一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统和方法

摘要

本发明提供了一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统和方法，针对电力用铅酸蓄电池组合中充电机、电池单元和UPS之间的电流、电量不匹配问题，通过在任一电池单元欠充电或过充电的情况下停止该设备的工作，待前端电流电量积累再开始工作，使电池保持在稳定流量下充放电的工作状态，实现了调节铅酸蓄电池的充放电电流电量平衡的功能，提高了铅酸蓄电池的充放电工作效率。通过对组合充放电的观察和计算得到电流平衡器的最佳体积，使投入和退出的设备具有缓冲时间，避免频繁的投退损坏充电设备。本发明在供、用电过程中通过智能监控和远程控制装置维护电池单元与电压负载之间的电流平衡，达到了充放电运维省人省力、提高维护效率的效果。

说明书

技术领域

本发明属于蓄电池再利用技术领域，具体涉及一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统和方法。

背景技术

电力用铅酸蓄电池装置一般采用正负极接线、再生液装置、高低速充电按钮、控制回路四大激活设备组成。然而一般发供电单位采用的设备型号、厂家不一，要求不同，并且在充电过程中由于电流随充电电量变化而变化，导致恒流、恒压充电失败；而铅酸蓄电池更难以控制，导致充电温度高、充放电不易去掉硫化物、充电机出现电流不足“吸不饱”的现象，影响充电效率甚至发生“爆炸”的严重事故。因此需要一种控制装置安放在充电机、电池单元、UPS负载之间调节电流电量平衡，保证充放电的流畅、安全。由于充电机、负载和控制单元的内阻不同导致电流电量不平衡，要求操作人员经常调节控制电流电量，值班员需小心谨慎，不能有丝毫马虎，否则电流局部过来可能爆炸。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统和方法，用于调节铅酸蓄电池的充放电电流电量平衡。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统，包括控制单元、UPS、前端充电设备、电池单元、后端负载设备；UPS的能量输入端分别连接市电和电池单元的能量输出端，UPS的能量输出端分别连接前端充电设备的能量输入端和后端负载设备的能量输入端，前端充电设备的能量输出端连接电池单元的能量输入端，控制单元的信号接收端连接电池单元的信号发送端，控制单元的信号发送端分别连接UPS的信号接收端和电池单元的信号接收端；控制单元用于接收电池单元发送的电量信号和电流信号、监测电池单元的电量和在充放电过程中的电流大小、计算并向电池单元发送电量平衡控制命令和电流控制命令，在电流值达到预设值上限时断开前端充电设备，在电流值达到预设值下限时断开后端负载设备，在收到异常信号时控制电池单元停工；UPS在市电正常时用于将市电稳压后供应给后端负载设备，同时通过前端充电设备向电池单元充电；UPS在市电中断时用于将电池单元的电能逆变转换供应给后端负载设备；前端充电设备用于向电池单元充电并脱除储能电池中的杂质；电池单元包括储能电池、电池监测模块、通信模块；电池监测模块的信号接收端连接储能电池，电池监测模块的信号发送端连接通信模块的信号接收端，通信模块的信号发送端通过有线或无线的方式连接控制单元的信号接收端；电池监测模块包括电流传感器、电压传感器；电流传感器和电压传感器分别用于每分钟读取一次储能电池的电流数据和电压数据；通信模块用于接收包括测试时间以及电池的电流、电压、温度的数据并传输给控制单元。

按上述方案，电池监测模块还包括温度传感器，温度传感器用于读取储能电池的温度数据。

按上述方案，UPS采用包括一体化控制单元的UPS控制器JPSU403000，额定功率不小于3kVA/2.5kW，持续供电时间不小于2h。

按上述方案，储能电池采用24节串联的铅酸蓄电池GFM-200。

按上述方案，电池监测模块采用铅酸蓄电池监测仪BPMC48。

按上述方案，储能电池中的杂质包括固体杂质、液体杂质、气体杂质和硫固态分子。

按上述方案，通信模块包括数据通信端口或移动设备；通信模块采集数据的周期为10秒，数据保存格式为xls。

一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控方法，包括以下步骤：

S1：搭建一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统，包括控制单元、UPS、前端充电设备、电池单元、后端负载设备；UPS的能量输入端分别连接市电和电池单元的能量输出端，UPS的能量输出端分别连接前端充电设备的能量输入端和后端负载设备的能量输入端，前端充电设备的能量输出端连接电池单元的能量输入端，控制单元的信号接收端连接电池单元的信号发送端，控制单元的信号发送端分别连接UPS的信号接收端和电池单元的信号接收端；电池单元包括储能电池、电池监测模块、通信模块；储能电池采用多节串联的铅酸蓄电池；电池监测模块包括电流传感器、电压传感器和温度传感器，将电流传感器串联到储能电池的充放电回路中，将电压传感器并联到储能电池的正负极之间，将温度传感器紧贴在储能电池的表面；电池监测模块的信号发送端连接通信模块的信号接收端，通信模块的信号发送端通过有线或无线的方式连接控制单元的信号接收端；

S2：连通市电开关向UPS供电；当市电正常时，UPS将市电稳压后供应给后端负载设备，同时通过前端充电设备向电池单元充电；当市电中断时，UPS将电池单元的电能逆变转换供应给后端负载设备；

S3：电池单元充放电过程中，控制单元接收电池单元的电流值和电量值；若控制单元收到异常信号则对电池单元发出停工信号并分析原因；电池单元充电过程中，若控制单元收到的电池单元的电流值达到预设值上限则断开前端充电设备；电池单元放电过程中，若控制单元收到的电池单元的电流值达到预设值下限则断开后端负载设备；

S4：对退役电池进行测试，控制单元根据步骤S3中接收的数据计算储能电池的剩余电池容量并存储储能电池的编号，筛选出退役电池中的高剩余容量电池；

S5：将高剩余容量的退役电池重新编组用于储能或一般后备电源；将非高剩余容量的退役电池纳入标准化回收报废处理体系，实现电池全过程跟踪。

进一步的，所述的步骤S5中，退役电池重新编组的指标包括内阻一致性、电压一致性、容量一致性。

一种计算机存储介质，其内存储有可被计算机处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控方法。

本发明的有益效果为：

1.本发明的一种电力蓄电池梯次利用电流电量平衡监控系统和方法，通过在任一电池单元“欠充电”、“过充电”的情况下停止该设备的工作，待前端电流电量积累再开始工作，使电池保持在稳定流量下充放电的工作状态，实现了调节铅酸蓄电池的充放电电流电量平衡的功能，提高了铅酸蓄电池的充放电工作效率，避免了因充放电电压不匹配导致的电池寿命损耗，延长了电池的工作寿命。

2.本发明通过对组合充放电的观察和计算，得到电流平衡器的最佳体积，使投入和退出的设备达到一定的缓冲时间，避免太频繁的投退损坏充电设备。

3.本发明应用于各类班组、供电所在无线设备控制情况下进行的供用电，在供用电过程中通过智能监控和远程控制装置维护电池单元与电压负载之间的电流平衡，达到了充放电运维省人省力、提高维护效率的效果。

4.本发明还可以作为变电站铅酸蓄电池组的技术监督模拟装置；适合对大电流电量、温度升高进行监控，保证了用电安全。

5.本发明带有适用于各种电流电量设备的接口，适合在多种电池设备、电池型号之间使用，推广适应性强。

6.本发明结构合理、方便放置；重量合适，转移方便，便于在充放电电池组现场流程中安装。

附图说明

图1是本发明实施例的功能框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，本发明的实施例包括充电机BPMC48、电池单元和UPS和负载，通过控制系统监测电流电量，实现全面脱除铅酸蓄电池中固、液、气体杂质和硫固态分子。

本发明的工作原理为：针对电池单元安装有电流表和电压表，每隔一分钟读取电流和电压数据，通过数据通信口或微信程序传输到远程控制系统；若存在异常信号，则远程控制系统对电池单元发出停工信号并分析原因。

远程控制系统通过对组合充放电装置的观察和计算得到使电流电量平衡得控制参数，监测到电流到了上警戒线就将前端充电设备跳掉；监测到电流到了下警戒线就将后端负载设备跳掉；使投入和退出的设备达到一定的缓冲时间，避免频繁的投退导致损坏充电设备和用电设备。

通过手机APP接收测试时间、电池的电流、电压、温度，采集周期为10秒。数据保存为xls格式。梯次储能设备所在地没有WIFI信号，只能通过手机流量卡发送数据。

测点布置：将24节电池串联，将4个温度测点、1个电流测点、24个电池端电压测点布置在电池双层架上。采用UPS+小型PCS一体化设计，额定功率3kVA/2.5kW，持续供电时间2h。

表1需求分析

根据需求，采用JPSU403000型UPS控制器，储能电池采用24节铅酸电池GFM-200，BPMC48铅酸电池监测仪。如图1所示。

电池的使用环境要求为：

表2电池使用环境

采集模块的主要技术参数为：

表3采集模块技术参数

本发明针对退役蓄电池，抓退役后二次利用综合效益，实现铅酸蓄电池二次利用落地和退役蓄电池的多场景应用。

本发明针对“由于局部电池劣化，使得大量高剩余容量电池提前退运并直接报废，既浪费资源，又易造成污染”这一行业顽疾，借助筛选装置，快速识别高剩余容量电池，开展高剩余容量电池的综合能源服务，如电池租赁、混合储能服务。

本发明对退役电池进行测试后，重新成组(重组依据：内阻一致性、电压一致性、容量一致性)；重组后的电池可直接用于储能或一般后备电源(应急照明、球场照明等)；针对不可用的退役电池(包括二次利用后的退役电池)，制定标准化的回收报废处理体系，实现电池全过程跟踪。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。