交流放電法內阻測量技術及其在蓄電池在線監測系統中的應用
日期：
2021-03-25
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? ? ? ?文章介紹了蓄電池在線監測及狀態評估，對蓄電池內阻及其影響因素進行了分析，介紹了傳統的直流放電法、交流注入法蓄電池內阻測量技術，分析了交流放電法蓄電池內阻測量技術的原理及其特點。
一、引言
? ? ? ?蓄電池作為直流電源系統的核心組成部分，起著儲備電能、應付電網異常和特殊工作情況、維持系統正常運轉的關鍵作用。當前，蓄電池在線監測及狀態評估逐漸被人們所重視，在電力，通信等行業應用越來越廣泛，然而，蓄電池在線監測及狀態評估所采用關鍵技術—內阻測量技術，并不被人們所了解，還存在模糊的認識。
二、蓄電池狀態在線評估
? ? ? ?目前對蓄電池（落后）狀態在線評估有浮充電壓監測法和蓄電池內阻監測法。浮充電壓監測法過去曾廣泛采用，但是理論分析和在大量實驗證明，浮充電壓與蓄電池的（落后）狀態及預計使用壽命無關，因此現在已不在用于對蓄電池的狀態進行評估。理論分析的大量實驗證明，蓄電池（落后）狀態及預計使用壽命與其內阻具有密切的關系，目前國內外使用的蓄電池監測設備及蓄電池狀態分析設備都是蓄電池內阻為主要指標，結合蓄電池內阻的變化速率及歷史數據，建立專家系統，對蓄電池（落后）狀態進行在線評估，預計其使用壽命。
? ? ? ?電站蓄電池往往采用大容量蓄電池，其內阻及其微小，為幾十到數百微歐，甚至接頭的堅固的松緊程度都會對測量結果不影響，并且蓄電池在線工作是因為充電裝置產生一定的紋波干擾，因而傳統的電阻測量技術難以達到要求，應采用微電阻測量技術進行蓄電池內阻測量以對蓄電池內阻微歐級這樣微小的變化做出的反映。
三、影響蓄電池內阻的因素
? ? ? ?蓄電池的落后程度：隨著蓄電池使用時間的增加，由于電池失水、極板及連接條的腐蝕、極板的硫酸化、極板的變形及活性物質的脫落等因素，造成蓄電池容量減小，蓄電池的內阻逐漸蠻大。
? ? ? ?蓄電池的荷電量：同一只蓄電池，放電程度不同，由于蓄電池電解液深度、電極表面反應物質的厚度、電極表面的孔隙率明顯不同，而使蓄電池的內阻差異很大。放電程度越深，蓄電池的內阻越大。因而在對蓄電池落后狀態進行評估時，同一生產廠家同一型號的蓄電池應建立統一的內阻標準，應將電池充滿電后再進行內阻測量，對照標準對蓄電池落后狀態進行評估，如果未充滿電，由于無法區分是蓄電池落后狀態引起的內阻增加，還是蓄電池荷電狀態引起的內阻增加，而使評估失去意義。
? ? ? ?測量信號頻率：目前許多蓄電池內阻測量實際上測的是蓄電池的阻抗，而蓄電池并非純電阻特性，還包含電容，因而其阻抗大小和測量信號頻率有關，使蓄電池內阻測量結果不具有客觀性。 為使蓄電池內阻測量結果具有客觀性，應根據測量信號電流和電壓的相位關系，用解析的方法去除蓄電池電容對測量結果的影響，使測量結果和測量信號頻率無關，即在任何測量信號頻率下。
? ? ? ?測量時間和測量電流大�。涸诓捎幂^大測量電流的情況下，在施加測量信號和關閉測量信號的瞬間，由于極化和建立和穩定是個變化的過程，不同的測量電流，不同的測量時間，極化是不同的，使蓄電池內阻測量結果不具有客觀性。為使蓄電池內阻測量結果具有客觀性，應盡量用較小的信號電流進行內阻測量，根據實驗，測量電流應≤0.05C10，其中C10為10小時放電率下蓄電池的容量。使內阻測量結果與測量時間及測量電流大小無關。
四、交流放電法蓄電池的內阻測量技術
? ? ? ?交流放電法蓄電池測量技術，是在交流注入法蓄電池內阻測量技術的基礎上的更進一步發展，該方法綜合了交流注入法和直流放電法的優點。
? ? ? ?交流放電法蓄電池內阻測量的特點：
? ? ? ?安全可靠。蓄電池工作主回活、路不接入任何器件，測量回路設計有10KΩ限流電阻和保險管，測量回路為高阻設計，互不影響，可以在蓄電池在線工作時更換蓄電池監測設備。
? ? ? ?放電電流小，對蓄電池無損害。放電電流為0.01C10-0.05C10，不對蓄電池產生沖擊，不會造成柵板變形及活性物質脫落，對蓄電池壽命無影響。
? ? ? ?抗干擾性強，適應于對工作中的蓄電池進行實時在線監測。采用可編程帶通濾波器進行濾波，并數字信號處理技術對信號進行處理，有效地消除了直流充電裝置紋波對測量的影響，具有很好的搞干擾性能，適應于對工作中的蓄電池進行實時在線監測。
? ? ? ?測試精度高，狀態評估和奉命預測準確。帶通濾波器+多級高精度運算放大器+數字信號處理，使蓄電池內阻測試精度遠高于傳統的直流放電法和交流注入法蓄電池內阻測試技術。準確的蓄電池狀態在線評估及壽命預測要求對蓄電池內阻微歐級這樣微小的變化做出的反映，蓄電池內阻在線測試精度要在2%以內，重復精度在1%以內，目前傳統的直流放電法和交流注入法是無法達到的測試結果是蓄電池的真實內阻和測量時間、信號頻率、測試電流大小無關，具有客觀性，也便于數據的橫向比較。
