IEEE485 规范直流蓄电池容量计算方法解析及自动计算的研究

2021-01-10宋喆，袁文

建材与装饰 2020年36期

宋喆，袁文

（1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明 650000；2.中国电建集团四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都 610000）

0 引言

随着国家“一带一路”战略的实施，近年来中国企业参与的海外电力相关工程与日俱增。在执行过程中，电气和电子工程师协会（IEEE，全称Institute of Electrical and Electronics Engineers）标准是常用标准体系之一。因此，深入研究其规范的内容和原理有助于工程的顺利实施。

直流系统蓄电池容量计算是电气二次专业一项十分重要的工作，关系到电气设备在失去主电源情况下的安全稳定运行，蓄电池容量计算的基本任务是选择容量可靠、经济性高的蓄电池型号。

蓄电池在水电站、变电站、集控中心等工程都有广泛应用，在主供电电源都失去时，蓄电池组将成为以上工程中核心电气设备安全稳定运行的最后一道保证，因此其计算结果的准确性就显得尤为重要。同时，在工程的投标、招标、初设、技施各阶段，蓄电池容量都需要重复计算，其计算的便捷性也影响着工作效率。

如何科学地进行蓄电池容量计算并提高工作的效率正是接下来要阐述的内容。

1 IEEE485 规范蓄电池容量计算原理简介

蓄电池容量需满足在整个事故时间内可靠的为重要直流负荷提供电源。本节主要简要介绍IEEE485 规范中蓄电池容量计算方法的结论性内容[1]。

1.1 计算方法说明

IEEE485 所提供的计算方法是一种阶梯计算法，在整个事故周期内事故电流与时间的关系如图1 所示。事故发生后P1时间段内事故电流为A1，P2时间段内事故电流为A2，以此类推，事故阶段为S1，S2，…，SN。规范给出的计算式（1）为：

式中：F-蓄电池的计算容量，此容量未经温度系数、年限系数及设计裕度修正；S-正在计算的事故阶段，即图中的S1，S2，…，SN；N-为时间段编号；P-时间段，即图中的P1，P2，…，PN；AP-时间段P的事故电流；t-从时间段P 开始至事故阶段S 结束的时间，min。例如在计算S3 阶段中P2时间段所需容量时，t=t3-t1；Kt-额定容量系数，根据时间t 由蓄电池生产商提供的t-Kt参数表中查得；FS-阶段S 所需蓄电池容量。

图1 典型事故周期

1.2 计算方法解析

通过式（1）及图1 所示方法，可以看出此计算可分为以下步骤，首先分别计算S1~SN各阶段所需容量FS，计算完成后，比较各阶段结果，结果取最大值。其中，Kt系数的取值很容易造成混淆，为了避免混淆，本文在Kt系数的下标中加入了时间信息。过程如下：

首先分别计算各阶段所需容量FS，S=1~N：

比较各阶段结果，取最大值，即：

通过式（2）和式（3）可知，在蓄电池容量计算过程中，Kt系数的取值不是固定的，要求工程师在计算的各阶段根据时间t 在蓄电池生产厂家提供的t-Kt参数表中查找Kt容量系数。然而，不同容量大小的蓄电池可能由不同容量的蓄电池极板构成，其拥有不同的Kt系数。采用此方法人工计算蓄电池容量可能不仅会出现多次重复查表的情况，还会造成计算得出结果后无法选型的情况，将会造成大量的时间浪费，不利于工程师的工作。

但是，纵观以上的计算过程，不难发现，此计算过程是一个重复且循环的过程，因此可以采用编程的方式实现蓄电池容量的自动计算。

2 基于IEEE485 规范的蓄电池容量自动计算

2.1 实现工具

本文将以Microsoft Excel 及其内置的VB 编程模块实现蓄电池容量的自动计算。Microsoft Excel 是微软公司的一款广泛使用的电子表格软件。无论采用何种方法计算蓄电池容量，统计事故负荷电流都是必经步骤，工程师常常会使用到Excel 电子表格进行事故负荷电流的统计，因此采用Excel 及其内置的VB 编程模块可实现事故负荷电流统计完成即得出蓄电池容量的计算及选型。

2.2 自动计算流程

首先进行蓄电池基础参数的计算。根据蓄电池浮充电压和工程要求的直流系统最高电压计算出直流系统蓄电池数量，再根据蓄电池数量及工程要求的事故结束时直流系统最低电压得出单只蓄电池截止电压。

对事故负荷进行阶梯化统计，首先选择最小容量极板的Kt系数表再同时根据第2 节中介绍的计算方法，得出第一次容量计算结果，然后判断由此容量极板构成的蓄电池中是否有满足要求的型号，若有，则得出计算及选型结果；若没有，则选用大一级极板的Kt系数表再次计算。重复以上过程直至找出满足要求的蓄电池型号，自动计算流程如图2 所示。