摘要：变电站直流电源监测装置主要运用与变电站 直流及UPS系统蓄电池组监测，解决现场人工测量内阻不准确、电压精度不足等问题，同时解决蓄电池巡检仪经常故障并触发NCS及DCS系统误报的问题。延长现场现有蓄电池使用寿命，提高蓄电池运行中的有效性，降低蓄电池的维护、更换成本，降低运行维护人员蓄电池组的维护成本及维护时间。
关键词：项目开发：纹波监测；技术
针对该故障的原因进行分析，提出一种变电站 用蓄电池内阻在线监测装置，并给出具体的实现方案，以解决现场人工测量内阻不准确、电压精度不足等问题。该改进不仅能满足电网公司现行标准要求，全面监测蓄电池组运行参数、内阻及容量，极大的减少运行维护的工作量并提高系统可靠性。
现有蓄电池组运行都是要用充电机对一组串联的蓄电池组进行在线充电，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节蓄电池的端电压变化（变高或变低）而导致其它的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。传统的蓄电池组充电曲线是定期（720h）的强充电，目的是对蓄电池组中的性能落后蓄电池进行补偿性充电，恢复它的容量，但这种充电方式往往把蓄电池组中好的蓄电池过充电了，大大降低了电池组的使用寿命以及可靠性。同时传统的蓄电池巡检仪只能检测单体电池的端电压,无法对单体电池的容量及内阻进行在线监测，无法准确反应电池的好坏。
二、项目开发的目的
近年来，我国电力行业对直流系统的管理技术、进步都提出了明确的要求，在线监测是电力系统今后的发展方向，电池组的常规监测外，电池的均衡是决定电池寿命的一个主要指标，解决电池均衡一般分为主动均衡、被动均衡两种。电池在使用过程中产生的容量个体差异及自放电率产生的电压差异进行主动均衡的一种方法。其主要功能是无论铅酸电池组在充电、放电还是放置过程中，都可利用在电池组内部对于电池单体之间的差异性进行主动均衡，以消除电池成组后由于自身和使用过程中产生的各种不一致性。但由于均衡过程当中的能量转移会因均衡电源自身的功效特性而产生热损耗，以及电池的电化学特性中极化内阻的变，并不能用简单的能量均衡方式而真正解决问题。
均衡的意义就是利用电子技术，使铅酸电池单体电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时不发生损坏。若不进行均衡控制，随着充放电循环的增加，各单体电池电压逐渐分化，使用寿命将大大缩减。
三、项目的总体思路
随着科技进步，远程通迅技术和利用是解决代替传统产业是必然趋势。项目的设计装置采用一体设计、成套制造，通过开发一套新型蓄电池组测控系统装置，延长现场现有蓄电池使用寿命，提高蓄电池运行中的有效性，完善技术产品，降低蓄电池的维护、更换成本，降低运行维护人员蓄电池组的维护成本及维护时间。
产品本身意义重大，对于蓄电池的寿命延长所产生效益十分明显。也显示了其产品的市场需求。电池均衡的意义就是利用电力电子技术，使铅酸电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生。
一般情况下，充电时铅酸电池单体电压的偏差在20mV范围是完全可以接受的。造成单体电池电压偏差的主要原因一方面是单体电池存在差异，另一方面测量的电子电路消耗所造成的。
均衡的方法有很多种，譬如开关电容均衡法，降压型变换器法，平均电压均衡法，在这里就不一一赘述。采用的是平均电压均衡法，一只单体电池的均衡电路，其它各单体电池也配备相同的均衡电路，其中放大器由单体电池供电。这种均衡控制电路的思路是：单体电池电压与平均单体电池电压相比较，控制功率开关将电池电压高于平均电压的单体电池分流。因此，所有单体电池电压在均衡电路的作用下趋向平均电池电压。
此电路初看起来是开环控制，实际上由于电池内阻的作用，均衡电路工作在具有负反馈特性的闭环状态。为了防止均衡电路在电池组放电时工作，可以在功率开关下端串联稳压二极管，这样在电池放电时，电池电压较低而失去分流回路。近年来，电力系统采用铅酸电池做为主要直流电源，主要是由于铅酸电池具有能量密度高，循环寿命高，自放电率低等优点；但同时铅酸电池对充放电要求很高，当过充、过放、过电流及短路等情况发生时，铅酸电池压力与热量大量增加，容易产生火花、燃烧甚至爆炸，因此，铅酸电池无一例外地都加有过充放电保护电路。另外，当对一组铅酸电池充放电时，考虑到各个单体电池的不一致性，可采取均衡措施来确保安全性和稳定性。
实现电池的均衡也就是使电池容量均衡在这里是电压均衡，其实电压并不能线性反映电池容量的变化，所以这样的均衡最终只是实现了所有电池电压的接近一致性，而不是电池容量的一致性，另一方面，即使容量相同，其充放电特性也不会完全一致，这也会造成均衡的不协调性。所以，我们的重点就放在处理电压变化率大的电池上，选择七节相对匹配度高的电池，使所有电池的变化趋于一致，尽可能避免因为某节电池的电压变化率太大造成的整体失调问题。监测保护使得电池组整体系统更可靠，更安全。
四 、技术方案
成组铅酸电池串联充电时，应保证每节电池电压均衡充电，否则使用过程中会影响整组电池的性能和寿命。常用的均衡充电技术有恒定分流电阻均衡充电、开关控制放电电阻均衡充电、平均电池电压均衡充电、开关电容均衡充电、降压型变换器均衡充电、电感均衡充电等。而现有的单节铅酸电池保护芯片均不含均衡充电控制功能；多节铅酸电池保护芯片均衡充电控制功能需要外接CPU,通过和保护芯片的串行通讯来实现，加大了保护电路的复杂程度和设计难度、降低了系统的效率和可靠性、增加了功耗。
论文作者:任立影,林德力,周海峰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
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