貴州電網(wǎng)公司六盤水供電局 黃 力 寧 楠深圳市廣明科技有限公司 劉維波

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一種新型提高蓄電池內(nèi)阻測(cè)量精度的方法

貴州電網(wǎng)公司六盤水供電局 黃 力 寧 楠
深圳市廣明科技有限公司 劉維波

【摘要】近年隨著閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱閥控蓄電池電池）在電力系統(tǒng)的廣泛使用，由蓄電池故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成著火、全站停電。閥控蓄電池由于特殊的閥控式密封結(jié)構(gòu)，使得我們無法準(zhǔn)確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護(hù)”的這一優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電池運(yùn)行管理中的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。本文就目前除了核對(duì)性放電、測(cè)端電壓等常規(guī)維護(hù)檢測(cè)手段外，探討一些新的在線檢測(cè)手段和方法，目的是提高蓄電池在線檢測(cè)的準(zhǔn)確性和提前發(fā)現(xiàn)失效電池，從而提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

【關(guān)鍵詞】蓄電池在線檢測(cè)；蓄電池內(nèi)阻；測(cè)量計(jì)算方法

1 引言

隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，電網(wǎng)自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)變電站直流電源的供電可靠性要求越來越高，而變電站直流電源的可靠性又是靠蓄電池組來保證的，所以蓄電池在運(yùn)行中的在線維護(hù)和檢測(cè)就顯得尤為重要了。近年閥控式密封鉛酸蓄電池（以下簡(jiǎn)稱閥控蓄電池電池）在電力系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，而由蓄電池故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生，甚至造成著火、全站停電的嚴(yán)重后果。由于閥控蓄電池的特殊密封式結(jié)構(gòu)，使得我們無法準(zhǔn)確掌握蓄電池的健康狀況，其“免維護(hù)”的這一優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電池運(yùn)行管理中的缺點(diǎn)和難點(diǎn)。在提高電池性能，減少維護(hù)工作量的同時(shí)，如何快捷有效地檢測(cè)出早期失效電池并預(yù)測(cè)蓄電池性能變化趨勢(shì)已成為電池運(yùn)行管理的新課題。本文將分析如何在線準(zhǔn)確的測(cè)量蓄電池內(nèi)阻，探討目前除了核對(duì)性放電、測(cè)端電壓等常規(guī)維護(hù)檢測(cè)手段外的檢測(cè)新手段和方法，目的是提高蓄電池在線檢測(cè)的準(zhǔn)確性和提前發(fā)現(xiàn)失效電池，從而提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2 在線測(cè)量?jī)?nèi)阻的基本思路

在線測(cè)量?jī)?nèi)阻，需要在每只蓄電池上安裝測(cè)量模塊，通過強(qiáng)大的硬件和特有的軟件算法來實(shí)現(xiàn)，在每只蓄電池上安裝測(cè)量模塊能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。模塊本身不需要外部電源，所有模塊電源均從被測(cè)量蓄電池上取得，這就要求模塊靜態(tài)時(shí)要有非常低的功耗，同時(shí)測(cè)量時(shí)間要足夠短，電流足夠小，這樣才能保證內(nèi)阻的測(cè)量不影響蓄電池的正常運(yùn)行。

3 具體實(shí)現(xiàn)方案

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

蓄電池內(nèi)阻測(cè)量模塊采用ARM+DSP雙內(nèi)核MPU作為實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量參數(shù)采集計(jì)算、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ艿暮诵?。MPU通過PFGA連接到4片高速ADC芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集功能；裝置內(nèi)部具有大容量的DDR RAM用于存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)，所采集數(shù)據(jù)經(jīng)由DSP計(jì)算得出各電能質(zhì)量參數(shù)，并最終存儲(chǔ)在FLASH，或擴(kuò)展的存儲(chǔ)卡中。

測(cè)量模塊指安裝在蓄電池監(jiān)測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)記錄裝置。監(jiān)測(cè)裝置具有蓄電池參數(shù)采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

測(cè)量模塊功能框圖如下：

測(cè)量模塊功能框圖

為保證采樣的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，裝置采樣采用DSP芯片內(nèi)部自帶的高速增強(qiáng)型EDMA技術(shù)，可通過巧妙的設(shè)置EDMA參數(shù)快速產(chǎn)生矩陣轉(zhuǎn)置，大幅度提高裝置運(yùn)行效率。通過測(cè)試該硬件結(jié)構(gòu)具有功耗低，測(cè)量速度快，測(cè)量精度高等特點(diǎn)。

3.2 軟件算法

3.2.1 電流的測(cè)量計(jì)算

蓄電池內(nèi)阻測(cè)量算法，開始采用6A電流放電測(cè)量法對(duì)蓄電池進(jìn)行無損測(cè)試。但是，裝置直接取樣時(shí)容易受到硬件噪聲的干擾，信號(hào)的采集與傳輸過程中，不可避免會(huì)受到大量噪聲信號(hào)的干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏離正確值，因此本算法增加了小波提取直流有效分量，利用基于小波變換的維納濾波去除噪聲的目的，采用Donoho的硬閾值和軟閾值去噪方法，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，取得了較好的效果。

具體實(shí)現(xiàn)方法可采用Mallat迭代法實(shí)現(xiàn)小波計(jì)算，根據(jù)Mallat基本思想，假定采樣信號(hào)為f(t)∈L2(R)，在分辨率為下離散逼近，其中為小波算子，則在分辨率下離散的逼近可以通過數(shù)字濾波器對(duì)濾波得到。

3.2.2 電壓的測(cè)量計(jì)算

對(duì)于電壓的測(cè)量可以利用傅里葉變換計(jì)直流分量，從而直接去除了高頻分量，相比傳統(tǒng)的直流平均法，提高了計(jì)算精確度和準(zhǔn)確性，假設(shè)一個(gè)周期函數(shù)，只要其滿足狄里赫利理論，則此周期函數(shù)可分解為無窮多個(gè)周期函數(shù)之和，即包含基波和無數(shù)高次諧波之和的三角級(jí)數(shù)，如下式所示：

4 結(jié)束語

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)證明，采用上述硬件結(jié)構(gòu)和計(jì)算方法，使暫態(tài)直流小電流通過待測(cè)蓄電池和與其串聯(lián)的對(duì)比電阻，分別測(cè)量這個(gè)小電流在蓄電池等效內(nèi)阻和對(duì)比電阻上的消耗電量進(jìn)行對(duì)比，并精確求出蓄電池的真實(shí)內(nèi)阻值。該方法具有抗干擾性強(qiáng)、重復(fù)精度高、實(shí)時(shí)性和安全性高等特點(diǎn)。

黃力（1971—），男，從事變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)設(shè)備、直流電源等設(shè)備檢修工作。

寧楠（1976—），男，高級(jí)工程師，從事繼電保護(hù)、自動(dòng)化、直流設(shè)備和系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維護(hù)和技術(shù)管理等工作。

劉維波（1988—），男，深圳市廣明科技有限公司研發(fā)部負(fù)責(zé)人，軟、硬件工程師。

作者簡(jiǎn)介：