基于并联型直流电源系统在线核容方法研究

摘要：本文提出一种采用并联型直流电源系统实现在线对蓄电池核对性放电的方案，分析阐述并联型直流系统原理及采用并联型直流电源进行在线核容的可行性，进一步分析并联型直流电源核容的实现条件，在理论分析基础上搭建了并联型直流电源系统核容试验平台，实验结果表明，并联型直流电源系统在线对蓄电池核容是可行的。

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.

关键词：并联型直流电源系统；核对性放电；在线核容

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

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0250-03

0 引言

电力系统厂站直流电源中的后备蓄电池组是由54/104节单体2V的阀控式铅酸蓄电池串联组成，需定期开展核对性放电维护工作，以检验蓄电池组实际容量是否大于80%标称容量。核对性放电是蓄电池容量试验，其方法是：将蓄电池脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电，当一个单体蓄电池放电到了规定的终止电压，应停止放电，以此单体电池到达终止电压时放电时间与放电电流来估算容量。长期以来，电力系统运维人员对蓄电池核对性放电主要利用传统的电阻箱或者放电仪进行放电试验，将放电仪作为负载进行I10恒流放电试验。此核容方式有以下缺点：

①蓄电池组须脱离直流母线，无法在线全容量核容，蓄电池组所存储化学能全部以热能形式消耗掉，浪费了电能。

②此试验需要有备用电池组，对于单组蓄电池的站点存在不方便，更适合具备两套电池组的站点。

③此方式不能测试每一节蓄电池容量，以容量最低的一节决定整组容量，其他部分电池的劣化或落后程度需要剔除后再放电才可准确判断出来容量。

由此，根据对蓄电池运维角度提出使用并联型直流电源替代常规串联电池直流系统，理论上分析利用并联型直流系统实现在线核容的可行性，搭建试验平台，进行并联型直流系统在线核容的试验，并证明了此方式是可行的。

1 并联型直流电源核容方案

1.1 并联型直流电源系统

并联型直流电源系统由若干个并联电池模块高压输出端并联组成，每个模块可配置12V蓄电池，高压DC220V/110V输出额定功率为460W，系统配置直流馈线支路若干，绝缘监察装置，开关量监测装置，系统监测触摸屏装置。系统方案见图1。

并联型直流电源系统核容原理：

直流电源系统在其交流输入正常的情况下，在系统监控界面设置核容的深度（百分比标称容量）及核容间隔周期值，当满足核容条件时，由系统监控屏可自动下发核容命令给模块，对模块所匹配的蓄电池进行核容，此模块接收命令后，模块退出系统均流，内部关闭AC/DC变换器，对蓄电池管理由充电转换成放电，并动态微调输出电压，实现对蓄电池端I10放电，随着蓄电池电压的变化，动态调节输出端的电压，保证蓄电池的放电电流维持在I10直到蓄电池端电压至终止电压点10.8V，然后开启AC/DC实现交流带载，同时启动充电变换器，对蓄电池进行充电，由此完成一个待核容电池的在线核容过程。整个核容放电过程，监控每隔半个小时记录蓄电池电压及电流，直至均充结束，并在监控内部分配存储空间进行保存，通过导出页面导出相应的核容数据。系统中某一模块进行核容时，其他模块处于交流带载，并对各自配置蓄电池进行充电管理。系统监控亦可以通过手动下发命令，启动对单个蓄电池进行核容，模块核容调节流程图见图2所示。

1.2 在线核容的条件

并联型直流电源系统要实现自动在线核容需要同时满足以下条件；

①系統交流输入正常；

②蓄电池处于浮充电阶段；

③直流系统的负荷能满足核容所需的最小负载。

系统正常运行时，各模块平时对蓄电池进行浮充管理，在各电压等级变电站站用直流系统负荷包括继电保护和自动装置、测控、录波、信号、通讯等装置，这些装置通常达到千瓦级别，单个蓄电池通常配置容量不超过12V/200Ah，单个蓄电池核容释放的功率约为：P=U×I10=12V×20A=240W，此结果小于1000W，此结果小于模块输出额定功率460W，因此系统负荷可满足在线核容的条件。

2 实验分析

根据上述理论分析，搭建了如图3所示的并联型直流电源系统实验平台，将8个DC230V输出的并联电池模块并联，各模块独立配置阀控式铅酸蓄电池，容量为：12V/200Ah。直流母线负载为5A的电阻。通过系统监控设置为100%容量，并手动启动核容，核容充放电数据如表1。

从图4中可以看出，当设置为100%全容量核容时，系统通过模块对12V/200Ah蓄电池放电至10.8V，可以实现到终止电压点停止放电并转入均充直至14.1V，完成对一个蓄电池的核容操作。核容过程中放电电流基本维持I10大小，满足电力行业标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T724-2000》核对性放电试验方法要求。整个核容过程与核容原理分析是一致的。

3 总结

提出并联型直流电源系统实现在线I10核容的原理，并根据理论分析搭建试验平台进行验证，结果表明并联型直流电源系统自动核容功能具备可实施性。并联型直流电源系统自动核容功能操作构简单，维护方便，进一步提高了变电站蓄电池运行可靠性，可以提前发现落后容量蓄电池，提高了维护人员工作效率。

参考文献：

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