一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置与流程

本发明涉及一种电力系统蓄电池在线放电的方法和装置。

背景技术：

变电站直流电源是变电站重要组成部分，是继电保护、安全自动装置、自动化、通讯、断路器等设备正常工作或正确动作的基础，其中蓄电池作为变电站重要的后备电源，是变电站直流电源系统实现不间断供电的最后保障，对电网的安全稳定运行具有十分重要的意义。

蓄电池组核容放电是至今为止公认的衡量蓄电池性能最有效的手段，相关蓄电池运行维护规程和反措要求：新投运的蓄电池每两年进行一次核容性放电试验，6年后每年进行一次核容性放电试验。传统的蓄电池维护方式是间隔式被动测试，需要专业维护人员携带专业放电仪器到现场进行核容放电试验，不仅耗费大量的人力、物力、财力，还不能及时全面的了解蓄电池的真实情况，导致对电池的性能无法掌控，安全生产存在极大的安全隐患。

目前，蓄电池大多数都处于长期的浮充电状态下，不放电，这种工作状态极不合理。这样会造成蓄电池的阳极极板钝化，电池内阻增大，容量下降，使电池的实际容量(ah)低于其标准容量，从而导致蓄电池所能提供的实际后备供电时间缩短，减少电池组使用寿命。

另外，长期浮充下，单体电池间电压差加大，造成电压偏高电池过充，电压偏低电池欠充，引起整组电池中个别电池出现故障。

过充电是影响蓄电池寿命的最主要原因。过充电会引起蓄电池的正极析氧，极板深处生成的氧气从电极表面逸出，增大了壳体内压力，而在形成气泡过程中，以强力冲击pbo2，促使活性物质与板栅结合力变坏，甚至脱落，影响正负极板活性物质的使用寿命，使蓄电池的容量下降。长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，h+增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速蓄电池的腐蚀，使蓄电池容量降低。同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池寿命。

技术实现要素：

为了消除上述弊病，本发明提供了一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，可以实现在保障蓄电池远程充放电安全性的前提下，实现定期的蓄电池组的远程自动核容功能，同时可设置每月或定期的浅放电均衡维护功能，达到直流电源蓄电池组智能维护、少人维护、寿命延长的目的，最终实现电网安全、基层减负，同时采用有源逆变并网技术，实现核容放电试验过程中将直流电能逆变为交流380v，反馈回电网，节能环保。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

目前，电力系统中，直流负载正常情况下是由直流屏充电装置供电，同时给蓄电池组浮充电，蓄电池组处于备用状态。通过在直流母线和蓄电池组间串联一个由接触器常闭接点和二极管并联组成的蓄电池在线放电切换装置，来对蓄电池组进行状态切换，正常工作时，直流母线与蓄电池组通过接触器常闭接点直通连接，需要放电时，接触器得电，常闭接点打开蓄电池通过反并联的二极管与直流母线连接，蓄电池不能充电，可以在交流失电时给直流负载紧急供电，这样就可以通过有源逆变器将蓄电池的直流电能逆变成380v交流电反馈回电网。

在核容放电过程中，监控每只蓄电池的电压、内阻，整组电压、电流等参数，根据放电终止条件的设定，当单只蓄电池的电压到达放电终止电压时，停止放电；当整组电压到达放电终止电压时停止放电；当达到放电时间时，停止放电；根据放电电流和时间计算放电容量，当达到放电终止的容量时，停止放电。按照电力规程要求在放电过程中，每隔1个小时记录每只蓄电池的电压和整组电压、放电电流等参数，并保存记录。当出现交流停电故障时，可根据频率和相位的变化判断做到防孤岛保护，停止放电试验，恢复到蓄电池供电状态，并发出交流失电故障告警。

定期的浅放电均衡维护是每个月或每2个月进行一次5%放电深度的浅放电，放电完成后，充电装置自动给蓄电池进行均充，这样就对电池进行了一次浅放电均衡维护，可以提高整组电池的电压均衡性，延长蓄电池的使用寿命。

有源逆变部分由3只单相并网逆变模块通过星形连接组成连接380v动力电源。

附图说明

图1为系统原理图。

图2为系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明做进一步阐述：

图1所示的是系统原理图，原直流系统包含充电模块、蓄电池组和负载，正常情况下，充电模块给负载供电和给蓄电池组浮充电，交流失电后，由蓄电池组给负载供电。传统的蓄电池核容放电试验，需要将备用电池接入直流母线，将原有蓄电池组脱离母线，通过蓄电池放电仪以ptc电阻发热的形式进行核容放电试验，放电完成后再接回母线，退出备用电池。

本发明通过在蓄电池组和母线之间串联在线切换装置，在线切换装置由接触器常闭接点和反并联二极管组成，正常工作时，接触器常闭接点把蓄电池组和直流母线直通，与原来工作模式一致；当需要放电时，接触器得电，常闭接点打开，蓄电池组通过一只反向二极管与直流母线连接，这样在蓄电池进行放电时，充电机只给直流负载供电，不参与放电过程，也不给蓄电池组充电。而一旦出现交流故障或失电时，蓄电池组又能通过二极管及时的给直流负载供电，保证直流负载供电的连续性。蓄电池在放电的过程中，通过逆变并网模块，将蓄电池组的直流电能逆变为380v交流电反馈回电网循环使用。通过设定放电过程中的电流值，就可实现蓄电池组的核容放电试验。

图2所示的是系统架构图，主要由主控制器、电压电流监测模块、人机交互界面、并网逆变单元、蓄电池在线切换装置和蓄电池单体监测模块组成。

主控制器作为控制中心，对各个模块进行监测控制，数据集中处理，并与远控中心进行通信做到远控中心可对系统进行控制和监测。

电压电流监测模块主要负责采集蓄电池组的整组电压和充放电电流，电压值用来判断整组电压的正常情况和达到放电终止条件的整组电压保护，电流值用以监测放电时的电流，以达到恒流核容放电的目的，同时还要根据时间和电流的累积计算蓄电池组放电容量的计算。

并网逆变单元与主控制器之间采用rs485通讯模式，主控制器将逆变放电参数设置到并网逆变单元，并下发开始和停止逆变放电指令，并网逆变单元则根据指令按照设定好的放电电流进行逆变放电动作，并实时监控交流侧频率、相位等信息，发现异常情况则停止逆变放电，给主控制器反馈异常信息。

蓄电池在线切换装置与主控制器采用接点接线连接，主控制器通过开关信号控制接触器的吸合，接触器的辅助触点通过开关信号反馈给主控制器状态。

蓄电池单体监测模块与主控器采用rs485通讯模式，蓄电池单体监测模块主要是实时监测单体蓄电池的电压和内阻，通过485传输给主控制器，主控制器根据放电终止条件中单体电压的设定值比较判断停止放电的时间。

人机交互界面与主控制器采用485通讯模式，通过人机交互界面显示每个模块的信息，同时进行每个模块的参数设置，下发控制指令等。

技术特征：

1.一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，其特征在于：在蓄电池组和直流母线之间串接蓄电池在线切换装置，在放电回路接入并网逆变单元把直流电逆变为380v交流电反馈回电网，所述的蓄电池在线切换装置由接触器常闭接点和反并联二极管组成。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，其特征在于：所述的并网逆变单元是由3只单相并网逆变模块通过将直流输入端并联，交流输出端星接的方式组成380v交流。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，其特征在于：所述的接触器常闭接点采用直流接触器cz0-100/01。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，其特征在于：所述的反并联二极管采用快恢复二极管skke310f12。

技术总结
本发明设计是一种电力系统蓄电池在线核容放电的方法和装置，其特征是在蓄电池组和直流母线之间串接蓄电池在线切换装置，将蓄电池组切换到放电状态，通过有源逆变并网模块将蓄电池组的直流电以恒流放电的方式逆变并网到交流380V系统循环使用，完成核容放电试验，同时又节能环保。

技术研发人员：赵占强;路驹;张越峰
受保护的技术使用者：陕西意联电气设备有限公司
技术研发日：2019.09.17
技术公布日：2019.12.13