交流放電法內(nèi)阻測量技術(shù)及其在蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)中的應用
日期：
2021-03-25
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? ? ? ?文章介紹了蓄電池在線監(jiān)測及狀態(tài)評估，對蓄電池內(nèi)阻及其影響因素進行了分析，介紹了傳統(tǒng)的直流放電法、交流注入法蓄電池內(nèi)阻測量技術(shù)，分析了交流放電法蓄電池內(nèi)阻測量技術(shù)的原理及其特點。
一、引言
? ? ? ?蓄電池作為直流電源系統(tǒng)的核心組成部分，起著儲備電能、應付電網(wǎng)異常和特殊工作情況、維持系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵作用。當前，蓄電池在線監(jiān)測及狀態(tài)評估逐漸被人們所重視，在電力，通信等行業(yè)應用越來越廣泛，然而，蓄電池在線監(jiān)測及狀態(tài)評估所采用關(guān)鍵技術(shù)—內(nèi)阻測量技術(shù)，并不被人們所了解，還存在模糊的認識。
二、蓄電池狀態(tài)在線評估
? ? ? ?目前對蓄電池（落后）狀態(tài)在線評估有浮充電壓監(jiān)測法和蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測法。浮充電壓監(jiān)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(tài)及預計使用壽命無關(guān)，因此現(xiàn)在已不在用于對蓄電池的狀態(tài)進行評估。理論分析的大量實驗證明，蓄電池（落后）狀態(tài)及預計使用壽命與其內(nèi)阻具有密切的關(guān)系，目前國內(nèi)外使用的蓄電池監(jiān)測設(shè)備及蓄電池狀態(tài)分析設(shè)備都是蓄電池內(nèi)阻為主要指標，結(jié)合蓄電池內(nèi)阻的變化速率及歷史數(shù)據(jù)，建立專家系統(tǒng)，對蓄電池（落后）狀態(tài)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(nèi)阻及其微小，為幾十到數(shù)百微歐，甚至接頭的堅固的松緊程度都會對測量結(jié)果不影響，并且蓄電池在線工作是因為充電裝置產(chǎn)生一定的紋波干擾，因而傳統(tǒng)的電阻測量技術(shù)難以達到要求，應采用微電阻測量技術(shù)進行蓄電池內(nèi)阻測量以對蓄電池內(nèi)阻微歐級這樣微小的變化做出的反映。
三、影響蓄電池內(nèi)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(zhì)的脫落等因素，造成蓄電池容量減小，蓄電池的內(nèi)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(zhì)的厚度、電極表面的孔隙率明顯不同，而使蓄電池的內(nèi)阻差異很大。放電程度越深，蓄電池的內(nèi)阻越大。因而在對蓄電池落后狀態(tài)進行評估時，同一生產(chǎn)廠家同一型號的蓄電池應建立統(tǒng)一的內(nèi)阻標準，應將電池充滿電后再進行內(nèi)阻測量，對照標準對蓄電池落后狀態(tài)進行評估，如果未充滿電，由于無法區(qū)分是蓄電池落后狀態(tài)引起的內(nèi)阻增加，還是蓄電池荷電狀態(tài)引起的內(nèi)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(nèi)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(guān)，使蓄電池內(nèi)阻測量結(jié)果不具有客觀性。 為使蓄電池內(nèi)阻測量結(jié)果具有客觀性，應根據(jù)測量信號電流和電壓的相位關(guān)系，用解析的方法去除蓄電池電容對測量結(jié)果的影響，使測量結(jié)果和測量信號頻率無關(guān)，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(guān)閉測量信號的瞬間，由于極化和建立和穩(wěn)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(nèi)阻測量結(jié)果不具有客觀性。為使蓄電池內(nèi)阻測量結(jié)果具有客觀性，應盡量用較小的信號電流進行內(nèi)阻測量，根據(jù)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(nèi)阻測量結(jié)果與測量時間及測量電流大小無關(guān)。
四、交流放電法蓄電池的內(nèi)阻測量技術(shù)
? ? ? ?交流放電法蓄電池測量技術(shù)，是在交流注入法蓄電池內(nèi)阻測量技術(shù)的基礎(chǔ)上的更進一步發(fā)展，該方法綜合了交流注入法和直流放電法的優(yōu)點。
? ? ? ?交流放電法蓄電池內(nèi)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(shè)計有10KΩ限流電阻和保險管，測量回路為高阻設(shè)計，互不影響，可以在蓄電池在線工作時更換蓄電池監(jiān)測設(shè)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(chǎn)生沖擊，不會造成柵板變形及活性物質(zhì)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(jiān)測。采用可編程帶通濾波器進行濾波，并數(shù)字信號處理技術(shù)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(jiān)測。
? ? ? ?測試精度高，狀態(tài)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(shù)字信號處理，使蓄電池內(nèi)阻測試精度遠高于傳統(tǒng)的直流放電法和交流注入法蓄電池內(nèi)阻測試技術(shù)。準確的蓄電池狀態(tài)在線評估及壽命預測要求對蓄電池內(nèi)阻微歐級這樣微小的變化做出的反映，蓄電池內(nèi)阻在線測試精度要在2%以內(nèi)，重復精度在1%以內(nèi)，目前傳統(tǒng)的直流放電法和交流注入法是無法達到的測試結(jié)果是蓄電池的真實內(nèi)阻和測量時間、信號頻率、測試電流大小無關(guān)，具有客觀性，也便于數(shù)據(jù)的橫向比較。
