铅酸双登蓄电池在线监测增强供电系统可用性

双登蓄电池运行参数包括蓄电池的单体电压、电池组电压、电流和环境温度等参数。目前,对于这些参数的测量主要依靠人工定期巡检和在线式电压检测仪来完成。电压、电流和环境温度是蓄电池的运行参数指标,也是蓄电池稳定运行的最基本的保障。恶劣的运行环境将大大缩短蓄电池的使用寿命,加大蓄电池的安全隐患。环境温度过高,会加速蓄电池失水,造成蓄电池失效加速。在35℃时运行蓄电池的劣化将加速一倍;在【55℃】时,对于蓄电池浮充一个月所造成的劣化相当于在25℃时浮充一年的等级。同样,过高的充电电压也将大大加速蓄电池的劣化速度。当充电电压或环境温度过低时,蓄电池的容量饱和度很难达到【100%】,也直接体现为蓄电池放电容量不足。过放电对于蓄电池的损害是非常大的。对于串联使用的蓄电池组,由于蓄电池个体之间的差异,放电过程中不同蓄电池达到终止电压的时间差异很大。电池组中的某些劣化蓄电池达到放电终止电压的时间往往大大提前于其他蓄电池。以电池组电压为单位计算放电终止电压,易造成蓄电池组中部分劣化蓄电池过放电甚至是深度过放电,加速蓄电池组中故障蓄电池的出现。放电过程中,当电池组中出现达到终止电压的单体蓄电池时应停止放电,而不是以电池组电压为参考标准。

关于双登蓄电池的阻抗和电导的区别一直以来有一定的争论。国际电工学会对于蓄电池的阻抗和电导的测试方法进行了如下的定义:将已知频率的恒定电流注入到蓄电池,通过对蓄电池端电压反馈进行测试,获得的数据为蓄电池的阻抗;将已知频率和振幅的交流电压加到蓄电池的两端,测量所产生的电流,获得的数据为双登蓄电池的电导。即通过施加恒流信号,测试蓄电池电压反馈的方法为阻抗测试法;通过施加恒压信号,测试蓄电池电流反馈的方法为电导测试法。经过对于目前世界市场主流的蓄电池测试设备分析和比较,以MIDTRONIC、BTECH、GRANDPOWER等为代表的主流蓄电池监控设备生产厂家均采用恒流方式进行蓄电池的阻抗测试。也就是说,市场上主流的蓄电池阻抗测试设备,不管显示的是蓄电池的阻抗或是电导,实际上都是基于国际电工学会定义的蓄电池阻抗测试方法实现的。因此,目前对于阻抗/电导的提法,主要针对于采用直流大电流放电法测量蓄电池内阻而提出的。蓄电池的阻抗/电导测试的实质是针对于蓄电池在一定频率下复频阻抗的测量,除了应体现蓄电池内阻的欧姆内阻之外,还要综合考虑蓄电池的极化内阻等复频阻抗。在很多研究方法中[3],采用图5作为电池阻抗分析的等效电路。从等效电路,能够看出对于蓄电池进行复频阻抗综合分析而不是单纯的内阻分析的必要性。

阻抗测试技术虽然被大多数人认可,但是在产品化的过程中也存在一些不足。通过对于目前市场中的蓄电池阻抗的监测设备的综合分析。我们也发现了一些问题:

　　①各厂家设备测量出的参数不相同。由于各厂家采用的信号频率存在差异,采用不同厂家的设备测量相同状态下的蓄电池时,显示的内阻值不相同,甚至存在较大的差异;

　　②阻抗数据非常抽象,需要使用者具有一定的专业知识才能进行判断。很少有厂家能够提供严谨、完整的判断标准;

　　③部分厂家的测试结果与蓄电池实际容量劣化状态的相关性差。由于缺乏有效的界定标准,很难判断某些设备阻抗数据的真实性。

针对以上问题,将在线阻抗测试与蓄电池运行数据结合在一起就可以有效地实现供电系统中备用储能单元的故障预测,从而实现提高供电系统可用性。

　　①将线阻抗测试与蓄电池运行数据结合作为故障蓄电池的快速检测方法,有效的测试设备应该能够准确检知蓄电池组中的严重劣化蓄电池;

　　②当蓄电池处于早期劣化状态时,其阻抗的变化率将大大提高。通过连续、有效地监控能够发现蓄电池组中的早期劣化蓄电池;

　　③蓄电池的阻抗和容量的关系是离散相关的。有效的阻抗测试设备提供的阻抗数据,对于早期劣化蓄电池识别的准确性应该能达到80%以上;

最新的电池单体内阻监测系统成本大幅下降,当然不同厂家的不同系统的投资回报有一定差异,但是不少性能优异的厂家,其ROI已经降到1.5～3年(按简单回本期计算),部分系统已经降低到1.5～2年回报,已完全具备大规模应用的条件。