博億與廣州移動(dòng)公司合作-基于多頻點(diǎn)技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測(cè)及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告

基于多頻點(diǎn)技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測(cè)及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項(xiàng)目技術(shù)總結(jié)報(bào)告“基于多頻點(diǎn)技術(shù)的蓄電池內(nèi)阻在線檢測(cè)及蓄電池內(nèi)阻與蓄電池容量相關(guān)度研究項(xiàng)目”項(xiàng)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(xún)及分析歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)及分析模塊可以可監(jiān)測(cè)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(hào)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(xún)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(jìn)行查詢(xún)。顯示電池組總電流、總電壓、正負(fù)極溫度。顯示單體電壓最大、最小的電池編號(hào)及相應(yīng)電壓。顯示單體內(nèi)阻最大、最小的電池編號(hào)及相應(yīng)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(duì)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(shí)，當(dāng)數(shù)值超過(guò)報(bào)警值時(shí)，相應(yīng)直方柱顯示為紅色，以引起操作人員的注意。對(duì)各節(jié)電池可以按電池編號(hào)、電壓大小及內(nèi)阻大小進(jìn)行排序。點(diǎn)擊電池編號(hào)，可顯示出各節(jié)電池電壓、內(nèi)阻、容量的歷史趨勢(shì)。歷史趨勢(shì)可以按表格方式顯示，也可按趨勢(shì)圖方式顯示。在趨勢(shì)圖上隨著鼠標(biāo)位置的移動(dòng)，能方便地顯示出各點(diǎn)電壓、內(nèi)阻、容量的具體數(shù)值及相應(yīng)時(shí)間。圖26單體電壓、單體內(nèi)阻歷史趨勢(shì)圖10．4核容放電均充及停電放電/均充全過(guò)程記錄核容放電、均充及停電放電/均充模塊，在用戶(hù)對(duì)蓄電池組進(jìn)行核容放電均充及停電放電/均充過(guò)程中，以每1～2分鐘一次的頻率監(jiān)測(cè)電池組總電流、總電壓、正負(fù)極溫度、各節(jié)電池的單體電壓。10．4．1功能：快速檢測(cè)核容過(guò)程中電池組總電流、總電壓、正負(fù)極溫度、各節(jié)電池的單體電壓。對(duì)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(shí)，當(dāng)數(shù)值超過(guò)報(bào)警值時(shí)，相應(yīng)直方柱顯示為紅色，以引起人員的注意。計(jì)算電池的放電安時(shí)數(shù)和充電安時(shí)數(shù)。顯示放電過(guò)程中最低組電壓、最高電極溫度。顯示放電結(jié)束時(shí)單體電壓最低的5節(jié)電池的編號(hào)和相應(yīng)的單體電壓。顯示總電壓變化趨勢(shì)圖，總電流變化趨勢(shì)圖及單位電壓直方圖。在總電壓、總電流趨勢(shì)圖上隨著鼠標(biāo)位置的移動(dòng)，能方便的顯示出趨勢(shì)圖上相應(yīng)點(diǎn)的總電壓、總電流的具體數(shù)值及相應(yīng)時(shí)間。點(diǎn)擊此點(diǎn)后，下面可以以直方圖的形式及表格的形式顯示相應(yīng)此時(shí)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(hào)及單體電壓大小進(jìn)行排序。點(diǎn)擊電池編號(hào)，可以顯示出此節(jié)電池在充放電過(guò)程中單體電壓的歷史趨勢(shì)，歷史趨勢(shì)可以以表格的形式顯示，也可以以趨勢(shì)圖的形式的顯示。在趨勢(shì)圖上隨著鼠標(biāo)位置的移動(dòng)，能方便的顯示出趨勢(shì)圖上相應(yīng)點(diǎn)的單體電壓的具體數(shù)值及相應(yīng)時(shí)間。10．4．2指導(dǎo)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(guò)程中并沒(méi)有完全體現(xiàn)出來(lái)，而在蓄電池放電及隨后的充電過(guò)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(bǔ)充過(guò)程中蓄電池單體電壓變化情況。從圖中可以看出，在浮充時(shí)沒(méi)有差異的蓄電池，在充放電時(shí)表現(xiàn)出了明顯的差異。過(guò)去由于技術(shù)條件的限制，沒(méi)有辦法把蓄電池放電及隨后的充電過(guò)程的數(shù)據(jù)完全記錄下來(lái)。蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，可以將電池放電及隨后的充電過(guò)程的數(shù)據(jù)完全記錄下來(lái)，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(xué)模型，從而建立新的蓄電池維護(hù)管理體制。圖27蓄電池核容放電2小時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(bǔ)充過(guò)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(bǔ)充過(guò)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(bǔ)充過(guò)程中單體電壓曲線圖蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)對(duì)于蓄電池維護(hù)工作具有如下的指導(dǎo)意義：及時(shí)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(guò)程中，蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)以1～2分鐘/次的頻率，全面測(cè)量蓄電池組的總電流、總電壓、正負(fù)極溫度、各節(jié)電池的單體電壓，并計(jì)算電池的容量。通過(guò)直方圖和歷史趨勢(shì)圖，可以及時(shí)方便地發(fā)現(xiàn)落后的電池，以便維護(hù)管理人員及時(shí)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(shí)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(guò)去核容放電后，隨后充電過(guò)程中到底充進(jìn)去了多少電量，是無(wú)法知道的。蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)可以自動(dòng)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(shí)人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度。過(guò)去核容放電是非常辛苦的，人員要準(zhǔn)備表格，現(xiàn)場(chǎng)接線，不停地測(cè)量，不停地記錄，放電結(jié)束后，還要拆線，計(jì)算，出報(bào)表。工作量大，也不安全?，F(xiàn)在一切都自動(dòng)完成，并且不用現(xiàn)場(chǎng)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(zhǔn)確性的情況下，減少放電和充電時(shí)間。10．5即時(shí)測(cè)量系統(tǒng)除定時(shí)測(cè)量外，還可隨時(shí)響應(yīng)具有相應(yīng)權(quán)限的用戶(hù)的即時(shí)測(cè)量命令。具有相應(yīng)權(quán)限的用戶(hù)可以向系統(tǒng)發(fā)出即時(shí)測(cè)量命令，系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過(guò)程對(duì)用戶(hù)的其他操作無(wú)任何影響，測(cè)量結(jié)果返回時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示用戶(hù)。即時(shí)測(cè)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(cè)量結(jié)果可以按電池編號(hào)、電壓大小和內(nèi)阻大小排序。10．6自動(dòng)報(bào)警及記錄 若監(jiān)測(cè)到異常情況，電池組的狀態(tài)指示圖標(biāo)將由變?yōu)?，并發(fā)出“嘟嘟…嘟嘟…”的報(bào)警聲音，并且產(chǎn)生報(bào)警記錄。10．7系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理模塊具有以下功能：設(shè)置及更改對(duì)用戶(hù)信息及權(quán)限；添加/修改/刪除局、站及電池組信息；設(shè)置電池組報(bào)警閥值；設(shè)置電池組標(biāo)準(zhǔn)電阻；設(shè)置系統(tǒng)的巡檢周期；設(shè)置設(shè)備時(shí)間；修改密碼。10．8報(bào)表系統(tǒng)可以自動(dòng)生成月報(bào)，核容放電時(shí)可以自動(dòng)生成核容報(bào)表。參閱附件。10．9查詢(xún)統(tǒng)計(jì)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)模塊具有以下功能按局、站、組進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)：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(guò)這些信息，反映蓄電池的維護(hù)工作的好壞。按電池生產(chǎn)廠家進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)：反映各個(gè)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(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)：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(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)：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(hù)的需求，按其他方式進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)。以上幾種查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，既可以按單一條件進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，也可以按幾種組合條件進(jìn)行查詢(xún)統(tǒng)計(jì)。圖35查詢(xún)統(tǒng)計(jì)報(bào)表11．總結(jié)蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)，采用交流放電法，在線檢測(cè)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(kù)，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(hù)管理人員隨時(shí)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(yùn)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)“蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)”在凌屋變電站的安裝和應(yīng)用，其意義體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：為長(zhǎng)期困擾東莞局的蓄電池組現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)制度和方法提供了一種解決方案。通過(guò)“蓄電池組在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)”的安裝，為蓄電池維護(hù)人員提供了一個(gè)能夠隨時(shí)獲取蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)和信息的強(qiáng)大工具，研究、分析和試驗(yàn)的平臺(tái)。以往只能通過(guò)看、聽(tīng)、摸或萬(wàn)用表逐個(gè)測(cè)量電壓的手段，來(lái)對(duì)蓄電池狀況進(jìn)行感觀判斷，現(xiàn)在則可以隨時(shí)查閱電池的電壓、電流、內(nèi)阻、溫度等，有效地了解蓄電池運(yùn)行狀況。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核對(duì)性容量試驗(yàn)，通過(guò)“蓄電池組在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)”，可直接記錄全過(guò)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(gè)問(wèn)題：a、省略了以往核對(duì)性容量試驗(yàn)時(shí)繁瑣的接線工作量。b、解決了以往核容試驗(yàn)后不能準(zhǔn)確知道均充電（即恒流、恒壓到轉(zhuǎn)浮充）全過(guò)程的參數(shù)和容量。c、大大降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。12.未來(lái)的展望12．1建立分析診斷數(shù)學(xué)模型隨著數(shù)據(jù)的積累，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，逐步建立起數(shù)學(xué)模型，并對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上診斷分析軟件的精度也會(huì)不斷提高，對(duì)蓄電池狀態(tài)的診斷也會(huì)越來(lái)越準(zhǔn)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(duì)于自身的內(nèi)阻值將很快變大的拐點(diǎn)；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(yùn)行中的異常情況如交流失電、過(guò)充、欠充、溫度等；采集上述數(shù)據(jù)后，通過(guò)一種非線性處理方式及特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)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(tái)蓄電池的管理是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的人員、部門(mén)、環(huán)節(jié)很多。除了蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以外，還可以將平時(shí)采集到的信息（單體電壓變化、內(nèi)阻變化、容量變化和運(yùn)行數(shù)據(jù)等）納入到蓄電池在線監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，利用這個(gè)系統(tǒng)，各個(gè)部門(mén)，各級(jí)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(wù)。12．3蓄電池過(guò)程在線維護(hù)建蓄電池在線監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)的建立，使我們可實(shí)時(shí)掌握蓄電池、接頭及連接線、充電機(jī)等直流系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確狀態(tài)，出現(xiàn)安全隱患可以及時(shí)報(bào)警，使直流系統(tǒng)的安全性和可靠性得以提高。問(wèn)題是，是否可以在直流系統(tǒng)現(xiàn)出異?；虬踩[患時(shí)，可不可以做到自動(dòng)處理這此問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線維護(hù)呢？這就是本課題組下一步需要解決的問(wèn)題。這一問(wèn)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(jì)效益和社會(huì)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(shí)由充電機(jī)向蓄電池整組進(jìn)行充電，放電時(shí)蓄電池組整組放電向負(fù)荷放電。由于蓄電池本身在制造、使用過(guò)程中存在著差異，即使差異極其細(xì)微，隨著時(shí)間的積累，電池特性的差異將會(huì)越來(lái)越大，具體將表現(xiàn)在電池電壓、內(nèi)阻、容量上的不同，導(dǎo)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(dǎo)致電池由于過(guò)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(jì)損失。蓄電池在線監(jiān)測(cè)設(shè)備增加均衡功能后，將實(shí)時(shí)檢測(cè)電池的電壓、內(nèi)阻、容量的差異，對(duì)過(guò)充的蓄電池以安全電流放電，對(duì)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(dá)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(guò)程中產(chǎn)生硫酸鹽，充電結(jié)束時(shí)仍會(huì)有少量硫酸鹽保留下來(lái)，另外電池由內(nèi)部的雜質(zhì)等原因，也會(huì)產(chǎn)生硫酸鹽，并且硫酸鹽晶體硫酸溶液中有不斷長(zhǎng)大的趨勢(shì)。粗大的硫酸鹽晶粒在充電時(shí)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(cè)設(shè)備增加除硫功能后，將實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的硫化狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)硫化的蓄電池，將通過(guò)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