一種新型提高蓄電池內阻測量精度的方法

貴州電網公司六盤水供電局 黃 力 寧 楠深圳市廣明科技有限公司 劉維波

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一種新型提高蓄電池內阻測量精度的方法

貴州電網公司六盤水供電局 黃 力 寧 楠
深圳市廣明科技有限公司 劉維波

【摘要】近年隨著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池電池）在電力系統的廣泛使用，由蓄電池故障而引發的事故時有發生，甚至造成著火、全站停電。閥控蓄電池由于特殊的閥控式密封結構，使得我們無法準確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護”的這一優點，已經成為電池運行管理中的缺點和難點。本文就目前除了核對性放電、測端電壓等常規維護檢測手段外，探討一些新的在線檢測手段和方法，目的是提高蓄電池在線檢測的準確性和提前發現失效電池，從而提高直流系統運行的可靠性。

【關鍵詞】蓄電池在線檢測；蓄電池內阻；測量計算方法

1 引言

隨著電力工業的快速發展，電網自動化水平的不斷提高，對變電站直流電源的供電可靠性要求越來越高，而變電站直流電源的可靠性又是靠蓄電池組來保證的，所以蓄電池在運行中的在線維護和檢測就顯得尤為重要了。近年閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡稱閥控蓄電池電池）在電力系統中被廣泛應用，而由蓄電池故障而引發的事故時有發生，甚至造成著火、全站停電的嚴重后果。由于閥控蓄電池的特殊密封式結構，使得我們無法準確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護”的這一優點，已經成為電池運行管理中的缺點和難點。在提高電池性能，減少維護工作量的同時，如何快捷有效地檢測出早期失效電池并預測蓄電池性能變化趨勢已成為電池運行管理的新課題。本文將分析如何在線準確的測量蓄電池內阻，探討目前除了核對性放電、測端電壓等常規維護檢測手段外的檢測新手段和方法，目的是提高蓄電池在線檢測的準確性和提前發現失效電池，從而提高直流系統運行的可靠性。

2 在線測量內阻的基本思路

在線測量內阻，需要在每只蓄電池上安裝測量模塊，通過強大的硬件和特有的軟件算法來實現，在每只蓄電池上安裝測量模塊能保證測量結果的準確性和實時性。模塊本身不需要外部電源，所有模塊電源均從被測量蓄電池上取得，這就要求模塊靜態時要有非常低的功耗，同時測量時間要足夠短，電流足夠小，這樣才能保證內阻的測量不影響蓄電池的正常運行。

3 具體實現方案

3.1 硬件結構

蓄電池內阻測量模塊采用ARM+DSP雙內核MPU作為實現電能質量參數采集計算、存儲、數據傳輸等功能的核心。MPU通過PFGA連接到4片高速ADC芯片實現信號采集功能；裝置內部具有大容量的DDR RAM用于存儲采樣數據，所采集數據經由DSP計算得出各電能質量參數，并最終存儲在FLASH，或擴展的存儲卡中。

測量模塊指安裝在蓄電池監測點的檢測記錄裝置。監測裝置具有蓄電池參數采集、存儲、傳輸等功能。

測量模塊功能框圖如下：

測量模塊功能框圖

為保證采樣的準確性和實時性，裝置采樣采用DSP芯片內部自帶的高速增強型EDMA技術，可通過巧妙的設置EDMA參數快速產生矩陣轉置，大幅度提高裝置運行效率。通過測試該硬件結構具有功耗低，測量速度快，測量精度高等特點。

3.2 軟件算法

3.2.1 電流的測量計算

蓄電池內阻測量算法，開始采用6A電流放電測量法對蓄電池進行無損測試。但是，裝置直接取樣時容易受到硬件噪聲的干擾，信號的采集與傳輸過程中，不可避免會受到大量噪聲信號的干擾，導致測量結果偏離正確值，因此本算法增加了小波提取直流有效分量，利用基于小波變換的維納濾波去除噪聲的目的，采用Donoho的硬閾值和軟閾值去噪方法，經過大量實驗，取得了較好的效果。

具體實現方法可采用Mallat迭代法實現小波計算，根據Mallat基本思想，假定采樣信號為f(t)∈L2(R)，在分辨率為下離散逼近，其中為小波算子，則在分辨率下離散的逼近可以通過數字濾波器對濾波得到。

3.2.2 電壓的測量計算

對于電壓的測量可以利用傅里葉變換計直流分量，從而直接去除了高頻分量，相比傳統的直流平均法，提高了計算精確度和準確性，假設一個周期函數，只要其滿足狄里赫利理論，則此周期函數可分解為無窮多個周期函數之和，即包含基波和無數高次諧波之和的三角級數，如下式所示：

4 結束語

經反復試驗證明，采用上述硬件結構和計算方法，使暫態直流小電流通過待測蓄電池和與其串聯的對比電阻，分別測量這個小電流在蓄電池等效內阻和對比電阻上的消耗電量進行對比，并精確求出蓄電池的真實內阻值。該方法具有抗干擾性強、重復精度高、實時性和安全性高等特點。

黃力（1971—），男，從事變電設備在線監測設備、直流電源等設備檢修工作。

寧楠（1976—），男，高級工程師，從事繼電保護、自動化、直流設備和系統安裝、調試、維護和技術管理等工作。

劉維波（1988—），男，深圳市廣明科技有限公司研發部負責人，軟、硬件工程師。

作者簡介：