博億與廣州移動公司合作-基于多頻點技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項目技術(shù)報告

基于多頻點技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項目技術(shù)總結(jié)報告“基于多頻點技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項目”項目小組2012年12月目錄TOC\o"1-4"\h\z\u1．引言 ．3歷史數(shù)據(jù)查詢及分析歷史數(shù)據(jù)查詢及分析模塊可以可監(jiān)測及顯示控各路電池的電壓、內(nèi)阻、容量?？梢愿鶕?jù)需要選擇電池編號排序、電壓從大到小排序、電壓從小到大排序、內(nèi)阻從大到小排序、內(nèi)阻從小到大排序。數(shù)據(jù)查詢及分析模塊可以：選擇不同日期的定檢數(shù)據(jù)、巡檢數(shù)據(jù)、核容記錄、及停電/均充記錄進行查詢。顯示電池組總電流、總電壓、正負極溫度。顯示單體電壓最大、最小的電池編號及相應電壓。顯示單體內(nèi)阻最大、最小的電池編號及相應內(nèi)阻。顯示各節(jié)電池的單體電壓、單體內(nèi)阻，分析各節(jié)電池容量及狀況。對各節(jié)電池的數(shù)據(jù)即可按表格方式顯示，也可按直方圖方式顯示。直方圖方式顯示時，當數(shù)值超過報警值時，相應直方柱顯示為紅色，以引起操作人員的注意。對各節(jié)電池可以按電池編號、電壓大小及內(nèi)阻大小進行排序。點擊電池編號，可顯示出各節(jié)電池電壓、內(nèi)阻、容量的歷史趨勢。歷史趨勢可以按表格方式顯示，也可按趨勢圖方式顯示。在趨勢圖上隨著鼠標位置的移動，能方便地顯示出各點電壓、內(nèi)阻、容量的具體數(shù)值及相應時間。圖26單體電壓、單體內(nèi)阻歷史趨勢圖10．4核容放電均充及停電放電/均充全過程記錄核容放電、均充及停電放電/均充模塊，在用戶對蓄電池組進行核容放電均充及停電放電/均充過程中，以每1～2分鐘一次的頻率監(jiān)測電池組總電流、總電壓、正負極溫度、各節(jié)電池的單體電壓。10．4．1功能：快速檢測核容過程中電池組總電流、總電壓、正負極溫度、各節(jié)電池的單體電壓。對各節(jié)電池的單體電壓即可按表格方式顯示，也可按直方圖方式顯示。直方圖方式顯示時，當數(shù)值超過報警值時，相應直方柱顯示為紅色，以引起人員的注意。計算電池的放電安時數(shù)和充電安時數(shù)。顯示放電過程中最低組電壓、最高電極溫度。顯示放電結(jié)束時單體電壓最低的5節(jié)電池的編號和相應的單體電壓。顯示總電壓變化趨勢圖，總電流變化趨勢圖及單位電壓直方圖。在總電壓、總電流趨勢圖上隨著鼠標位置的移動，能方便的顯示出趨勢圖上相應點的總電壓、總電流的具體數(shù)值及相應時間。點擊此點后，下面可以以直方圖的形式及表格的形式顯示相應此時刻各電池的單體電壓的直方圖，顯示的數(shù)據(jù)可以按電池編號及單體電壓大小進行排序。點擊電池編號，可以顯示出此節(jié)電池在充放電過程中單體電壓的歷史趨勢，歷史趨勢可以以表格的形式顯示，也可以以趨勢圖的形式的顯示。在趨勢圖上隨著鼠標位置的移動，能方便的顯示出趨勢圖上相應點的單體電壓的具體數(shù)值及相應時間。10．4．2指導意義每節(jié)蓄電池的特性是存在差異的，根據(jù)研究這些特性在浮充過程中并沒有完全體現(xiàn)出來，而在蓄電池放電及隨后的充電過程中這些特性得到了充分的體現(xiàn)。下面圖27～圖34反映的就是凌屋110kV變電站1#蓄電池組在核容放電及隨后的恒流、恒壓、涓流補充過程中蓄電池單體電壓變化情況。從圖中可以看出，在浮充時沒有差異的蓄電池，在充放電時表現(xiàn)出了明顯的差異。過去由于技術(shù)條件的限制，沒有辦法把蓄電池放電及隨后的充電過程的數(shù)據(jù)完全記錄下來。蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，可以將電池放電及隨后的充電過程的數(shù)據(jù)完全記錄下來，大量數(shù)據(jù)的積累為今后蓄電池的研究提供了基礎(chǔ)，以此基礎(chǔ)建立數(shù)學模型，從而建立新的蓄電池維護管理體制。圖27蓄電池核容放電2小時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖圖28蓄電池核容放電結(jié)束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖圖29核容放電后恒流充電6.5小時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖圖30核容放電后恒流充電結(jié)束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖圖31核容放電后恒壓充電結(jié)束時單體電壓及電池組電流電壓曲線圖圖3218#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖圖3350#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖圖3439#蓄電池核容放電及恒流、恒壓、涓流補充過程中單體電壓曲線圖蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)對于蓄電池維護工作具有如下的指導意義：及時發(fā)現(xiàn)落后的蓄電池。蓄電池組在停電放電及核容放電過程中，蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)以1～2分鐘/次的頻率，全面測量蓄電池組的總電流、總電壓、正負極溫度、各節(jié)電池的單體電壓，并計算電池的容量。通過直方圖和歷史趨勢圖，可以及時方便地發(fā)現(xiàn)落后的電池，以便維護管理人員及時更換，保證系統(tǒng)的安全。從圖34可以看出，39#蓄電池核容放電時不到10分鐘，電壓就從1.8V跌落到1.576V。更加完善了核容放電規(guī)程，提高了安全性。過去核容放電后，隨后充電過程中到底充進去了多少電量，是無法知道的。蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)可以自動算出放電電量和充電電量，使管理人員知道充電是否充夠了，保障系統(tǒng)安全。大大減少了核容放電時人員的工作量和勞動強度。過去核容放電是非常辛苦的，人員要準備表格，現(xiàn)場接線，不停地測量，不停地記錄，放電結(jié)束后，還要拆線，計算，出報表。工作量大，也不安全?，F(xiàn)在一切都自動完成，并且不用現(xiàn)場接線，拆線?？梢蕴剿餍碌暮巳莘烹娂俺潆婓w制。例如由放電電流由目前的單一I10變?yōu)镮20+I10；隨后的充電的恒流階段由充電電流由單一的I10變?yōu)镮20+I10，在保證準確性的情況下，減少放電和充電時間。10．5即時測量系統(tǒng)除定時測量外，還可隨時響應具有相應權(quán)限的用戶的即時測量命令。具有相應權(quán)限的用戶可以向系統(tǒng)發(fā)出即時測量命令，系統(tǒng)可自動對全部數(shù)據(jù)進行測量，測量過程對用戶的其他操作無任何影響，測量結(jié)果返回時系統(tǒng)會提示用戶。即時測量的結(jié)果可以以表格形式顯示，也可以以圖形形式顯示。測量結(jié)果可以按電池編號、電壓大小和內(nèi)阻大小排序。10．6自動報警及記錄 若監(jiān)測到異常情況，電池組的狀態(tài)指示圖標將由變?yōu)?，并發(fā)出“嘟嘟…嘟嘟…”的報警聲音，并且產(chǎn)生報警記錄。10．7系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理模塊具有以下功能：設置及更改對用戶信息及權(quán)限；添加/修改/刪除局、站及電池組信息；設置電池組報警閥值；設置電池組標準電阻；設置系統(tǒng)的巡檢周期；設置設備時間；修改密碼。10．8報表系統(tǒng)可以自動生成月報，核容放電時可以自動生成核容報表。參閱附件。10．9查詢統(tǒng)計查詢統(tǒng)計模塊具有以下功能按局、站、組進行查詢統(tǒng)計：反映局、站、組蓄電池電池狀態(tài)（優(yōu)、良、中、差）、生產(chǎn)廠家，電池生產(chǎn)日期的綜合信息。通過這些信息，反映蓄電池的維護工作的好壞。按電池生產(chǎn)廠家進行查詢統(tǒng)計：反映各個電池廠家蓄電池的質(zhì)量水平。按電池狀態(tài)（優(yōu)、良、中、差）進行查詢統(tǒng)計：宏觀上掌握蓄電池的狀態(tài)，為今后的投資改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。按電池生產(chǎn)日期進行查詢統(tǒng)計：宏觀上掌握蓄電池的狀況，為今后的投資改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。根據(jù)用戶的需求，按其他方式進行查詢統(tǒng)計。以上幾種查詢統(tǒng)計，既可以按單一條件進行查詢統(tǒng)計，也可以按幾種組合條件進行查詢統(tǒng)計。圖35查詢統(tǒng)計報表11．總結(jié)蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，采用先進的計算機檢測技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，采用交流放電法，在線檢測變電站蓄電池內(nèi)阻、電壓、電流、溫度等參數(shù)；軟件采用基于B/S結(jié)構(gòu)的模式，利用SQL-SERVER數(shù)據(jù)庫，以圖形、表格、文字等形式提供蓄電池的各種數(shù)據(jù)，使維護管理人員隨時隨地掌握蓄電池的狀況。系統(tǒng)的投入使用，為供電系統(tǒng)的安全運行提供了技術(shù)保障，極大地提高了供電系統(tǒng)的安全性和可靠性，產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。通過“蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)”在凌屋變電站的安裝和應用，其意義體現(xiàn)在如下幾個方面：為長期困擾東莞局的蓄電池組現(xiàn)場維護制度和方法提供了一種解決方案。通過“蓄電池組在線監(jiān)測管理系統(tǒng)”的安裝，為蓄電池維護人員提供了一個能夠隨時獲取蓄電池組的運行狀態(tài)和信息的強大工具，研究、分析和試驗的平臺。以往只能通過看、聽、摸或萬用表逐個測量電壓的手段，來對蓄電池狀況進行感觀判斷，現(xiàn)在則可以隨時查閱電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等，有效地了解蓄電池運行狀況。在現(xiàn)場進行核對性容量試驗，通過“蓄電池組在線監(jiān)測管理系統(tǒng)”，可直接記錄全過程的相關(guān)電池的電壓、電流、溫度、容量數(shù)據(jù)和曲線（含均充轉(zhuǎn)浮充），這就解決了三個問題：a、省略了以往核對性容量試驗時繁瑣的接線工作量。b、解決了以往核容試驗后不能準確知道均充電（即恒流、恒壓到轉(zhuǎn)浮充）全過程的參數(shù)和容量。c、大大降低了工作人員的勞動強度。12.未來的展望12．1建立分析診斷數(shù)學模型隨著數(shù)據(jù)的積累，結(jié)合國內(nèi)外研究成果，逐步建立起數(shù)學模型，并對各項參數(shù)進行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上診斷分析軟件的精度也會不斷提高，對蓄電池狀態(tài)的診斷也會越來越準確。模型建立的依據(jù)是：伴隨著電池性能的劣化，該電池相對于自身的內(nèi)阻值將很快變大的拐點；伴隨著電池性能的劣化，該電池的充放電曲線電流、電壓、容量等參數(shù)之差值將逐步變大；3、變電站直流電源系統(tǒng)運行中的異常情況如交流失電、過充、欠充、溫度等；采集上述數(shù)據(jù)后，通過一種非線性處理方式及特殊的拓撲結(jié)構(gòu)，對各項數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，得出判斷結(jié)論。12．2建立全面的綜合的蓄電池管理平臺蓄電池的管理是一個系統(tǒng)工程，涉及的人員、部門、環(huán)節(jié)很多。除了蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以外，還可以將平時采集到的信息（單體電壓變化、內(nèi)阻變化、容量變化和運行數(shù)據(jù)等）納入到蓄電池在線監(jiān)測管理系統(tǒng)，利用這個系統(tǒng)，各個部門，各級相關(guān)人員可以得到自己希望的數(shù)據(jù)，為各自的工作提供服務。12．3蓄電池過程在線維護建蓄電池在線監(jiān)測和管理系統(tǒng)的建立，使我們可實時掌握蓄電池、接頭及連接線、充電機等直流系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的準確狀態(tài)，出現(xiàn)安全隱患可以及時報警，使直流系統(tǒng)的安全性和可靠性得以提高。問題是，是否可以在直流系統(tǒng)現(xiàn)出異?；虬踩[患時，可不可以做到自動處理這此問題，從而實現(xiàn)遠程在線維護呢？這就是本課題組下一步需要解決的問題。這一問題一旦得到解決，將產(chǎn)生革命性突破，直流系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的壽命、安全性、可靠性將得到極大地提高，也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。12．3．1電池的均衡變電站蓄電池組是串聯(lián)工作的，充電時由充電機向蓄電池整組進行充電，放電時蓄電池組整組放電向負荷放電。由于蓄電池本身在制造、使用過程中存在著差異，即使差異極其細微，隨著時間的積累，電池特性的差異將會越來越大，具體將表現(xiàn)在電池電壓、內(nèi)阻、容量上的不同，導致電池的不均衡。在電池組整組充放電的使用條件下，電池不均衡的存在，將導致電池由于過充而失水，由于欠充而硫酸鹽化，從而使整組電池迅速衰退，顯著減小電池使用壽命，造成巨大的經(jīng)濟損失。蓄電池在線監(jiān)測設備增加均衡功能后，將實時檢測電池的電壓、內(nèi)阻、容量的差異，對過充的蓄電池以安全電流放電，對欠充的電池以安全電流充電，使出現(xiàn)不均衡的串聯(lián)蓄電池組逐漸達到均衡狀態(tài)，從而極大地提高蓄電池的使用壽命。12．3．2電池除硫鉛酸蓄電池在放電過程中產(chǎn)生硫酸鹽，充電結(jié)束時仍會有少量硫酸鹽保留下來，另外電池由內(nèi)部的雜質(zhì)等原因，也會產(chǎn)生硫酸鹽，并且硫酸鹽晶體硫酸溶液中有不斷長大的趨勢。粗大的硫酸鹽晶粒在充電時難以溶解而失去活性。電池的硫酸鹽化將減少活性物質(zhì)的含量，阻塞微孔，使電池容量減小。蓄電池在線監(jiān)測設備增加除硫功能后，將實時檢測蓄電池的硫化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)硫化的蓄電池，將通過高頻放電和高頻充電，使粗大的硫酸鹽晶粒溶解，增加電池活性物質(zhì)的