节单元、电池内阻测量单元及监控管理单元组合而成。
通过对每节电池的高精度及高速测量，完成对蓄电池组的实时监测，并计算出电池组的均衡度，由均衡调节单元对相应电池进行电压调节，使整组电池达到较理想的均衡度。
系统通过电池内阻测量单元定期对蓄电池组进行内阻测量，监控管理单元将负责各单元的协调，进行计算分析、保护及告警处理、界面显示、综合管理及通讯功能。
后备铅酸蓄电池在线诊断与活化技术的研究的开题报告一、选题背景随着交通工具和通讯设备的普及，铅酸蓄电池在日常生活中得到了广泛的应用。
然而，长时间的使用和运输过程中，会导致铅酸蓄电池的寿命逐渐缩短和容量逐渐下降。
这时，对铅酸蓄电池进行在线诊断和活化变得尤为重要。
目前，国内外针对铅酸蓄电池的诊断和活化技术已经有了一些成熟的方法，但是还存在着一些问题，例如，诊断精度不高，活化效果不佳等。
因此，开展针对后备铅酸蓄电池在线诊断与活化技术的研究，对于提高铅酸蓄电池使用寿命和性能有着积极的意义。
二、研究目的和意义本研究旨在探讨后备铅酸蓄电池在线诊断和活化技术的研究方法和实现方案，研究目的和意义包括：1. 提高后备铅酸蓄电池的使用寿命和性能，减少更换和维修的频率，节省社会资源。
2. 探索适用于不同型号、不同规格后备铅酸蓄电池的在线诊断和活化技术，提高诊断精度和活化效果。
3. 推动铅酸蓄电池的制造和应用领域的技术创新，提高我国绿色节能产业的水平。
三、研究内容本研究主要包括以下几个方面的内容：1. 后备铅酸蓄电池在线诊断技术的研究通过对后备铅酸蓄电池的电压、电流、温度和容量等参数特性的分析，研究建立后备铅酸蓄电池在线诊断模型，并开发相应的在线诊断系统。
2. 后备铅酸蓄电池活化技术的研究通过对活化过程的电流、电压和温度等参数的控制和调节，研究建立后备铅酸蓄电池活化模型，通过实验研究，确定最优的活化方案。
3. 研究在线诊断和活化技术的应用将研究得到的在线诊断和活化技术应用于不同型号、不同规格的后备铅酸蓄电池中，测试其性能和效果，并进行数据分析和评估。
四、研究方法和技术路线本研究将采用实验研究和数值模拟相结合的方法，具体技术路线如下：1. 分析后备铅酸蓄电池的工作特性，明确研究目标。
2. 建立后备铅酸蓄电池的电化学模型，并进行数值模拟分析，确定诊断和活化的实验参数。
3. 利用实验设备对后备铅酸蓄电池进行在线诊断和活化的实验研究。
一、目的和意义
蓄电池是电力系统必备的后备电源,是设备运行中的最后一道防线。
现有蓄电池组运行，从技术上讲存在一些缺陷，直流系统的蓄电池组一般由几十只至一百多只单体蓄电池串联而成，串联状态下的蓄电池组在充电和放电时，所有蓄电池的电流是一致的，但由于电池的参数、外部环境及单体自放电的差异，使得蓄电池组各单体电池的电压实际并不均衡，有些电压过高、有些则过低，造成蓄电池组中某些单体蓄电池出现过充电或过放电，过充的蓄电池水分蒸发、内阻增大造成容量减小，欠充的蓄电池涂层老化、活性物质减少、同样造成容量减少，而且这一过程一但开始，容量的减小是随着时间增加而不断加速的，这将进一步加深蓄电池参数的不一致性，正是这种恶性循环极大地缩短了蓄电池组的使用寿命。
这样长时间的充电不均衡必将导致部分电池严重损坏,一旦蓄电池故障，将造成保护失灵、开关拒动、通道中断…后果不堪设想。
传统的蓄电池组充电曲线中定期（720h）的强充电，为了提高充电不足的个别单体电池的电压，人为地对蓄电池组进行所谓的“均衡充电”，对蓄电池组中的性能落后蓄电池进行补偿性充电，希望能够提升整组蓄电池电压一致性，恢复它的容量，实际上却牺牲了大部分单体电池的性能，大大降低了电池组的使用寿命以及可靠性。
立项的目的是研制出一套变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统，对蓄电池进行实时在线均衡，使每一节蓄电池处于相同的工作状态，蓄电池组始终保持在最佳运行状态；同时对性能偏弱的电池进行在线活化，大大延长了蓄电池的使用寿命；提供在线蓄电池内阻和容量检测，准确判断蓄电池的好坏，提高蓄电池组的可靠性。
从根本上解决了蓄电池组不均衡的问题，让蓄电池组的运行稳定、可靠，使供电系统的正常运行得到全面保障。
二、国内外研究水平综述
目前国内尚无完善的变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统的研究
范例。
针对于蓄电池的检测和维护，仅局限于电池巡检仪、放电仪、内阻
测试仪和蓄电池在线监测系统几种产品，但都存在功能单一，只能检测不能
维护的缺点。
当前国内该项研究处于研发试制初期，个别省网公司有零
星报道，但只是试验性的开发，技术尚未成熟，没有形成通用化产品。
国外电力企业由于体制与国内差别较大，运行管理规范也存在许多不同，所以对于国外情况我们不做过多考虑。
三、项目的理论和实践依据
本系统是变电站当地监控装置通过RS485总线将巡检均衡采集模块连接到一起，实现对变电站蓄电池内阻、单体电压、电池组压、电流、温度等的在线监测，自动根据容量调节每只蓄电池的充电电流的大小，使每节电池处于同等的工作状态，防止电池过充、欠充，避免蓄电池组出现长期不均衡而损坏电池，从而使蓄电池组始终保持在最佳运行状态；并通过变电站当地监控装置内置的智能分析功能，对监测数据进行自动分析找出失效或即将失效电池，蓄电池组单体电压、单体内阻、组压、电流等超出阀值时及时向用户提出告警。
具有电池连接故障及单体电池故障诊断能力；可通过多种通讯方式实现远程监控，扩展性强。
1、遵循DL/T 459-2000电力系统直流电源柜订货技术条件
2、遵循DL/T724-2000 电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程
3、遵循GB/T 19826-2005 电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求
4、遵循DL/T637-1997 阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件
5、遵循ZB K45017-90 电力系统用直流屏通用技术条件
6、遵循GB/T17626 电磁兼容试验和测量技术
四、技术方案
系统组成:
变电站蓄电池组动态均衡在线维护系统主要由两部分组成:
1．当地监控装置。
监控装置采用ARM 公司32位最新Cortex-M3内核处理器,100M主频，配备真彩3.5”高分液晶屏，带有芯片级嵌入式实时以太网接口(IEEE1588),收发自动交叉,256k Flash,96k RAM,资源丰富，通过RS485总线与巡检均衡模块连接,实时监测蓄电池组的单体电压、内阻温度,带有实时数据浏览、运行曲线、报警记
录、统计等功能，方便用户分析查看，可直接设置电池电压高低限报警、设置落后电池均衡电压高低限、手动进行均衡操作、自动均衡操作、均衡策略、均衡条件，具备蓄电池电压过、欠压报警，当有告警时或电池组脱离充电机时系统禁止均衡操作，实时显示电池均衡度和参与均衡的电池编号。
系统带有10/100M自适应实时以太网接口、RS485接口、RS232接口,可连接现场其他智能设备，实现远程控制其它智能设备。
并可直接连接至后台计算机或根据用户要求连接后台服务器，可直接局域网发布,配合系统后台软件实时监控直流系统的其他相关信息，并可实现远程对其他智能设备控制和远程设置（如充电机均浮充控制、充电机故障告警、模块故障告警、绝缘监察报警、交流断电告警等信号）。
2．巡检均衡采集模块。
当地监控装置与巡检均衡模块之间通过RS485总线连接，巡检均衡采集模块采用下放式安装结构，就地安装方便检修，均衡部分采用间歇式优先充电的双闭环控制模型，保证均衡充电、放电过程安全性。
巡检均衡采集模块采用TI(美国德州仪器)公司16位MSP430系列超低功耗处理器MCU芯片, 16 M运行速度，并带有16位高精度ADC，集成片内RAM及FLASH, 通信接口芯片采用ADI(美国模拟设备公司)力推的i Coupler隔离技术RS485, 通信稳定可靠，并带有ESD防护。
每个单体电池均衡采集模块可以在线采集12路电池的电压、内阻、温度，接线采用可插拔端子，方便接线和维护操作。
主要技术指标:
1.适用单体电池：2V 12V ;
2.适用电池组：48V 110V 220V 380V
3.电池组数量：2组电池组
4.电压检测精度：≤0.2%
5.电流检测精度：≤0.2%
6.内阻检测精度：≤3%
7.传输方式 LAN(信息网、调度网、数据专网等)、RS232、RS485
8.支持协议 UDP、TCP、MODBUS、CDT、IEC61850等
9.串口通信速率 1200/2400/4800/9600/19200/57600/115200
10.软件刷新时间 < 2秒
11.运行数据保存间隔 1、2、3、6、10 分钟
12.运行数据保存时间 1年
13.报警数据保存时间永久保存
14.电源输入电压 220V(DC110-360V,AC85-265V) 48V(DC18-72V)
15.工作环境：－20℃～ +55℃湿度﹤85%
16.平均无故障时间：≥50000h
五、预期目标和成果形式
因国内尚无此类成型可靠的产品，试制成功后，可形成产品，实现蓄电池组传统串联充电方式优化升级，让每一节蓄电池处于相同的工作状态，解决了运行中蓄电池单体不均衡问题；同时对性能偏弱的电池进行在线活化，大大延长了蓄电池的使用寿命；提供在线蓄电池内阻和容量检测，准确判断蓄电池的好坏，提高蓄电池组的可靠性。
从根本上解决了蓄电池组不均衡的问题，让蓄电池组的运行稳定、可靠，使供电系统的正常运行得到全面保障。
