基于并聯型直流電源系統在線核容方法研究

摘要：本文提出一種采用并聯型直流電源系統實現在線對蓄電池核對性放電的方案，分析闡述并聯型直流系統原理及采用并聯型直流電源進行在線核容的可行性，進一步分析并聯型直流電源核容的實現條件，在理論分析基礎上搭建了并聯型直流電源系統核容試驗平臺，實驗結果表明，并聯型直流電源系統在線對蓄電池核容是可行的。

Abstract： In this article， a parallel DC power supply system is proposed to realize the on-line battery checking discharge. The principle of parallel DC system and the feasibility of using a parallel DC power system for on-line checking capacity are analyzed. The realization conditions of the parallel DC power supply are further analyzed， and a parallel connection is set up on the basis of theoretical analysis. Experimental results show that the parallel DC power system is feasible for on-line test capacity.

關鍵詞：并聯型直流電源系統；核對性放電；在線核容

Key words： parallel DC power system；checking discharge；test battery capacity on-line

中圖分類號：TM46 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0250-03

0 引言

電力系統廠站直流電源中的后備蓄電池組是由54/104節單體2V的閥控式鉛酸蓄電池串聯組成，需定期開展核對性放電維護工作，以檢驗蓄電池組實際容量是否大于80%標稱容量。核對性放電是蓄電池容量試驗，其方法是：將蓄電池脫離運行，以規定的放電電流進行恒流放電，當一個單體蓄電池放電到了規定的終止電壓，應停止放電，以此單體電池到達終止電壓時放電時間與放電電流來估算容量。長期以來，電力系統運維人員對蓄電池核對性放電主要利用傳統的電阻箱或者放電儀進行放電試驗，將放電儀作為負載進行I10恒流放電試驗。此核容方式有以下缺點：

①蓄電池組須脫離直流母線，無法在線全容量核容，蓄電池組所存儲化學能全部以熱能形式消耗掉，浪費了電能。

②此試驗需要有備用電池組，對于單組蓄電池的站點存在不方便，更適合具備兩套電池組的站點。

③此方式不能測試每一節蓄電池容量，以容量最低的一節決定整組容量，其他部分電池的劣化或落后程度需要剔除后再放電才可準確判斷出來容量。

由此，根據對蓄電池運維角度提出使用并聯型直流電源替代常規串聯電池直流系統，理論上分析利用并聯型直流系統實現在線核容的可行性，搭建試驗平臺，進行并聯型直流系統在線核容的試驗，并證明了此方式是可行的。

1 并聯型直流電源核容方案

1.1 并聯型直流電源系統

并聯型直流電源系統由若干個并聯電池模塊高壓輸出端并聯組成，每個模塊可配置12V蓄電池，高壓DC220V/110V輸出額定功率為460W，系統配置直流饋線支路若干，絕緣監察裝置，開關量監測裝置，系統監測觸摸屏裝置。系統方案見圖1。

并聯型直流電源系統核容原理：

直流電源系統在其交流輸入正常的情況下，在系統監控界面設置核容的深度（百分比標稱容量）及核容間隔周期值，當滿足核容條件時，由系統監控屏可自動下發核容命令給模塊，對模塊所匹配的蓄電池進行核容，此模塊接收命令后，模塊退出系統均流，內部關閉AC/DC變換器，對蓄電池管理由充電轉換成放電，并動態微調輸出電壓，實現對蓄電池端I10放電，隨著蓄電池電壓的變化，動態調節輸出端的電壓，保證蓄電池的放電電流維持在I10直到蓄電池端電壓至終止電壓點10.8V，然后開啟AC/DC實現交流帶載，同時啟動充電變換器，對蓄電池進行充電，由此完成一個待核容電池的在線核容過程。整個核容放電過程，監控每隔半個小時記錄蓄電池電壓及電流，直至均充結束，并在監控內部分配存儲空間進行保存，通過導出頁面導出相應的核容數據。系統中某一模塊進行核容時，其他模塊處于交流帶載，并對各自配置蓄電池進行充電管理。系統監控亦可以通過手動下發命令，啟動對單個蓄電池進行核容，模塊核容調節流程圖見圖2所示。

1.2 在線核容的條件

并聯型直流電源系統要實現自動在線核容需要同時滿足以下條件；

①系統交流輸入正常；

②蓄電池處于浮充電階段；

③直流系統的負荷能滿足核容所需的最小負載。

系統正常運行時，各模塊平時對蓄電池進行浮充管理，在各電壓等級變電站站用直流系統負荷包括繼電保護和自動裝置、測控、錄波、信號、通訊等裝置，這些裝置通常達到千瓦級別，單個蓄電池通常配置容量不超過12V/200Ah，單個蓄電池核容釋放的功率約為：P=U×I10=12V×20A=240W，此結果小于1000W，此結果小于模塊輸出額定功率460W，因此系統負荷可滿足在線核容的條件。

2 實驗分析

根據上述理論分析，搭建了如圖3所示的并聯型直流電源系統實驗平臺，將8個DC230V輸出的并聯電池模塊并聯，各模塊獨立配置閥控式鉛酸蓄電池，容量為：12V/200Ah。直流母線負載為5A的電阻。通過系統監控設置為100%容量，并手動啟動核容，核容充放電數據如表1。

從圖4中可以看出，當設置為100%全容量核容時，系統通過模塊對12V/200Ah蓄電池放電至10.8V，可以實現到終止電壓點停止放電并轉入均充直至14.1V，完成對一個蓄電池的核容操作。核容過程中放電電流基本維持I10大小，滿足電力行業標準《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程DL/T724-2000》核對性放電試驗方法要求。整個核容過程與核容原理分析是一致的。

3 總結

提出并聯型直流電源系統實現在線I10核容的原理，并根據理論分析搭建試驗平臺進行驗證，結果表明并聯型直流電源系統自動核容功能具備可實施性。并聯型直流電源系統自動核容功能操作構簡單，維護方便，進一步提高了變電站蓄電池運行可靠性，可以提前發現落后容量蓄電池，提高了維護人員工作效率。

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