FXJ-22電池內阻巡檢裝置

目前，發(fā)電廠(chǎng)、變電站廣泛使用蓄電池組作為直流系統的備用電源。起著(zhù)儲備電能，保證電力系統正常運轉的關(guān)鍵作用。因此蓄電池組一旦出現問(wèn)題，造成的后果往往很?chē)乐?，甚至?huì )造成災難性的后果。

大量的統計表明，蓄電池組故障絕大多數并不是整個(gè)蓄電池組的全部電池問(wèn)題，而只是其中個(gè)別蓄電池性能劣化或連接處接觸不良等原因形成的。如果能在線(xiàn)實(shí)時(shí)地監測到整個(gè)蓄電池組中每一塊蓄電池的運行狀態(tài)和性能，并在其性能劣化前發(fā)現異常并及處理，就可以預防因蓄電池組故障繼而引發(fā)系統運行事故。提高供電系統的可靠性和安全性。

目前廣泛使用的蓄電池巡檢裝置，主要是對蓄電池端電壓進(jìn)行監測，但這種監測對于供電系統的可靠性、安全性所起的作用十分有限。究其原因是：即便是性能很差的蓄電池在浮充狀態(tài)時(shí)，端電壓的變化并不明顯，而等到蓄電池放電時(shí)發(fā)現異常，往往為時(shí)已晚。從上世紀七十年代以來(lái)，國際上一些知名的公司和專(zhuān)家，通過(guò)深入地研究和探討，發(fā)現通過(guò)測試蓄電池的內阻可以較好的判斷蓄電池的性能，及時(shí)發(fā)現性能劣化的電池，從而有效預防因蓄電池組故障繼而引發(fā)系統運行事故。
我公司研制的FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）采用了國際上先進(jìn)的數字鎖相檢測技術(shù)，可以在強干擾環(huán)境下實(shí)時(shí)、準確檢測電池組內阻。在準確性、抗干擾性、現場(chǎng)安裝便捷性等各方面都有突出的特點(diǎn)，有很高的性?xún)r(jià)比。

1 對蓄電池組各單體電池性能進(jìn)行在線(xiàn)監測的意義

雖然表征蓄電池性能的指標很多，比如額定容量、電池電動(dòng)勢、電池比能量、溫度適應性、使用壽命、儲存性能等等，但從備用電源系統角度講，主要是指蓄電池在特定工況下的“剩余容量”，也就是蓄電池實(shí)際可對負載供電的能力（電流×時(shí)間）。比如某一標稱(chēng)容量的蓄電池，經(jīng)充電程序完成后處于浮充工況下，“剩余容量”達不到標稱(chēng)容量，或某蓄電池經(jīng)放電后，“剩余容量”小于應剩容量，則此蓄電池肯定是性能劣化。

目前廣泛使用的電池巡檢儀主要是能夠發(fā)現蓄電池短路、斷路和端電壓異常等狀況，但對蓄電池容量下降很難發(fā)現。隨著(zhù)人們對閥控式密封鉛酸電池研究的深入，發(fā)現蓄電池內阻是衡量電池好壞的一個(gè)重要指標。在蓄電池性能逐漸劣化時(shí)，其內阻變化可以及時(shí)反映出來(lái)，而端電壓的反應要滯后相當一段時(shí)間。因此內阻檢測成為電池維護一個(gè)重要手段。

理論和實(shí)踐證明，蓄電池的內阻與蓄電池的“剩余容量”有較好的相關(guān)性，是目前最有效的蓄電池性能監測手段。至于蓄電池端電壓監測只能用做蓄電池運行狀態(tài)的參考，不能作為判定蓄電池性能的依據，比如在浮充狀態(tài)下，性能差別很大的蓄電池，其端電壓差別并不明顯，甚至有的性能劣化的蓄電池的端電壓還高于正常蓄電池。

對在線(xiàn)運行的蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)性能監測，具有重要的現實(shí)意義。主要表現在以下幾方面。

1.1 可延長(cháng)整組蓄電池的壽命

以目前普遍采用的閥控式密封鉛酸蓄電池（簡(jiǎn)稱(chēng)VRLA 蓄電池）為例，雖然被稱(chēng)為免維護蓄電池，不同品牌的蓄電池生產(chǎn)廠(chǎng)家標稱(chēng)壽命大多在十幾年，而實(shí)上，真正使用時(shí)既不能不維護，也未見(jiàn)使用十年以上還能保持正常容量的報道這倒不見(jiàn)得是蓄電池的質(zhì)量問(wèn)題，多數情況是由于蓄電池的運行條件，尤其是充放電狀態(tài)所造成的。整組蓄電池充電的特性是，如蓄電池組內有一個(gè)或幾個(gè)內阻變大的劣化蓄電池，其容量必然變小，充電設備給蓄電池組充電時(shí)，劣化蓄電池因容量小，將很快充滿(mǎn)，充電設備會(huì )誤判斷整組蓄電池已充滿(mǎn)而轉為浮充狀態(tài)，以恒定電壓和小電流對蓄電池組充電，其余性能正常的蓄電池不可能充滿(mǎn)，而蓄電池組將以劣化蓄電池的容量為依據進(jìn)行充放電，經(jīng)多次充放電的惡性循環(huán)，整組蓄電池的容量將不斷下降，蓄電池壽命縮短。如能及時(shí)發(fā)現性能劣化的蓄電池并進(jìn)行處理，使蓄電池組始終處于正常的運行工況下，則能明顯延長(cháng)蓄電池組的壽命。有報道說(shuō)，進(jìn)行科學(xué)管理的蓄電池，其使用壽命可成倍延長(cháng)。

1.2 提高蓄電池組供電系統的可靠性與安全性

蓄電池組的放電電流或放電時(shí)間小于預期指標，往往會(huì )引發(fā)一些意外的不良后果，甚至造成災難性后果。大量的統計表明，造成這些后果的原因大多數是由于蓄電池組中個(gè)別蓄電池的性能劣化所引發(fā)，而并不是整組蓄電池的問(wèn)題；“FXJ-22 電池內阻巡檢裝置”通過(guò)實(shí)時(shí)監測每塊蓄電池的性能，及時(shí)發(fā)現蓄電池組中個(gè)別性能劣化的電池并發(fā)出告警，以便維護部門(mén)及時(shí)采取措施?？蓸O大提升蓄電池供電系統的可靠性和安全性。

2 蓄電池性能測試的幾種主要方法及特點(diǎn)

2.1 目前已被應用的幾種蓄電池性能檢測方法

2.1.1 核對性放電法測內阻

將完成充電過(guò)程的蓄電池離線(xiàn)，以0.1C 恒定電流使蓄電池放電數小時(shí)，測電池端電壓與廠(chǎng)家提供的蓄電池放電特性曲線(xiàn)對照剩余容量；或放電至廠(chǎng)家規定的終止電壓值，放電時(shí)間×恒定電流=蓄電池容量。

該方式的主要問(wèn)題是需要將電池組退出運行狀態(tài)再進(jìn)行測量，不能在線(xiàn)監測。

2.1.2 大電流放電法測內阻

使被測電池以30～70A 電流放電3.25 秒，測量斷電瞬間電壓差△V 與電流值I 的比值計算出蓄電池的內阻 R 內阻=△V/I。

 該方式需要向電池進(jìn)行大電流放電，對電池壽命是否有一定的影響目前還有爭議。

2.1.3 交流信號注入法測內阻

向被測電池注入恒流交流信號，在電池正負電極端測量與注入信號同相位的交流信號，通過(guò)計算可以得到蓄電池的等效內阻。該方式不會(huì )對電池產(chǎn)生損傷并可以進(jìn)行在線(xiàn)監測。我公司研制的FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）既采用了這種方法。

3. FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）性能介紹

3.1  環(huán)境參數
環(huán)境溫度： -10 ℃ ---- +55 ℃
大氣壓力：  80 --- 110Kpa。
相對濕度：  不大于90％（25℃）。
3.2  性能和特點(diǎn) 
采用AVR單片機，運算速度快，可靠性高。
使用軟件看門(mén)狗和BOD掉電檢測，可極大的提高系統的穩定性及可靠性。
采用專(zhuān)用芯片,測量精度高、抗干擾性能優(yōu)異。
3．3  技術(shù)數據
端電壓/內阻檢測量程：2V/10mΩ；12V/50mΩ。 （跳線(xiàn)設定）
電壓檢測精度：≦滿(mǎn)量程±0.2 % 
內阻檢測精度：≦滿(mǎn)量程±5 %   
隔離電壓：3000VDC（通訊、輸入隔離）　
通信接口：RS485,1位起始位+8位數據位+1位停止位
通信速率：9600bps
通信方式：?jiǎn)?wèn)答式
通訊規約: 采用MODBUS RTU規約,規約詳情參見(jiàn)附件2.
通信間隔時(shí)間：>200mS
電源:DC 90----260V 紋波系數不大于5%.
 

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