无线蓄电池单体监测系统讲解

1、基于“ FDT-220 无线蓄电池单体监 测系统“的直流测试系统的研究 主要内容1、直流系统的基本原理2、充电机的测试3、蓄电池组的维护4、豪迈直流系列产品介绍 一、直流系统测试的基本原理概述 变电站内的继电保护、自动装置、信号装置、事故照 明和电气设备的远距离操作，一般采取直流电源，所 以直流电源的输出质量及可靠性直接关系到变电站 的安全运行和平稳供电。 变电站的直流系统被人们称 为变电站的“心脏” ，由此可见它在变电站中的重要 性。 直流系统是电力变电站、铁道变电所、电信机房、移 动基站、 UPS系统等的控制用主电源。 直流系统一般 由直流充电屏和馈电柜、蓄电池组等组成。对直流系 统测试维

2、护主要是指对充电屏和蓄电池组的测试及 维护，包括充电机工作特性测试、蓄电池组放电和容量测试。直流系统基本结构图：充电机工作特性的测试原理与方法 ： 转换条件： 恒流转恒压：充电机电压达到均充电压设置值 恒压转恒流：充电机输出电流达到限流值 依据 GB/T 19826-2005 电力工程直流电源设备通用 技术条件及安全要求 ，充电机主要测试项目包括：稳压精度、稳流精 度、纹波系数试验；辅助测试项目包括：电压整定误差、电流整定 误差。直流电源设备充放电特性二、充电机测试原理： 通过调压装置（如三相调压器）将充电机交流输入电 压在额定电压 15%内变化，通过负载调整装置（如 放电仪），使充电机的直流

3、输出电压及输出电流在规 定范围内变化 （电压调整范围为额定值的 80125%, 电流调整范围为额定值的 0 100%），测量电压电 流及纹波值，通过计算，得到充电机的稳压精度，稳 流精度及纹波系数、纹波波形显示等结果。运行状态 运行细节 控制状态 特点（ V=I*R I=V/R ） 均充运行 恒流充电 稳流控制 负载 R 越小、 电压 V 越 低；反之，电压越高恒压充电 稳压控制 负载 R 越小，电流 I 越大，反之电流越小尾流充电 稳压控制 同上浮充运行 浮充电 稳压控制 同上充电机工作特性的测试原理图：充电机辅助测试项目：1、电压整定误差GB/T 19826-2005 中第 6.4.2 条

4、中规定了充电电压整定 误差的测试方法及数据处理方法。 充电装置在稳压状 态下，直流输出电压设定规定的整定范围内（对于整 定好的充电机，则只有一个电压测试点，对于控制母线，通常取 105Un，对于动力母线，常取 110 )，交流输入电压为额定值，调整负载电流为50%额定值，分别测量其充电装置的输出电压 UZ 。按公式 U= (Uz-Uz0)/Uz0 100%计算整定误差。式中：U电压整定误差；UZ交流输入电压为额定值且负载电流为50%的额定电流时，输出电压测量值；UZ0输出电压的设定值2、电流整定误差GB/T 19826-2005 中第 6.4.1 条中规定了充电电流整定 误差的测试方法及数据处

5、理方法。 充电装置在恒流充 电状态下，交流输入电压为额定值，调整充电电压在 90%120Un 范围内的中间值，分别测量充电电流值 IZ ，按公式 I= (Iz-Iz0)/ I z0 100%计算整定误差。 式中： I 电流整定误差；IZ 交流输入电压为额定值且充电电压在调整范 围内的中间值时，充电电流测量值；IZ0 充电电流的设定值。 中间值：通常充电机的均充电压在 110%Un，故电压 调节范围中间值为（ 90%+110%）/2*Un = 100%Un ， 即 100 /110 91% 均充电压 在稳流精度测试过程中， 调节负载电压至 91%均充电 压，记录下此时充电机的输出电流值。 充电机

6、测试原理 ： 通过调压装置（如三相调压器）将充电机交流输入电 压在额定电压 15%内变化，通过负载调整装置（如 放电仪），使充电机的直流输出电压及输出电流在规 定范围内变化 （电压调整范围为额定值的 80125%, 电流调整范围为额定值的 0 100%），测量电压电 流及纹波值，通过计算，得到充电机的稳压精度，稳 流精度及纹波系数、纹波波形显示等结果。如下面简 图所示：充电机主要测试项目：1、稳压精度2、按照 GB19826-2005电力工程直流电源设备特性 通用技术条件及安全要求的规定，充电浮充装置在 稳压状态下， 交流输出电压在其额定值的 15内变 化，输出电流在额定值 100%范围内变化

7、，输出 电压在其浮充电压调节范围的任一数值上保持稳定。3、稳压精度按以下公式计算： U =（Um-Uz ）/Uz 100%4、U：稳压精度5、Um：输出电压波动极限值6、Uz：输出电压待测试的值7、测试原理：8、充电机初次上电时， 由于无负载电流， 工作在恒压输出阶段。装置逐步加重负载亦即减小R，依据 I=V/R ，电流会逐步增大。负载调节到制定电流点 后：调节调压器，亦即充电机的输入电压，分别测试 输入交流在 323V、380V、437V 情况下， 充电机输出 电压的变化，依据上述公式计算稳压精度。 50%Iset 不论是否设置，必做，因为此时的电压值将作为计算 的基准值2、稳流精度按照 G

8、B19826-2005电力工程直流电源设备特性通 用技术条件及安全要求的规定，充电装置在恒流充 电状态下，交流输出电压在额定值的 15内变化， 输出电压在规定调节范围内变化， 输出电流在其额定 值的 20-100%调节范围内任一数值上保持稳定， 其稳 流精度、纹波系数数值符合规定。稳流精度按以下公式计算： =（Im-Iz ）/Iz100% ：稳流精度Im：输出电流波动极限值Iz：输出电流待测试的值测试原理：稳压精度测试完成后，进一步加重负载，在到 达限流设置值前，电流会进一步加大，此时充电机仍 工作在稳压状态。此后继续加重负载，充电机总会进 入稳流状态，此时，输出电流基本恒定不变，随着负 载的

9、进一步加重，充电机输出的端电压会逐步降低，直至指定的电压测试点。此时，调节调压器，分别测 试输入交流在 323V、380V、437V 情况下， 充电机输 出电流的变化。不论是否设置 91%Uset，必做，此时 的电流值将作为计算稳流精度的基准值。规程还规 定，控制母线电压最大变化范围为 （ 85% 110%）直 流系统标称电压；动力母线电压最大变化范围为 （ 87.5% 112.5%）直流系统标称电压。故稳流精度 试验中，电压下限不建议设置太低！3、纹波系数 按照 GB19826-2005电力工程直流电源设备特性通 用技术条件及安全要求规定，充电浮充装置在稳压 状态下，交流输出电压在额定值的

10、15内变化，调 整负载电流为 0 100%额定值，输出电压在其调节范 围任一数值上时， 测得直流纹波系数值符合表一内规 定。纹波系数按以下公式计算： =（Uf-Ug ）/（Up）100% ：纹波系数 Uf：直流电压中的脉冲峰值 Ug：直流电压中的脉冲谷值Up：直流电压平均值试验调节过程同稳压精度试验，只是测试对象不同， 计算公式不同而已。不同充电装置的要求充电模块性能不达标的危害 纹波系数： 变电站的直流系统正常供电时大都运行于 “浮充”方式下。纹波系数是指输出中的交流电压与 直流电压的比值，交流成分属于高频范畴，高频幅值 过高会影响设备的寿命， 甚至造成逻辑错误或导致保 护拒动。因此要求直流

11、装置输出电压纹波系数不大于 1%的技术要求。稳压精度、稳流精度：1、充电模块输出功率的不足会造成输出电压下降， 若电压下降过大会导致比较电路基准值的变化， 充电 电路时间变短等一系列问题， 从而影响到微机保护的 逻辑配合，甚至逻辑功能判断失误。2、影响蓄电池的寿命：特别是对于广泛采用的阀控 密封铅酸蓄电池，虽具有不需加酸加水、维护量小的 优点，但对于充电设备的指标具有严格的要求，如不 满足要求则会发生电解液干涸、热失控等故障，很快 失效报废。蓄电池组的维护 蓄电池组是由多个单节蓄电池串联组成， 整组的容量 取决于每个单节的容量。 一组新的合格的蓄电池组每 节的容量是相同的，如 300AH 的蓄

12、电池组其每节电 池的容量也是 300AH，即以 30A 电流放电可放 10 小 时，端电压才达到下限电压。合格蓄电池内阻很小， 整组的内阻等于各电池内阻的总和。 若整组中某节电 池性能劣化， 在蓄电池组浮充状态其端电压仍为正常 电压，从表象看不出问题。但实际上其容量减小，内阻增大，如同一根水管某一小截出现堵塞截面减小， 到需要大流量放水时则放不出水量。 整组电池的内阻 也急剧增大，真正需要放电时这带不起负载，放不出 电流，驱动不了操作回路。为了检验蓄电池组的实际容量及可备用时间， 保证系 统的正常运行，需要对蓄电池组进行核对性放电测 试，一般每年一次。放电过程中，那些容量减小的劣 化电池的容量

13、提前放完（表现为电池端电压下降快， 提前达到下限电压） ，从而暴露出哪些电池已经劣化， 并将其鉴别出来。如同将水库中的水放掉一部分，可 使库底的高处显露出来一样。 蓄电池放电时需要对哪些量进行监测？1、蓄电池整组电压；2、蓄电池组放电电流；3、蓄电池单体电压；4、放电时间。单体电池电压的检测方法三种方式：1、手动：需要人工定时对单节蓄电池进行测量，劳 动量大，测量时间不统一2、自动有线：接线复杂，不可靠，易出错3、自动无线：采用红外等无线传输方式，接线 简单，精度高电力直流系统测试流程图FDT-220 无线蓄电池单体监测系统 整组蓄电池中，若某节电池性能劣化，其容量将降 低，在蓄电池组整组放电

14、过程中其端电压下降较快， 将率先达到下限电压。 故在整组放电时还需要监测每 个单节电池的电压变化，从而甄别出劣化电池。无线蓄电池监测系统由多个无线电池电压测 量模块、无线接收模块和直流综合测试仪主机或计算 机组成，每个采集模块可以自适应地采集 2V 、6V 、 12V 蓄电池的端电压， 将采集数据不断地发送给接收 模块，再传送给主机或计算机，进行监测、控制和记录存档无线蓄电池监测系统除可在放电时使用外， 也可在蓄电池组充电时监测充电曲线，还可独立使 用，在线监测浮充运行状态。蓄电池单体无线监测系 统的构成如图。直流系统综合测试仪的组成： 内置高性能工控机，嵌入式 Linux 操作系统，大屏幕

15、TFT 彩屏， U 盘存取 多种控制方式：前台手动控制、远端网络控制、后台 计算机控制完善的计算机管理分析软件， 可察看任意时刻电池的 各项参数、曲线、对比数据等，并生成报表 可靠的多种故障保护和自检，可靠性极高，体积小、 重量轻、操作简单、携带方便采用的先进的三相电子式自动交流调压器， 调节充电 机的 AC380V 电源电压 完全摈弃了传统的机械式三相自耦调压器的概念， 采 用全新原理的装置 专利技术，克服了电刷式调压器的所以缺点， 体积小， 重量轻 全电子方式控制，调节速度极快，安全可靠，稳定性 高 无线测量模块适应于 2V12V 电池（ 2V ，6V ， 12V 兼容） 多个无线测量模块分布式测量各节电池的电压， 安装 接线方便，接线短 每个无线测量模块可同时测量最多达 4 节电池，整组 监测电池总节数达 120 节 无线测量模块与主控模块之间采用蓝牙频段无线连 接，无外露天线，通信可靠，无干扰 无线接收模块与 PC 机或负载仪之间采用 MODBUS 标准通信协议，兼容性、开放性好。 完善的计算机管理分析、控制软件，可实时显示测量 数据及曲线并可进行数据查询和报表输出。 蓄电