在線式直流電源紋波及蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在線式直流電源紋波及蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前變電站對(duì)直流電源紋波和蓄電池內(nèi)阻的監(jiān)測(cè)，仍采用離線式人工測(cè)量的老辦法，即采用手持儀器對(duì)每臺(tái)產(chǎn)品分別測(cè)量；一邊測(cè)量一邊記錄其參數(shù)，非常耗時(shí)耗力，同時(shí)人工測(cè)量帶來了諸多的安全隱患，操作不當(dāng)構(gòu)成對(duì)運(yùn)行設(shè)備隱患，甚至對(duì)操作人員自己構(gòu)成危害。不僅人為主觀測(cè)量的方法對(duì)數(shù)據(jù)構(gòu)成影響因素，還不能形成完整的數(shù)據(jù)鏈條。離線式人工測(cè)量得出的斷點(diǎn)式數(shù)據(jù)記錄，一方面:不能全面而準(zhǔn)確地反映產(chǎn)品的持續(xù)健康狀態(tài)；另一方面:人工測(cè)量造成的數(shù)據(jù)斷層，也不能為檢修和運(yùn)維人員提供客觀而完整的管理依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)變電站這一空白領(lǐng)域，提供一種在線式直流電源紋波及蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用在線式的系統(tǒng)化集成模式取代人工的分散式測(cè)量。
[0004]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的在線式直流電源紋波及蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:在線式電池內(nèi)阻測(cè)量子系統(tǒng)、直流母線電壓紋波監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、直流電源監(jiān)控子系統(tǒng)均連接人機(jī)交互子系統(tǒng)，所述人機(jī)交互子系統(tǒng)通過IEC61850遠(yuǎn)程通訊子系統(tǒng)連接監(jiān)控中心；
所述在線式電池內(nèi)阻測(cè)量子系統(tǒng)使用在線式電池內(nèi)阻檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)阻，通過內(nèi)阻的變化，來判斷電池是否完好，當(dāng)電池的內(nèi)阻值超過設(shè)定閾值時(shí)，系統(tǒng)將報(bào)警提示，并將報(bào)警信息即刻主動(dòng)上傳至監(jiān)控中心；
所述直流母線電壓紋波監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)使用紋波檢測(cè)儀監(jiān)視直流母線電壓紋波，通過直流母線紋波的實(shí)時(shí)監(jiān)控，來預(yù)測(cè)供電電源對(duì)電池的長期影響；
所述直流電源監(jiān)控子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)直流電源系統(tǒng)正常工作參數(shù)，包括交流進(jìn)線狀態(tài)、交流配電狀態(tài)、整流模塊、饋線開關(guān)、絕緣狀態(tài)；
所述IEC61850遠(yuǎn)程通訊子系統(tǒng)負(fù)責(zé)與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心通信，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳及控制數(shù)據(jù)下發(fā)，與標(biāo)準(zhǔn)后臺(tái)無縫對(duì)接。
[0005]所述電池內(nèi)阻檢測(cè)儀使用改進(jìn)的二次放電法測(cè)量電池內(nèi)阻，將電池兩端直接接線引入電池內(nèi)阻檢測(cè)儀，經(jīng)防浪涌電壓、瞬態(tài)抑制的保護(hù)電路保護(hù)后，電池內(nèi)阻檢測(cè)儀對(duì)單體電壓進(jìn)行高精度采樣；同樣經(jīng)過放電保護(hù)電路采樣保護(hù)后，電池內(nèi)阻檢測(cè)儀對(duì)放電電流進(jìn)行高精度采樣；根據(jù)采樣得到的電池電壓和放電電流計(jì)算電池內(nèi)阻。
[0006]所述放電保護(hù)電路對(duì)放電過程進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)放電電流過大，超出設(shè)計(jì)值時(shí)，放電保護(hù)電路自動(dòng)斷開放電回路，防止對(duì)電池進(jìn)行大電流放電；當(dāng)單次放電的持續(xù)時(shí)間超過閾值時(shí)，放電保護(hù)電路也將自動(dòng)切斷放電回路，防止長時(shí)間放電過度消耗電池容量。
[0007]所述電池內(nèi)阻檢測(cè)儀先將電池進(jìn)行預(yù)放電過程，小電流放電，初步評(píng)估電池的健康程度，如果在預(yù)放電過程中電池電壓下降嚴(yán)重，則證明電池內(nèi)阻變大，已經(jīng)不能正常的存儲(chǔ)能量，如果在預(yù)放電過程中電池表現(xiàn)良好，則將進(jìn)行持續(xù)電流放電過程，以更大電流的放電，進(jìn)一步評(píng)估電池狀態(tài)。
[0008]所述紋波檢測(cè)儀的電路包括:隔直電容Cl、C2，分壓電阻R，A/D轉(zhuǎn)換芯片以及微處理器，直流母線的正、負(fù)極端子分別通過隔直電容Cl、C2連接分壓電阻R的一端，分壓電阻R另一端連接A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接微處理器，所述微處理器通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)監(jiān)控器；母線電壓通過隔直電容Cl、C2引入測(cè)量系統(tǒng)，將母線電壓的直流分量隔離，保留交流分量；電阻R起到分壓、阻抗匹配的作用，將交流分量的電壓信號(hào)穩(wěn)定在A/D轉(zhuǎn)換芯片的采樣范圍內(nèi)；得到的交流分量進(jìn)入高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行高速采樣；采樣后的紋波電壓經(jīng)過微處理器進(jìn)行變換運(yùn)算，分解成各頻段的紋波值后，通過通訊網(wǎng)絡(luò)上傳到后臺(tái)監(jiān)控器，實(shí)時(shí)監(jiān)控紋波值。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明在線式的系統(tǒng)化集成模式，解決多年來單一依靠人工測(cè)量的痛點(diǎn)。在線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其周期性的連續(xù)性的數(shù)據(jù)跟蹤記錄分析和判斷，符合用戶檢修運(yùn)維的管理需求，為直流電源和電池提供了終生的體征信息檔案表，甚至為用戶的產(chǎn)品選擇及制造商對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)改進(jìn)，都具有重大現(xiàn)實(shí)意義。體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)鮮明特點(diǎn)，主動(dòng)迎合未來全數(shù)字化智能變電站的發(fā)展趨勢(shì)。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是測(cè)量電池內(nèi)阻的原理圖。
[0012]圖3是直流母線電壓紋波監(jiān)測(cè)電路圖。
[0013]圖4是紋波監(jiān)測(cè)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1所示，所述在線式直流電源紋波及蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括:在線式電池內(nèi)阻測(cè)量子系統(tǒng)、直流母線電壓紋波監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、直流電源監(jiān)控子系統(tǒng)、人機(jī)交互子系統(tǒng)、IEC61850遠(yuǎn)程通訊子系統(tǒng)。
[0016]1.在線式電池內(nèi)阻測(cè)量子系統(tǒng):
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池內(nèi)阻，通過內(nèi)阻的變化，來判斷電池是否完好。當(dāng)電池的內(nèi)阻值過大時(shí)，預(yù)示著該節(jié)電池已經(jīng)不能按設(shè)計(jì)要求正常存儲(chǔ)足夠容量，此時(shí)系統(tǒng)將報(bào)警提示，并將報(bào)警信息即刻主動(dòng)上傳至監(jiān)控中心。
[0017]使用改進(jìn)的二次放電法測(cè)量電池內(nèi)阻，原理如圖2所示。
[0018]將電池兩端直接接線引入內(nèi)阻檢測(cè)儀，經(jīng)防浪涌電壓、瞬態(tài)抑制的保護(hù)電路保護(hù)后，內(nèi)阻儀對(duì)單體電壓進(jìn)行高精度采樣。使用高精密模數(shù)轉(zhuǎn)換器，配合優(yōu)良的采樣抗擾電路，單體電壓的采樣精度可達(dá)到±0.02mV。
[0019]同樣經(jīng)過采樣保護(hù)后，內(nèi)阻儀對(duì)放電電流進(jìn)行高精度采樣。使用同樣的高精密轉(zhuǎn)換器和采樣電路，放電電流采樣精度可達(dá)到±0.1mA。采樣得到的電池電壓和放電電流將用于內(nèi)阻的計(jì)算。
[0020]由于采用放電法進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量，因此內(nèi)阻儀設(shè)計(jì)了完善的放電保護(hù)電路對(duì)放電過程進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)放電電流過大，超出設(shè)計(jì)值時(shí)，保護(hù)電路自動(dòng)斷開放電回路，防止對(duì)電池進(jìn)行大電流放電。當(dāng)單次放電的持續(xù)時(shí)間過長時(shí)，保護(hù)電路也將自動(dòng)切斷放電回路，防止長時(shí)間放電過度消耗電池容量。
[0021 ] 經(jīng)過放電保護(hù)電路后分別是并行的預(yù)放電控制回路和持續(xù)電流放電控制回路。預(yù)放電過程將電池進(jìn)行小電流放電，初步評(píng)估電池的健康程度。如果在這個(gè)過程中電池電壓下降嚴(yán)重，則證明電池內(nèi)阻變大，已經(jīng)不能正常的存儲(chǔ)能量。如果在預(yù)放電過程中電池表現(xiàn)良好，則將進(jìn)行更大電流的放電，進(jìn)一步評(píng)估電池狀態(tài)。得益于高精度的單體電壓和放電電流，配合根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)進(jìn)行主動(dòng)校正的算法，綜合的內(nèi)阻測(cè)量精度可高達(dá)0.ΙπιΩ，很好的滿足了電池診斷系統(tǒng)的需求。
[0022]使用二次放電法測(cè)量內(nèi)阻，精度高，并且不受電池充放電電流的影響，極大的提高的系統(tǒng)的適應(yīng)性，保證了系統(tǒng)隨時(shí)都可以準(zhǔn)確測(cè)量電池內(nèi)阻，評(píng)估電池健康狀態(tài)。
[0023]采用改進(jìn)的二次放電法測(cè)量內(nèi)阻，每8節(jié)電池共用一大一小兩個(gè)放電電阻；每2節(jié)電池串聯(lián)一起放電，切換繼電器的數(shù)量縮減了一倍。這兩項(xiàng)措施極大的縮減了內(nèi)阻測(cè)量系統(tǒng)的成本。
[0024]2.直流母線電壓紋波監(jiān)測(cè)子系統(tǒng):
采用耦合、交直流分解、脈動(dòng)信號(hào)分離等特殊電路處理，將交流信號(hào)和直流信號(hào)進(jìn)行隔離，高速采樣，全范圍測(cè)量法進(jìn)行有效、實(shí)時(shí)準(zhǔn)確對(duì)直流電源紋波含量即紋波電壓值進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算直流中的紋波系數(shù)，測(cè)量超過指定值報(bào)警并記錄。
[0025]紋波監(jiān)測(cè)電路如圖3所示，包括:隔直電容Cl、C2，分壓電阻R，A/D轉(zhuǎn)換芯片以及微處理器，直流母線的正、負(fù)極端子分別通過隔直電容Cl、C2連接分壓電阻R的一端，分壓電阻R另一端連接A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸入端，A/D轉(zhuǎn)換芯片的輸出端連接微處理器。微處理器通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)監(jiān)控器。