FXJ-22電池內阻巡檢裝置

目前，發電廠、變電站廣泛使用蓄電池組作為直流系統的備用電源。起著儲備電能，保證電力系統正常運轉的關鍵作用。因此蓄電池組一旦出現問題，造成的后果往往很嚴重，甚至會造成災難性的后果。

大量的統計表明，蓄電池組故障絕大多數并不是整個蓄電池組的全部電池問題，而只是其中個別蓄電池性能劣化或連接處接觸不良等原因形成的。如果能在線實時地監測到整個蓄電池組中每一塊蓄電池的運行狀態和性能，并在其性能劣化前發現異常并及處理，就可以預防因蓄電池組故障繼而引發系統運行事故。提高供電系統的可靠性和安全性。

目前廣泛使用的蓄電池巡檢裝置，主要是對蓄電池端電壓進行監測，但這種監測對于供電系統的可靠性、安全性所起的作用十分有限。究其原因是：即便是性能很差的蓄電池在浮充狀態時，端電壓的變化并不明顯，而等到蓄電池放電時發現異常，往往為時已晚。從上世紀七十年代以來，國際上一些知名的公司和專家，通過深入地研究和探討，發現通過測試蓄電池的內阻可以較好的判斷蓄電池的性能，及時發現性能劣化的電池，從而有效預防因蓄電池組故障繼而引發系統運行事故。
我公司研制的FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）采用了國際上先進的數字鎖相檢測技術，可以在強干擾環境下實時、準確檢測電池組內阻。在準確性、抗干擾性、現場安裝便捷性等各方面都有突出的特點，有很高的性價比。

1 對蓄電池組各單體電池性能進行在線監測的意義

雖然表征蓄電池性能的指標很多，比如額定容量、電池電動勢、電池比能量、溫度適應性、使用壽命、儲存性能等等，但從備用電源系統角度講，主要是指蓄電池在特定工況下的“剩余容量”，也就是蓄電池實際可對負載供電的能力（電流×時間）。比如某一標稱容量的蓄電池，經充電程序完成后處于浮充工況下，“剩余容量”達不到標稱容量，或某蓄電池經放電后，“剩余容量”小于應剩容量，則此蓄電池肯定是性能劣化。

目前廣泛使用的電池巡檢儀主要是能夠發現蓄電池短路、斷路和端電壓異常等狀況，但對蓄電池容量下降很難發現。隨著人們對閥控式密封鉛酸電池研究的深入，發現蓄電池內阻是衡量電池好壞的一個重要指標。在蓄電池性能逐漸劣化時，其內阻變化可以及時反映出來，而端電壓的反應要滯后相當一段時間。因此內阻檢測成為電池維護一個重要手段。

理論和實踐證明，蓄電池的內阻與蓄電池的“剩余容量”有較好的相關性，是目前最有效的蓄電池性能監測手段。至于蓄電池端電壓監測只能用做蓄電池運行狀態的參考，不能作為判定蓄電池性能的依據，比如在浮充狀態下，性能差別很大的蓄電池，其端電壓差別并不明顯，甚至有的性能劣化的蓄電池的端電壓還高于正常蓄電池。

對在線運行的蓄電池進行實時性能監測，具有重要的現實意義。主要表現在以下幾方面。

1.1 可延長整組蓄電池的壽命

以目前普遍采用的閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA 蓄電池）為例，雖然被稱為免維護蓄電池，不同品牌的蓄電池生產廠家標稱壽命大多在十幾年，而實上，真正使用時既不能不維護，也未見使用十年以上還能保持正常容量的報道這倒不見得是蓄電池的質量問題，多數情況是由于蓄電池的運行條件，尤其是充放電狀態所造成的。整組蓄電池充電的特性是，如蓄電池組內有一個或幾個內阻變大的劣化蓄電池，其容量必然變小，充電設備給蓄電池組充電時，劣化蓄電池因容量小，將很快充滿，充電設備會誤判斷整組蓄電池已充滿而轉為浮充狀態，以恒定電壓和小電流對蓄電池組充電，其余性能正常的蓄電池不可能充滿，而蓄電池組將以劣化蓄電池的容量為依據進行充放電，經多次充放電的惡性循環，整組蓄電池的容量將不斷下降，蓄電池壽命縮短。如能及時發現性能劣化的蓄電池并進行處理，使蓄電池組始終處于正常的運行工況下，則能明顯延長蓄電池組的壽命。有報道說，進行科學管理的蓄電池，其使用壽命可成倍延長。

1.2 提高蓄電池組供電系統的可靠性與安全性

蓄電池組的放電電流或放電時間小于預期指標，往往會引發一些意外的不良后果，甚至造成災難性后果。大量的統計表明，造成這些后果的原因大多數是由于蓄電池組中個別蓄電池的性能劣化所引發，而并不是整組蓄電池的問題；“FXJ-22 電池內阻巡檢裝置”通過實時監測每塊蓄電池的性能，及時發現蓄電池組中個別性能劣化的電池并發出告警，以便維護部門及時采取措施。可極大提升蓄電池供電系統的可靠性和安全性。

2 蓄電池性能測試的幾種主要方法及特點

2.1 目前已被應用的幾種蓄電池性能檢測方法

2.1.1 核對性放電法測內阻

將完成充電過程的蓄電池離線，以0.1C 恒定電流使蓄電池放電數小時，測電池端電壓與廠家提供的蓄電池放電特性曲線對照剩余容量；或放電至廠家規定的終止電壓值，放電時間×恒定電流=蓄電池容量。

該方式的主要問題是需要將電池組退出運行狀態再進行測量，不能在線監測。

2.1.2 大電流放電法測內阻

使被測電池以30～70A 電流放電3.25 秒，測量斷電瞬間電壓差△V 與電流值I 的比值計算出蓄電池的內阻 R 內阻=△V/I。

 該方式需要向電池進行大電流放電，對電池壽命是否有一定的影響目前還有爭議。

2.1.3 交流信號注入法測內阻

向被測電池注入恒流交流信號，在電池正負電極端測量與注入信號同相位的交流信號，通過計算可以得到蓄電池的等效內阻。該方式不會對電池產生損傷并可以進行在線監測。我公司研制的FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）既采用了這種方法。

3. FXJ-22 電池內阻巡檢裝置（模塊）性能介紹

3.1  環境參數
環境溫度： -10 ℃ ---- +55 ℃
大氣壓力：  80 --- 110Kpa。
相對濕度：  不大于90％（25℃）。
3.2  性能和特點 
采用AVR單片機，運算速度快，可靠性高。
使用軟件看門狗和BOD掉電檢測，可極大的提高系統的穩定性及可靠性。
采用專用芯片,測量精度高、抗干擾性能優異。
3．3  技術數據
端電壓/內阻檢測量程：2V/10mΩ；12V/50mΩ。 （跳線設定）
電壓檢測精度：≦滿量程±0.2 % 
內阻檢測精度：≦滿量程±5 %   
隔離電壓：3000VDC（通訊、輸入隔離）　
通信接口：RS485,1位起始位+8位數據位+1位停止位
通信速率：9600bps
通信方式：問答式
通訊規約: 采用MODBUS RTU規約,規約詳情參見附件2.
通信間隔時間：>200mS
電源:DC 90----260V 紋波系數不大于5%.
 

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