蓄電池組在線均衡系統
LBE200蓄電池組在線均衡系統
LBE200 The Storage Battery Online Performance Balance System
1. 導言
在發電廠、變電站、UPS系統等多種場合，重要設備與應急使用都必須保證不間斷供電。蓄電池組是交流失電或其它事故時負荷唯一的能源供給，是保證不間斷供電的關鍵設備。
但由于蓄電池的特性和目前維護技術的局限，蓄電池組無法均衡充電、不能準確在線監測、個別落后電池無法活化。種種問題，給蓄電池組運行構成了重大的安全隱患。設計壽命為15-20年的電池只能使用3-5年。大量的蓄電池提前報廢，造成了巨大的資源浪費、成本損耗、環境污染。
因此，維持蓄電池組的穩定性，準確掌握蓄電池實際內阻、容量，及時活化個別落后電池，提高在線運行蓄電池組的可靠性，才能在突發事故時，及時獲得應急用電，確保設備與網絡的安全運行。同時，延長電池使用壽命，節約投資成本，減少環境污染。
2. 蓄電池組的運行情況
因后備電源的重要，目前大多數電網公司、用電大戶，一套直流電源配備了兩組蓄電池組，采用雙充雙電的配置，而在一些電廠的機組部分直流系統，會考慮兩電三充的主接線方式，可見直流系統及蓄電池在電力行業的重要性。但目前蓄電池的運行還存在一些不足。
從技術上講，現有蓄電池組運行存在一些缺陷：
1. 用充電機對一組串聯的蓄電池組進行在線充電，無法保證蓄電池組中每節蓄電池的均衡充電，由于蓄電池組中某節蓄電池的端電壓變化（變高或變低）而導致其它的蓄電池處于過充電或欠充電，過充電的蓄電池容量會迅速下降，欠充電的蓄電池會長期充電不足內阻升高。
2. 傳統的蓄電池組充電曲線是定期（720h）的強充電，目的是對蓄電池組中的性能落后蓄電池進行補償性充電，恢復它的容量，但這種充電方式往往把蓄電池組中好的蓄電池過充了。
蓄電池組無法均衡充電的問題一直是電源運行的隱患：
1. 常常因為蓄電池組中某節電池過充或欠充，壽命大大降低，設計壽命為十五年或二十年的蓄電池，使用三、五年就發現容量不足、內阻增大等問題而報廢。
2. 一組串聯的蓄電池組整體性能取決于狀態最壞的那塊電池，若某節電池端電壓過低，容量少，內阻大，蓄電池組就處于危險的運行狀態，不作處理的話，電源隨時可能癱瘓，引發事故。
無法對落后電池的在線活化，只是做到蓄電池定期的容量核對。
一節蓄電池的性能由端電壓、內阻、容量、電動勢等決定，判斷蓄電池的好壞應對以上幾個數據進行檢測。傳統的蓄電池巡檢儀只是巡檢蓄電池組中每單節電池的端電壓；傳統的蓄電池內阻測試儀只能檢測蓄電池組中每節電池的內阻；也有蓄電池容量核對產品，以及蓄電池活化產品。但此類產品只是從某一點上判斷電池的好壞，存在片面性。
3. 產品介紹
LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置（系統），是對直流系統充電機存在弊病的有益補充，解決長期以來蓄電池組運行中存在單體之間不均衡的問題，延長電池壽命兩倍以上。
LBE200蓄電池組在線均衡系統等同于為每一節電池提供一臺充電機，通過先進的微機控制技術和電力技術，自動對蓄電池組中各單體電池在線均衡調節控制，讓每節蓄電池端電壓、容量及內阻處于均衡值內，防止單體電池過充或欠充，并對性能較弱的電池進行補充電、在線活化�？扇〈铍姵匮矙z儀和在線內阻測試儀等產品。對降低投資成本，節能減排，建設生態文明，實現經濟可持續發展有著重要推動作用。
LBE200蓄電池組在線均衡系統由監控模塊、均衡調節單元、電池測量單元、電池活化單元等組成。
■ 監控模塊：對系統進行計算分析、綜合管理及通訊。
■ 均衡調節單元：其由調節控制和功率部分組成，在監控模塊的協調下通過對各電池的均衡控制，達到使電池組均衡目的。
■ 電池測量單元：對電池組各節電池的端電壓、內阻、容量等進行測量。
■ 電池活化單元：采用專利技術的數字電源，消除極板硫酸鹽結晶體。
LBE200蓄電池組在線均衡系統在上電后即投入在線運行，根據電池測量單元采集到的電池電壓計算出均衡度，均衡度大于設定值時，系統中均衡調節單元將自動分別對單節電池進行調整，直至均衡度達到設定范圍。
LBE200蓄電池組在線均衡系統原理圖
4. 蓄電池組在線均衡系統的產品功能
■ 在線均衡功能
LBE200系列蓄電池組在線均衡系統能在線均衡每節電池，使他們工作在相同的電壓、內阻、容量狀態，防止因蓄電池過充或欠充而導致蓄電池組快速老化�？勺詣訉喂濍姵剡M行均衡調整（也可手動進入強行均衡狀態），使各節電池的性能均衡一致，延長電池組使用壽命。
應用前后對比
2009年4月27日，某市電業局中央變電站安裝LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置后，對48V/200AH蓄電池組進行測量，蓄電池組均衡度（一致性）為10.4，使用LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置后，2009年4月30日，再次對48V/200AH蓄電池組進行測量，蓄電池組均衡度（一致性）提高到1.1，均衡效果明顯。
設備使用前數據 設備使用后數據 用戶使用報告
■ 在線活化功能
LBE200系列蓄電池組在線均衡系統能對性能落后的單體電池進行在線活化，防止蓄電池因長期浮充電導致硫酸鹽化，能延長蓄電池組的運行使用壽命兩倍以上，減少環境污染，具有良好的社會效益和環保性。
以下是電池活化技術使用前后對比圖
左圖 右圖
左圖：第一張照片顯示了厚重的硫酸鹽結晶（鉛酸蓄電池極板）。進行電池完全放電試驗時，放電時間只持續了13分鐘多一點。
右圖：這是安裝LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置 18天后，同一板塊的照片。硫酸鹽結晶已被刪除。這次電池放電時間超過33分鐘。這意味著，放電容量已增長250％。
以下是電池活化技術使用前后顯微對比圖
左圖 右圖
左圖：硫酸鹽結晶沉重地覆蓋了電池板（硫酸鉛晶體顯微）。
右圖：安裝LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置后，活化技術清除了這些硫酸鹽晶體，露出了蓄電池極板活性物質。
■ 在線檢測功能
LBE200系列蓄電池組在線均衡系統還具有蓄電池內阻在線測試功能、蓄電池容量在線測試功能、蓄電池端電壓巡檢功能，可完全取代現有直流電源系統中的蓄電池組內阻測試儀、容量檢測儀及電壓巡檢儀，為蓄電池組優化運行提供了全面而完善的解決方案，大大提高了蓄電池設備運行的可靠性，是更新換代的產品。
LBE200蓄電池組在線均衡裝置與傳統蓄電池巡檢儀、內阻檢測儀、蓄電池活化儀的區別
|
序號 |
LBE200系列蓄電池組在線均衡系統 |
蓄電池 巡檢儀 |
蓄電池內阻在線巡檢儀 |
蓄電池 活化儀 |
|
1 |
在線均衡每節電池的電壓、內阻、容量，防止單節電池電壓過高或過低造成過充或欠充，延長電池使用壽命兩倍以上 |
無此功能 |
無此功能 |
無此功能 |
|
2 |
在線活化蓄電池組中性能偏弱的蓄電池，延長電池組使用壽命 |
無 |
無 |
離線活化 |
|
3 |
在線檢測蓄電池組每節電池的內阻 |
無 |
有 |
無 |
|
4 |
在線檢測蓄電池組每節電池的容量 |
無 |
無 |
無 |
|
5 |
在線檢測蓄電池組每節電池的電壓 |
有 |
有 |
無 |
|
6 |
以往需要更換蓄電池時，因新舊電池性能不一致，通常會整組更換，LBE200蓄電池組在線均衡系統具有自動均衡每節電池，使他們的性能一致的功能，所以今后蓄電池設備運行過程中若有個別電池因物理或化學特性需更換時，只要更換已壞電池，而無需整組蓄電池更換，可大大降低運行費用，保護環境。 |
無 |
無 |
無 |
5. LBE200蓄電池組在線均衡系統核心優勢
■ LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置（系統）產品采用工業級高性能32位單片機，12位A/D及漢字液晶顯示，最多可對112節蓄電池進行測量和均衡操作，具備蓄電池端電壓、內阻、容量異常等告警功能，可在線精確測量電池的端電壓、內阻、容量等參數，為用戶提供每一只電池運行的當前狀態數據。
■ 系統根據電池測量單元采集到的電池電壓計算出均衡度，均衡度大于設定值時，系統中均衡調節單元將自動分別對單節電池進行均衡調整，直至均衡度達到設定范圍。
■ 電腦智能檢測和控制系統，高精度的電壓和電流A/D檢測、充電穩定可靠，在線均衡每節電池；
■ 多種方式自動控制高效變頻正負脈沖，自動檢測環境溫度，補償電壓參數功能，電量檢測性預充電功能有效避免誤充電，電池電壓類型準確識別功能、避免誤充電，反接、短路、過流過壓、超溫、超時多種自動保護功能，防止蓄電池過充電或欠充電而導致蓄電池組快速老化，從而延長蓄電池使用壽命。
■ 對落后、老化電池在線進行活化，恢復電池容量，增強蓄電池使用壽命，保障了蓄電池組的安全穩定運行，避免因單節電池報廢引起整組電池的損壞，減少報廢，節約投資成本，降低排放。
■ 精確檢測在線充電蓄電池電壓、內阻與容量。電池測量單元對電池組各單節電池進行內阻、容量、電壓測量成與電池活化單元組成。在線內阻測量。利用專有方法來形成瞬間負載，然后通過瞬間壓降和負載電流來計算電池內阻。裝置每半個月（360h）自動對每節電池進行內阻和容量測試（也可手動進入蓄電池內阻、容量測試狀態）。
■ LBE200系列蓄電池組在線均衡裝置（系統）產品具有RS485通訊口及MODENBUS規約，實現遠程智能化管理。
6.蓄電池組在線均衡系統的產品參數與外形
1. 直流額定工作電壓：DC384V、DC220V、DC192V、DC110V、DC48V、DC24V；
2. 可均衡電池組數量：2-112個；
3. 可均衡蓄電池組額定容量：20-4000Ah；
4. 可均衡蓄電池單體電壓：2V、4V、6V、12V；
5. 蓄電池單體電壓測量精度：≤±0.5%；
6. 蓄電池組電壓測量精度：≤±0.5%；
7. 蓄電池容量在線檢測精度：≤5%；
8. 蓄電池內阻在線檢測精度：≤5%；
9. 平均無故障時間（MTBF）：正常運行環境下，不少于80000h；
10. 報警精度：為整定值的±2%；
11. A/D轉換誤差：不大于0.1；
12. 不均衡度：＜0.5%；
13. 噪音：＜45dB。
|
A型/立式 |
B型/臥式 |
C型/柜式 |
|
|
|
|
| 280×500×560mm 適用于以下的電池系統，獨立安裝方式 |
700×420×280mm 適用于以下的電池系統，組屏安裝方式 |
600×600×1200mm 適用于以上的大容量電池系統，獨立安裝方式 |
7. 蓄電池組在線均衡系統的產品分類
標準型
1. 可對112節蓄電池進行測量和均衡操作
2. 電池測量均衡部分采用RS485通訊，當電池測量均衡部分有故障，監控將報其通訊故障
3. 當有告警時，系統將禁止均衡操作
4. 監控實時顯示電池均衡度和參與均衡的電池的編號
增強型
1. 可對112節蓄電池進行測量和均衡操作；
2. 在線檢測蓄電池組中單體電池的容量；
3. 在線精確檢測蓄電池組中單體電池的內阻；
4. 設備控制由監控和電池測量均衡兩部分組成，兩者采用RS485通訊，當電池測量均衡部分有故障，監控將報其通訊故障；
5. 當有告警時，系統將禁止均衡操作；
6. 監控實時顯示電池均衡度和參與均衡的電池的編號
高端型
1. 可對112節蓄電池進行測量和均衡操作；
2. 可對電池組中落后老化電池在線進行活化，恢復電池容量；
3. 在線檢測蓄電池組中單體電池的容量；
4. 在線精確檢測蓄電池組中單體電池的內阻；
5. 設備控制由監控和電池測量均衡兩部分組成，兩者采用RS485通訊，當電池測量均衡部分有故障，監控將報其通訊故障；
6. 當有告警時，系統將禁止均衡操作；
7. 監控實時顯示電池均衡度和參與均衡的電池的編號
8. 蓄電池組在線均衡系統的型號說明及產品選型表
型號說明
產品選型表
|
功能項 |
標準型 |
增強型 |
高端型 |
|
LBE200-DS |
LBE200-DE |
LBE200-DH | |
|
單體電池電壓巡檢及顯示 |
√ |
√ |
√ |
|
整組電池電壓測量及顯示 |
√ |
√ |
√ |
|
電池組充放電電流測量 |
√ |
√ |
√ |
|
系統告警參數設置 |
√ |
√ |
√ |
|
落后電池告警顯示及歷史告警記錄查詢 |
√ |
√ |
√ |
|
保護功能 |
√ |
√ |
√ |
|
蓄電池組在線單體電壓均衡 |
√ |
√ |
√ |
|
單體電池內阻在線測量 |
|
√ |
√ |
|
單體電池容量在線測量 |
|
√ |
√ |
|
單體電池在線活化 |
|
|
√ |
|
RS485接口及規約 |
√ |
√ |
√ |
|
產品外形選擇（A、B、C） |
A或B |
A或B或C |
A或B或C |
企業產品庫
