專利名稱：一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術及后備式閥控式密封鉛酸蓄電池管理技術在電力直流電源系統中的應用，特別是一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法及系統。
背景技術：
直流系統是應用于水力、火力發電廠和各類變電站等，為信號設備、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設備。直流系統是一個獨立的電源，其不受發電機、廠用電及系統運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源——蓄電池繼續提供直流電源的重要設備。其中，蓄電池是直流電源中極其重要的一部分，因此，對蓄電池進行日常的維護便顯得十分重要。閥控式密封鉛酸蓄電池由于具有體積小、重量輕、放電性能高維護量小等特點，普遍應用于電力系統直流電源中。在對閥控式密封鉛酸電池進行維護時，通常是針對閥控式密封鉛酸蓄電池的某項性能，如電壓或內阻。我們知道，閥控式密封鉛酸蓄電池有三種工作狀態，即浮充、均充及放電狀態，在大部分時間中閥控式密封鉛酸蓄電池都是處于浮充狀態，因此，對閥控式密封鉛酸蓄電池在浮充狀態時進行管理就顯得十分重要。但在一般的維護中，并未對浮充狀態進行管理，或者管理過于簡單，而這些維護對提高蓄電池的壽命有明顯的影響。在日常及季度維護時，需要對閥控式密封鉛酸蓄電池室內的環境溫度進行多點測量，當其溫度在15_25°C以外時必須調節環境溫度，或對浮充電壓進行溫度補償。但溫度采集一般具有誤差，并且溫度補償系統難以明確確定。除此之外，一般的維護無法進行生命周期管理進而延長電池組使用壽命
發明內容
為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法及系統，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，根據采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節，使浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池出廠規定的浮充電流值以下，從而避免溫度補償的不確定性；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，有效地對鉛酸蓄電池組的壽命進行管理；通過對單節電池電壓在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態和放電狀態時進行比對，對單節電池電壓變化大于界限值的電池進行報警，提前預防單節電池存在內阻增大或性能下降的風險。本發明解決其問題所采用的技術方案是:
一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，包括以下步驟:
步驟A，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下；
步驟B，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組帶載放電，實現鉛酸蓄電池組的淺放電活化；
步驟C，對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于步驟A中浮充狀態與步驟B中放電狀態時的電壓變化與規定界限值的大小，并對變化值超出界限值的單節電池進行預警。進一步，所述步驟A包括以下步驟:
步驟A I，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，對鉛酸蓄電池組的浮充電流進行精確采
集;
步驟A 2，對比步驟A I所采集的浮充電流與鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值大
小;
步驟A 3，若步驟A I所采集的浮充電流大于或等于鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值時，則調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。進一步，所述步驟B中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，包括定期自動調節方式和主動調節方式。進一步，所述步驟C包括以下步驟:
步驟C I，采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟A所述浮充狀態時的單節電池電 壓；
步驟C 2，采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟B所述帶載放電狀態時的單節電池電壓；
步驟C 3，對步驟C I和步驟C 2中采集的鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓進行比對，并判斷其與規定界限值的大小；
步驟C 4，當步驟C 3中所述單節電池的電壓變化大于規定界限值時，對此單節電池
進行預警。一種使用上述方法的鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，還包括:
電池組采集單元，用于高精度采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；
單電壓采集單元，用于高精度采集鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；
蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用于接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數據并對充電機電壓進行精確調控。進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包含有電流調節單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，用于限制浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。
進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包含有電壓調節單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，用于定期使鉛酸蓄電池組帶載放電。進一步，所述蓄電池管理控制單元進一步包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態和放電狀態時的電壓變化范圍與規定界限值的大小并對變化范圍超出規定界限值的單節電池進行預警。
本發明的有益效果是:
本發明采用一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法及系統，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，根據采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節，使浮充電流的大小保持在蓄電池出廠規定的浮充電流值以下，從而省去了現有大部分浮充控制方案里的溫度補償，因為溫度采集往往不準確，且溫度補償系數難以準確確定；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，對蓄電池的壽命周期進行控制，有效延長鉛酸蓄電池組的壽命；通過對單節電池電壓在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態和放電狀態時進行比對，對單節電池電壓變化大于界限值的單節電池進行報警，更加準確地提前預防單節電池存在內阻增大或性能下降的風險。


下面結合附圖和實例對本發明作進一步說明。圖1是本發明所述系統結構組成框 圖2是本發明所述鉛酸蓄電池 組均浮充電時電流電壓關系圖。
具體實施例方式本發明的一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，所述方法包括以下步驟:
步驟A，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。本步驟中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，首先對鉛酸蓄電池組的浮充電流進行精確采集；其次，對比所采集的浮充電流與鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值大小，若所采集的浮充電流大于或等于鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值時，則調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。步驟B，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組帶載放電，實現鉛酸蓄電池組的淺放電活化。本步驟中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，包括定期自動調節方式和主動調節方式。步驟C，對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于步驟A中浮充狀態與步驟B中放電狀態時的電壓變化與規定界限值的大小，并對變化值超出界限值的單節電池進行預警。本步驟中，首先采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟A所述浮充狀態時的單節電池電壓；其次，采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟B所述帶載放電狀態時的單節電池電壓；第三，前兩步所采集的鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓變化范圍進行分析，并判斷其變化范圍與規定界限值的大小；第四，若所述單節電池的電壓變化范圍大于規定界限值時，對此單節電池進行預警。參照圖1所示，本發明的一種使用上述方法的鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，還包括:電池組采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；
單電壓采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接；
蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用以接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數據并對充電機電壓進行精確調控。所述蓄電池管理控制單元包含有電流調節單元、電壓調節單元和分析預警單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，電池組采集單 元精確采集的鉛酸蓄電池組的浮充電流信息通過通信總線傳遞給分析預警單元，分析預警單元對電流信息進行分析，當需要對此電流進行控制時，分析預警單元發送相應的調節信息至電流調節單元，電流調節單元對充電機的電壓進行閉環控制，從而控制浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下，這樣就省去了現有大部分浮充控制方案里的溫度補償，因為溫度采集具有誤差，且溫度補償系數難以明確確定，而通過對充電機電壓的精確調節，可以達到精確控制，提升發電廠中直流電力系統的穩定性。參照圖2所示，鉛酸蓄電池組一般處于三種工作狀態，即浮充狀態、均充狀態和放電狀態。在電力直流系統中，鉛酸蓄電池組大部分時間處于浮充狀態下，在此狀態下，系統使用鉛酸蓄電池出廠規定的單節電池浮充電壓乘以電池節數得到鉛酸蓄電池組浮充電壓對整組電池進行恒壓充電。鉛酸蓄電池充電過程是電解水的過程，化學反應式如下:2PbS04+2H20=Pb02+Pb+2H2S04,因此，長時間充電過程使鉛酸蓄電池組中的酸濃度增加，腐蝕性增強，從而降低鉛酸蓄電池組的壽命。為此，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，電壓調節單元會定期自動精確調低充電機上的電壓，當然，也可以以手動方式進行調節，使鉛酸蓄電池組進行帶載放電，并維持一段時間從而對鉛酸蓄電池組進行淺放電活化，當達到一定放電電壓后，蓄電池管理控制單元回調充電機電壓，使鉛酸蓄電池組進入充電狀態。這種主動式的控制方式，可以有效地延長鉛酸蓄電池組的壽命，從而減少企業開支。當鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，單電壓采集單元會對鉛酸蓄電池組中的每個單節電池的電壓進行精確采集，采集的數據通過通信總線傳遞至蓄電池管理控制單元用以保存。在定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組放電的過程中，單電壓采集單元同樣會對鉛酸蓄電池組中的每個單節電池的電壓進行精確采集，采集的數據通過通信總線傳遞至蓄電池管理控制單元用以保存。分析預警單元對接收到的鉛酸蓄電池組中每節單節電池在鉛酸蓄電池組處于上述兩個不同狀態下的電壓值進行分析，當某一單節電池的電壓變化大于界限值時，分析預警單元會對此單節電池進行報警，說明該單節電池存在內阻增大或性能下降風險。通過這種方式，可以精確地預防單節電池可能存在的風險，更好地保障直流電力系統的運行。以一套2V108節300Ah的鉛酸蓄電池組系統為例，充電機均充電壓為:
2.35V*108=253.8V,均充電流:0.1C10=30A,充電機浮充電壓:2.25V*108=243V，浮充電流上限確定為lmA/Ah*300Ah=300mA，定時放電周期定為168h，放電時間確定為4h，電池組放電下限電壓設置為220V，單節電池放電電壓下限設置為2V。電池跌落電壓報警值為0.15V。鉛酸蓄電池管理系統控制充電機以浮充電壓243V對電池組進行浮充，通過采集浮充電流，對充電機電壓進行微調，保證浮充電流小于300mA。控制充電機，當168小時放電周期到，則下調充電機電壓到放電下限電壓220V，當放電時間到4小時或者電池組電壓下降到220V或者任一節電池電壓下降到2V則立即停止放電，期間記錄單節電池電壓，并進行電壓跌落值比較，對大于0.15V的瞬間跌落電壓的電池進行報警。放電后進入自動均充程序，以253.8V電壓，30A電流對電池進行均充。均充結束后再次進入浮充狀態。以上所述，只是本發明的較佳實施例而已，本發明并不局限于上述實施方式，只要其以相同的手段達到本發明的技術效果， 都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下； 步驟B，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，使鉛酸蓄電池組帶載放電，實現鉛酸蓄電池組的淺放電活化； 步驟C，對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于步驟A中浮充狀態與步驟B中放電狀態時的電壓變化與規定界限值的大小，并對變化值超出界限值的單節電池進行預警。
2.根據權利要求1所述的一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，其特征在于，所述步驟A包括以下步驟: 步驟A I，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，對鉛酸蓄電池組的浮充電流進行精確采集; 步驟A 2，對比步驟A I所采集的浮充電流與鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值的大小； 步驟A 3，若步驟A I所采集的浮充電流大于或等于鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值時，則調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組浮充電流的大小保持在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。
3.根據權利要求1所述的一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，其特征在于:所述步驟B中，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，定期對充電機的電壓進行調節，包括定期自動調節方式和主動調節方式。
4.根據權利要求1所述的一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法，其特征在于，所述步驟C包括以下步驟: 步驟C I，采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟A所述浮充狀態時的單節電池電壓； 步驟C 2，采集鉛酸蓄電池組中的單節電池在步驟B所述帶載放電狀態時的單節電池電壓； 步驟C 3，對步驟C I和步驟C 2中采集的鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓進行比對，并判斷其與規定界限值的大小； 步驟C 4，當步驟C 3中所述單節電池的電壓變化大于規定界限值時，對此單節電池進行預警。
5.一種使用權利要求1所述方法的鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，包括充電機和與充電機連接的鉛酸蓄電池組，其特征在于，還包括: 電池組采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組的電流及電壓，所述電池組采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接； 單電壓采集單元，用于采集鉛酸蓄電池組中的單節電池的電壓，所述單電壓采集單元與鉛酸蓄電池組負載連接； 蓄電池管理控制單元，其輸入端與充電機電氣連接，同時其輸入端通過通信總線連接電池組采集單元和單電壓采集單元，用于接收、存儲和分析電池組采集單元和單電壓采集單元采集的電流和電壓數據并對充電機電壓進行調控。
6.根據權利要求5所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包含有電流調節單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，用于限制浮充電流的大小在鉛酸蓄電池組出廠規定的浮充電流值以下。
7.根據權利要求5或6所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包含有電壓調節單元，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，用于定期使鉛酸蓄電池組帶載放電。
8.根據權利要求7所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態和放電狀態時的電壓變化范圍與規定界限值的大小并對變化范圍超出規定界限值的單節電池進行預警。
9.根據權利要求5或6所述鉛酸蓄電池組的主動式管理系統，其特征在于:所述蓄電池管理控制單元包括分析預警單元，用于對比鉛酸蓄電池組中的單節電池在鉛酸蓄電池組分別處于浮充狀態和放電狀態時的電壓變化范圍與規定界限值的大小并對變化范圍超出規定界限值的單節電池進行預 警。
全文摘要
本發明公開了一種閥控式密封鉛酸蓄電池組的主動式管理方法及系統，在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態時，根據采集的浮充電流，對充電機的電壓進行調節，使浮充電流的大小保持在蓄電池出廠規定的浮充電流值以下，從而省去了現有浮充控制方案里的溫度補償；在鉛酸蓄電池組處于浮充狀態下，定期調低充電機電壓，使鉛酸蓄電池組處于帶載放電狀態，并維持一段時間以對電池組進行淺放電活化，對蓄電池的壽命周期進行控制，有效延長鉛酸蓄電池組的壽命；通過對單節電池電壓在蓄電池處于浮充狀態和放電狀態時進行比對，對單節電池電壓變化大于界限值的電池進行報警，更加準確地提前預防單節電池存在內阻增大或性能下降的風險。
文檔編號H02J7/00GK103227489SQ20131011267
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月2日 優先權日2013年4月2日
發明者吉慶紅, 黎蘇哲, 劉峰, 鄭永強 申請人:珠海瓦特電力設備有限公司