模塊化可并網(wǎng)的能量回饋式蓄電池在線核容系統(tǒng) BMCS-15K
一、產(chǎn)品技術(shù)背景
在電網(wǎng)變電站中，對(duì)于直流蓄電池組狀態(tài)的判斷主要依賴于人工周期性的放電測(cè)試，通過年度的核對(duì)性放電，確定電池組容量是否在標(biāo)稱容量的80%以上，核查容量不足的電池；通過季度的帶載放電，核查電池的開路現(xiàn)象。變電站的電池組普遍配置了以電壓監(jiān)測(cè)為主的蓄電池在線監(jiān)測(cè)，但對(duì)于運(yùn)行中電池狀態(tài)的判斷毫無作用。
目前的核對(duì)性放電，時(shí)間長(zhǎng)，基本上采用電阻性負(fù)載，電池組的放電轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)，放電時(shí)必須有人在現(xiàn)場(chǎng)，蓄電池室必須開啟通風(fēng)。在目前電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)展的情況下，電網(wǎng)檢修部門已經(jīng)沒有足夠的人員開展此項(xiàng)工作，核對(duì)性放電工作已經(jīng)開始外包。
在智能電網(wǎng)的推動(dòng)下，電網(wǎng)設(shè)備的智能運(yùn)檢已經(jīng)在逐步推進(jìn)。蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了發(fā)展，不同與以往的技術(shù)思路，我們已經(jīng)研發(fā)了蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)（或者健康維護(hù)系統(tǒng)），集合電池在線測(cè)量、性能維護(hù)、故障診斷和續(xù)流保護(hù)功能，真正實(shí)現(xiàn)了直流蓄電池組的無憂運(yùn)行。通過電力信息網(wǎng)絡(luò)，在電網(wǎng)公司變電站輔助一體化監(jiān)控系統(tǒng)的推動(dòng)下，構(gòu)建了電池組遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，使得對(duì)于蓄電池組的遠(yuǎn)程操作和維護(hù)成為可能。
為實(shí)現(xiàn)我公司的蓄電池在線維護(hù)系統(tǒng)的全面功能，我公司研制的模塊化可并網(wǎng)的能量回饋式蓄電池在線核容系統(tǒng) ，以保證遠(yuǎn)程操作的安全行和可靠性。
二、運(yùn)行及保護(hù)方案
（一）定期電池維護(hù)
監(jiān)測(cè)主機(jī)按照預(yù)設(shè)的維護(hù)間隔，自動(dòng)執(zhí)行電池定期維護(hù)計(jì)劃。每次放電容量為蓄電池組的20%。在電池放電過程中，監(jiān)測(cè)主機(jī)采集電池的放電電流、單體電壓，電池組電壓。并使用內(nèi)置算法，計(jì)算單體電池的動(dòng)態(tài)電阻，估算蓄電池健康度及剩余備電時(shí)間，生成電池分析報(bào)告。
1.定期維護(hù)操作開始，監(jiān)測(cè)主機(jī)向ATS發(fā)出命令，ATS設(shè)備分閘，并向主機(jī)反饋位置信號(hào)，交流斷電。
2.監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出接觸器合閘命令，逆變器接入交流系統(tǒng)。
3.監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出逆變器并網(wǎng)指令，逆變器并網(wǎng)。
4.監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出蓄電池維護(hù)性放電命令，逆變器按照預(yù)設(shè)功率開始向交流系統(tǒng)輸送有功功率，蓄電池維護(hù)性放電開始。
5.放電過程中，監(jiān)測(cè)主機(jī)通過電池模塊，監(jiān)測(cè)電池放電狀態(tài)，計(jì)算所需數(shù)據(jù)，用于生成維護(hù)報(bào)告。同時(shí)監(jiān)測(cè)主機(jī)監(jiān)視交流系統(tǒng)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)交流電網(wǎng)失電，立即終止維護(hù)性放電任務(wù)。
6.監(jiān)測(cè)主機(jī)監(jiān)測(cè)到蓄電池放電至預(yù)設(shè)容量后，向逆變器發(fā)出維護(hù)性放電完成命令，逆變器停止逆變，進(jìn)入空閑狀態(tài)。
7.監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出接觸器分閘命令，逆變器脫離電網(wǎng)。
8.監(jiān)測(cè)主機(jī)發(fā)出ATS合閘命令，交流系統(tǒng)恢復(fù)正常，系統(tǒng)進(jìn)入正常狀態(tài)，監(jiān)測(cè)主機(jī)生成維護(hù)報(bào)告并保存，維護(hù)性放電完成。
（二）核容性放電
與維護(hù)性放電的操作基本一致，不同之處在于一是為符合國(guó)網(wǎng)規(guī)定，放電功率更大，放電的深度更深。二是核容性放電，一般位于運(yùn)檢間隙，放電的開始時(shí)間一般采用手動(dòng)控制。
（三）運(yùn)行保護(hù)機(jī)制
直流系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)接觸器1處于閉合狀態(tài)，整個(gè)充電、放電管理系統(tǒng)均被旁路，不起任何作用，直流系統(tǒng)維持固有充電、放電模式。需要對(duì)蓄電池進(jìn)行放電時(shí)，自動(dòng)接觸器1處于斷開狀態(tài)（軟硬件邏輯閉鎖，只可能通知斷開其中一個(gè)開關(guān)，保證一個(gè)變電站只有一套蓄電池組進(jìn)行在線放電）后，由雙組放電切換裝置需要在線放電的蓄電池組接入逆變放電裝置，形成放電回路。放電完畢后，由充電機(jī)對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，充電完成后，自動(dòng)接觸器1自動(dòng)閉合，直流系統(tǒng)正常對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充，恢復(fù)固有連接模式。
在充電、放電過程中，備用蓄電池始終保持對(duì)直流系統(tǒng)的無間斷放電能力，保障了直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
在遠(yuǎn)程充放電過程中，母聯(lián)刀閘開關(guān)始終處于打開狀態(tài)，在任意一組蓄電池組在線充放電時(shí)，通過“電池組及雙向電源互為備份切換裝置”將放電蓄電池組的能量通過“雙向AC/DC”輸送到市電端進(jìn)行保護(hù)。如：組1放電時(shí)，“電池組及雙向電源互為備份切換裝置”自動(dòng)輸出至市電端，保障電池組2對(duì)市電進(jìn)行備份。
三、后臺(tái)軟件功能
1.配合監(jiān)測(cè)主機(jī)實(shí)現(xiàn)維護(hù)性放電和核容放電的任務(wù)。
2.在主界面上適時(shí)顯示蓄電池運(yùn)行的狀態(tài)、健康度、備電時(shí)間等信息。
3.通過查詢的方式，讀取監(jiān)測(cè)主機(jī)的監(jiān)測(cè)記錄，各種報(bào)告。
4.預(yù)警蓄電池的相關(guān)信息，提醒運(yùn)維人員關(guān)注。
四、解決目前問題
電池組正負(fù)極都要拆卸，操作不當(dāng)可能引起短路事故；
系統(tǒng)少了一組備用電池，另一組電池質(zhì)量尚不清楚，系統(tǒng)癱瘓風(fēng)險(xiǎn)大；
放電后兩組電池存在較大電壓差，并聯(lián)恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生巨大火花；
電池電能全部通過假負(fù)載散熱消耗，熱源的存在是個(gè)不安全因數(shù)；
浪費(fèi)電池儲(chǔ)能，浪費(fèi)空調(diào)制冷電能，破壞電池和設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境；
充放電時(shí)間長(zhǎng)，需要維護(hù)人員時(shí)刻守護(hù)，強(qiáng)度大、效率低；
替代傳統(tǒng)人工放電測(cè)試維護(hù)工作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程全自動(dòng)安全節(jié)能蓄電池全容量放電測(cè)試及維護(hù)，BMFM監(jiān)測(cè)技術(shù)，可全程對(duì)單節(jié)電壓、整組電流、容量、溫度、電壓、充電機(jī)電壓等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
遠(yuǎn)程放電容量測(cè)試，含單節(jié)電池電壓、整組電壓、電流容量等參數(shù)的全面監(jiān)控，同時(shí)對(duì)容量不足電池進(jìn)行精準(zhǔn)定位。
遠(yuǎn)程恒壓限流充電，模擬智能充電機(jī)三段式充電（恒壓-限流-涓流），讓電池組充得更飽和，并且有預(yù)充電功能避免電池組壓差大充電導(dǎo)致瞬間電流過大造成電池受損。
逆變饋網(wǎng)節(jié)能核對(duì)性放電準(zhǔn)確的掌握電池組容易，準(zhǔn)確的預(yù)判電池組的續(xù)航能力為停電調(diào)度做出正確依據(jù)，嚴(yán)格把關(guān)電池組初裝及質(zhì)保期內(nèi)合格率，保障客戶利益，大數(shù)據(jù)匯總及分析個(gè)決策層提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
