電站直流電源后備系統及智能充電機的設計

摘要：介紹了電站無人值守直流電源后備系統的組成以及蓄電池組的充電流程。詳細討論了該系統中的關鍵設備——智能充電機的功能要求，以及使用多微處理器實現該設備的軟硬件設計方法。該系統已在多個電力企業(yè)成功應用。

    關鍵詞：直流電源后備系統 多微控制器 充電機

直流電源后備系統是各類電廠、變電站、電站等必備的。其主要功能是作為主電源的替代電源，當主電源突然中斷后，給關鍵主控設備、故障監(jiān)測系統、故障保護系統等提供動力電。它可以包括多個蓄電池組，每組可有多達一百多只鉛酸或其它種類的蓄電池，容量可達2000安時以上。

成套的無人值守、免維護直流電源系統由蓄電池組、充電浮充電裝置、電池監(jiān)測(容量及電壓)裝置、絕緣監(jiān)測裝置、交流監(jiān)測裝置、硅鏈調壓裝置、一系列遙控開關、保護子系統以及將這些裝置連接成一個整體的工業(yè)通信網絡和中央控制器組成。上述裝置(除中央控制器之外)均可有多套。通信網絡采用RS485接口，為了提高現場抗干擾的能力，RS485接口應采用帶光隔離型的，也可采用工業(yè)現場總線如CAN總線、LonWorks等。中央控制器具有帶漢字液晶顯示的人機接口，一方面能通過通信網絡與各子系統(裝置)進行雙向通信，取得其運行的實時數據，并對這些設備進行遙控、遙調；另一方面還與電站綜合自動化系統相連，將整個直流系統的信息傳遞至這些更高層的系統。系統結構圖如圖1所示。

    在這些裝置中，充電浮充電裝置(即智能充電機)無疑占據極其重要的地位，其作用在于提供智能充放電流程控制，自動補充蓄電池因事故放電和合閘操作而損耗的電能，從而使蓄電池組始終處于最佳的蓄能狀態(tài)，保證直流后備電源系統的可靠性。

1 蓄電池充放電控制流程及智能充電機的功能設計

直流電源系統中的蓄電池在系統運行過程中可能會遇到各種運行狀態(tài)，如交流中斷導致的放電，以及長時間運行過程中由于內部化學反應而造成的自放電損失等。為了保證電池的容量，必須以一定的控制流程對蓄電池進行充電控制。

圖2是原電力部負責組織制定的微機控制直流電源系統運行程序的示波圖。從圖中可知，鉛酸蓄電池的充電流程由以下幾個部分組成：

(1)啟動階段

為了避免電壓突變對電池造成沖擊，上電時，充電電壓必須平滑地上升，在十幾秒鐘以后達到給定值。此階段稱為軟啟動階段，充電機應該實現恒流控制。

圖2

    (2)0.1C10A恒流充電

軟啟動結束后，充電機以0.1C10A的電流對電池進行恒流充電。此時，電池的端壓將逐漸上升。當端壓上升至2.35×n(n為電池個數)時，恒流充電結束，轉為下一階段。

(3)均充階段

此階段為恒壓控制，給定值為2.35×n。此時充電電流將逐漸減小，當電流減小到0.01Cl0A時，計時系統開始計時，當計完“均轉浮設定時間”后(此時間可調，范圍為0～72小時)，系統進入下一階段——浮充階段。

    (4)浮充階段

此階段也為恒壓控制，但其電壓給定值為2

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