無線蓄電池單體監(jiān)測系統(tǒng)講解

1、基于“ FDT-220 無線蓄電池單體監(jiān) 測系統(tǒng)“的直流測試系統(tǒng)的研究 主要內(nèi)容1、直流系統(tǒng)的基本原理2、充電機(jī)的測試3、蓄電池組的維護(hù)4、豪邁直流系列產(chǎn)品介紹 一、直流系統(tǒng)測試的基本原理概述 變電站內(nèi)的繼電保護(hù)、自動裝置、信號裝置、事故照 明和電氣設(shè)備的遠(yuǎn)距離操作，一般采取直流電源，所 以直流電源的輸出質(zhì)量及可靠性直接關(guān)系到變電站 的安全運(yùn)行和平穩(wěn)供電。 變電站的直流系統(tǒng)被人們稱 為變電站的“心臟” ，由此可見它在變電站中的重要 性。 直流系統(tǒng)是電力變電站、鐵道變電所、電信機(jī)房、移 動基站、 UPS系統(tǒng)等的控制用主電源。 直流系統(tǒng)一般 由直流充電屏和饋電柜、蓄電池組等組成。對直流系 統(tǒng)測試維

2、護(hù)主要是指對充電屏和蓄電池組的測試及 維護(hù)，包括充電機(jī)工作特性測試、蓄電池組放電和容量測試。直流系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖：充電機(jī)工作特性的測試原理與方法 ： 轉(zhuǎn)換條件： 恒流轉(zhuǎn)恒壓：充電機(jī)電壓達(dá)到均充電壓設(shè)置值 恒壓轉(zhuǎn)恒流：充電機(jī)輸出電流達(dá)到限流值 依據(jù) GB/T 19826-2005 電力工程直流電源設(shè)備通用 技術(shù)條件及安全要求 ，充電機(jī)主要測試項(xiàng)目包括：穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精 度、紋波系數(shù)試驗(yàn)；輔助測試項(xiàng)目包括：電壓整定誤差、電流整定 誤差。直流電源設(shè)備充放電特性二、充電機(jī)測試原理： 通過調(diào)壓裝置（如三相調(diào)壓器）將充電機(jī)交流輸入電 壓在額定電壓 15%內(nèi)變化，通過負(fù)載調(diào)整裝置（如 放電儀），使充電機(jī)的直流

3、輸出電壓及輸出電流在規(guī) 定范圍內(nèi)變化 （電壓調(diào)整范圍為額定值的 80125%, 電流調(diào)整范圍為額定值的 0 100%），測量電壓電 流及紋波值，通過計(jì)算，得到充電機(jī)的穩(wěn)壓精度，穩(wěn) 流精度及紋波系數(shù)、紋波波形顯示等結(jié)果。運(yùn)行狀態(tài) 運(yùn)行細(xì)節(jié) 控制狀態(tài) 特點(diǎn)（ V=I*R I=V/R ） 均充運(yùn)行 恒流充電 穩(wěn)流控制 負(fù)載 R 越小、 電壓 V 越 低；反之，電壓越高恒壓充電 穩(wěn)壓控制 負(fù)載 R 越小，電流 I 越大，反之電流越小尾流充電 穩(wěn)壓控制 同上浮充運(yùn)行 浮充電 穩(wěn)壓控制 同上充電機(jī)工作特性的測試原理圖：充電機(jī)輔助測試項(xiàng)目：1、電壓整定誤差GB/T 19826-2005 中第 6.4.2 條

4、中規(guī)定了充電電壓整定 誤差的測試方法及數(shù)據(jù)處理方法。 充電裝置在穩(wěn)壓狀 態(tài)下，直流輸出電壓設(shè)定規(guī)定的整定范圍內(nèi)（對于整 定好的充電機(jī)，則只有一個電壓測試點(diǎn)，對于控制母線，通常取 105Un，對于動力母線，常取 110 )，交流輸入電壓為額定值，調(diào)整負(fù)載電流為50%額定值，分別測量其充電裝置的輸出電壓 UZ 。按公式 U= (Uz-Uz0)/Uz0 100%計(jì)算整定誤差。式中：U電壓整定誤差；UZ交流輸入電壓為額定值且負(fù)載電流為50%的額定電流時，輸出電壓測量值；UZ0輸出電壓的設(shè)定值2、電流整定誤差GB/T 19826-2005 中第 6.4.1 條中規(guī)定了充電電流整定 誤差的測試方法及數(shù)據(jù)處

5、理方法。 充電裝置在恒流充 電狀態(tài)下，交流輸入電壓為額定值，調(diào)整充電電壓在 90%120Un 范圍內(nèi)的中間值，分別測量充電電流值 IZ ，按公式 I= (Iz-Iz0)/ I z0 100%計(jì)算整定誤差。 式中： I 電流整定誤差；IZ 交流輸入電壓為額定值且充電電壓在調(diào)整范 圍內(nèi)的中間值時，充電電流測量值；IZ0 充電電流的設(shè)定值。 中間值：通常充電機(jī)的均充電壓在 110%Un，故電壓 調(diào)節(jié)范圍中間值為（ 90%+110%）/2*Un = 100%Un ， 即 100 /110 91% 均充電壓 在穩(wěn)流精度測試過程中， 調(diào)節(jié)負(fù)載電壓至 91%均充電 壓，記錄下此時充電機(jī)的輸出電流值。 充電機(jī)

6、測試原理 ： 通過調(diào)壓裝置（如三相調(diào)壓器）將充電機(jī)交流輸入電 壓在額定電壓 15%內(nèi)變化，通過負(fù)載調(diào)整裝置（如 放電儀），使充電機(jī)的直流輸出電壓及輸出電流在規(guī) 定范圍內(nèi)變化 （電壓調(diào)整范圍為額定值的 80125%, 電流調(diào)整范圍為額定值的 0 100%），測量電壓電 流及紋波值，通過計(jì)算，得到充電機(jī)的穩(wěn)壓精度，穩(wěn) 流精度及紋波系數(shù)、紋波波形顯示等結(jié)果。如下面簡 圖所示：充電機(jī)主要測試項(xiàng)目：1、穩(wěn)壓精度2、按照 GB19826-2005電力工程直流電源設(shè)備特性 通用技術(shù)條件及安全要求的規(guī)定，充電浮充裝置在 穩(wěn)壓狀態(tài)下， 交流輸出電壓在其額定值的 15內(nèi)變 化，輸出電流在額定值 100%范圍內(nèi)變化

7、，輸出 電壓在其浮充電壓調(diào)節(jié)范圍的任一數(shù)值上保持穩(wěn)定。3、穩(wěn)壓精度按以下公式計(jì)算： U =（Um-Uz ）/Uz 100%4、U：穩(wěn)壓精度5、Um：輸出電壓波動極限值6、Uz：輸出電壓待測試的值7、測試原理：8、充電機(jī)初次上電時， 由于無負(fù)載電流， 工作在恒壓輸出階段。裝置逐步加重負(fù)載亦即減小R，依據(jù) I=V/R ，電流會逐步增大。負(fù)載調(diào)節(jié)到制定電流點(diǎn) 后：調(diào)節(jié)調(diào)壓器，亦即充電機(jī)的輸入電壓，分別測試 輸入交流在 323V、380V、437V 情況下， 充電機(jī)輸出 電壓的變化，依據(jù)上述公式計(jì)算穩(wěn)壓精度。 50%Iset 不論是否設(shè)置，必做，因?yàn)榇藭r的電壓值將作為計(jì)算 的基準(zhǔn)值2、穩(wěn)流精度按照 G

8、B19826-2005電力工程直流電源設(shè)備特性通 用技術(shù)條件及安全要求的規(guī)定，充電裝置在恒流充 電狀態(tài)下，交流輸出電壓在額定值的 15內(nèi)變化， 輸出電壓在規(guī)定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化， 輸出電流在其額定 值的 20-100%調(diào)節(jié)范圍內(nèi)任一數(shù)值上保持穩(wěn)定， 其穩(wěn) 流精度、紋波系數(shù)數(shù)值符合規(guī)定。穩(wěn)流精度按以下公式計(jì)算： =（Im-Iz ）/Iz100% ：穩(wěn)流精度Im：輸出電流波動極限值Iz：輸出電流待測試的值測試原理：穩(wěn)壓精度測試完成后，進(jìn)一步加重負(fù)載，在到 達(dá)限流設(shè)置值前，電流會進(jìn)一步加大，此時充電機(jī)仍 工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。此后繼續(xù)加重負(fù)載，充電機(jī)總會進(jìn) 入穩(wěn)流狀態(tài)，此時，輸出電流基本恒定不變，隨著負(fù) 載的

9、進(jìn)一步加重，充電機(jī)輸出的端電壓會逐步降低，直至指定的電壓測試點(diǎn)。此時，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，分別測 試輸入交流在 323V、380V、437V 情況下， 充電機(jī)輸 出電流的變化。不論是否設(shè)置 91%Uset，必做，此時 的電流值將作為計(jì)算穩(wěn)流精度的基準(zhǔn)值。規(guī)程還規(guī) 定，控制母線電壓最大變化范圍為 （ 85% 110%）直 流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓；動力母線電壓最大變化范圍為 （ 87.5% 112.5%）直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓。故穩(wěn)流精度 試驗(yàn)中，電壓下限不建議設(shè)置太低！3、紋波系數(shù) 按照 GB19826-2005電力工程直流電源設(shè)備特性通 用技術(shù)條件及安全要求規(guī)定，充電浮充裝置在穩(wěn)壓 狀態(tài)下，交流輸出電壓在額定值的

10、15內(nèi)變化，調(diào) 整負(fù)載電流為 0 100%額定值，輸出電壓在其調(diào)節(jié)范 圍任一數(shù)值上時， 測得直流紋波系數(shù)值符合表一內(nèi)規(guī) 定。紋波系數(shù)按以下公式計(jì)算： =（Uf-Ug ）/（Up）100% ：紋波系數(shù) Uf：直流電壓中的脈沖峰值 Ug：直流電壓中的脈沖谷值Up：直流電壓平均值試驗(yàn)調(diào)節(jié)過程同穩(wěn)壓精度試驗(yàn)，只是測試對象不同， 計(jì)算公式不同而已。不同充電裝置的要求充電模塊性能不達(dá)標(biāo)的危害 紋波系數(shù)： 變電站的直流系統(tǒng)正常供電時大都運(yùn)行于 “浮充”方式下。紋波系數(shù)是指輸出中的交流電壓與 直流電壓的比值，交流成分屬于高頻范疇，高頻幅值 過高會影響設(shè)備的壽命， 甚至造成邏輯錯誤或?qū)е卤?護(hù)拒動。因此要求直流

11、裝置輸出電壓紋波系數(shù)不大于 1%的技術(shù)要求。穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度：1、充電模塊輸出功率的不足會造成輸出電壓下降， 若電壓下降過大會導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化， 充電 電路時間變短等一系列問題， 從而影響到微機(jī)保護(hù)的 邏輯配合，甚至邏輯功能判斷失誤。2、影響蓄電池的壽命：特別是對于廣泛采用的閥控 密封鉛酸蓄電池，雖具有不需加酸加水、維護(hù)量小的 優(yōu)點(diǎn)，但對于充電設(shè)備的指標(biāo)具有嚴(yán)格的要求，如不 滿足要求則會發(fā)生電解液干涸、熱失控等故障，很快 失效報廢。蓄電池組的維護(hù) 蓄電池組是由多個單節(jié)蓄電池串聯(lián)組成， 整組的容量 取決于每個單節(jié)的容量。 一組新的合格的蓄電池組每 節(jié)的容量是相同的，如 300AH 的蓄

12、電池組其每節(jié)電 池的容量也是 300AH，即以 30A 電流放電可放 10 小 時，端電壓才達(dá)到下限電壓。合格蓄電池內(nèi)阻很小， 整組的內(nèi)阻等于各電池內(nèi)阻的總和。 若整組中某節(jié)電 池性能劣化， 在蓄電池組浮充狀態(tài)其端電壓仍為正常 電壓，從表象看不出問題。但實(shí)際上其容量減小，內(nèi)阻增大，如同一根水管某一小截出現(xiàn)堵塞截面減小， 到需要大流量放水時則放不出水量。 整組電池的內(nèi)阻 也急劇增大，真正需要放電時這帶不起負(fù)載，放不出 電流，驅(qū)動不了操作回路。為了檢驗(yàn)蓄電池組的實(shí)際容量及可備用時間， 保證系 統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對蓄電池組進(jìn)行核對性放電測 試，一般每年一次。放電過程中，那些容量減小的劣 化電池的容量

13、提前放完（表現(xiàn)為電池端電壓下降快， 提前達(dá)到下限電壓） ，從而暴露出哪些電池已經(jīng)劣化， 并將其鑒別出來。如同將水庫中的水放掉一部分，可 使庫底的高處顯露出來一樣。 蓄電池放電時需要對哪些量進(jìn)行監(jiān)測？1、蓄電池整組電壓；2、蓄電池組放電電流；3、蓄電池單體電壓；4、放電時間。單體電池電壓的檢測方法三種方式：1、手動：需要人工定時對單節(jié)蓄電池進(jìn)行測量，勞 動量大，測量時間不統(tǒng)一2、自動有線：接線復(fù)雜，不可靠，易出錯3、自動無線：采用紅外等無線傳輸方式，接線 簡單，精度高電力直流系統(tǒng)測試流程圖FDT-220 無線蓄電池單體監(jiān)測系統(tǒng) 整組蓄電池中，若某節(jié)電池性能劣化，其容量將降 低，在蓄電池組整組放電

14、過程中其端電壓下降較快， 將率先達(dá)到下限電壓。 故在整組放電時還需要監(jiān)測每 個單節(jié)電池的電壓變化，從而甄別出劣化電池。無線蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)由多個無線電池電壓測 量模塊、無線接收模塊和直流綜合測試儀主機(jī)或計(jì)算 機(jī)組成，每個采集模塊可以自適應(yīng)地采集 2V 、6V 、 12V 蓄電池的端電壓， 將采集數(shù)據(jù)不斷地發(fā)送給接收 模塊，再傳送給主機(jī)或計(jì)算機(jī)，進(jìn)行監(jiān)測、控制和記錄存檔無線蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)除可在放電時使用外， 也可在蓄電池組充電時監(jiān)測充電曲線，還可獨(dú)立使 用，在線監(jiān)測浮充運(yùn)行狀態(tài)。蓄電池單體無線監(jiān)測系 統(tǒng)的構(gòu)成如圖。直流系統(tǒng)綜合測試儀的組成： 內(nèi)置高性能工控機(jī)，嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)，大屏幕

15、TFT 彩屏， U 盤存取 多種控制方式：前臺手動控制、遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)控制、后臺 計(jì)算機(jī)控制完善的計(jì)算機(jī)管理分析軟件， 可察看任意時刻電池的 各項(xiàng)參數(shù)、曲線、對比數(shù)據(jù)等，并生成報表 可靠的多種故障保護(hù)和自檢，可靠性極高，體積小、 重量輕、操作簡單、攜帶方便采用的先進(jìn)的三相電子式自動交流調(diào)壓器， 調(diào)節(jié)充電 機(jī)的 AC380V 電源電壓 完全擯棄了傳統(tǒng)的機(jī)械式三相自耦調(diào)壓器的概念， 采 用全新原理的裝置 專利技術(shù)，克服了電刷式調(diào)壓器的所以缺點(diǎn)， 體積小， 重量輕 全電子方式控制，調(diào)節(jié)速度極快，安全可靠，穩(wěn)定性 高 無線測量模塊適應(yīng)于 2V12V 電池（ 2V ，6V ， 12V 兼容） 多個無線測量模塊分布式測量各節(jié)電池的電壓， 安裝 接線方便，接線短 每個無線測量模塊可同時測量最多達(dá) 4 節(jié)電池，整組 監(jiān)測電池總節(jié)數(shù)達(dá) 120 節(jié) 無線測量模塊與主控模塊之間采用藍(lán)牙頻段無線連 接，無外露天線，通信可靠，無干擾 無線接收模塊與 PC 機(jī)或負(fù)載儀之間采用 MODBUS 標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，兼容性、開放性好。 完善的計(jì)算機(jī)管理分析、控制軟件，可實(shí)時顯示測量 數(shù)據(jù)及曲線并可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和報表輸出。 蓄電