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)品技術背景
在電網(wǎng)變電站中，對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試，通過年度的核對性放電，確定電池組容量是否在標稱容量的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)測為主的蓄電池在線監(jiān)測，但對于運行中電池狀態(tài)的判斷毫無作用。
目前的核對性放電，時間長，基本上采用電阻性負載，電池組的放電轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)，放電時必須有人在現(xiàn)場，蓄電池室必須開啟通風。在目前電網(wǎng)規(guī)模不斷擴展的情況下，電網(wǎng)檢修部門已經(jīng)沒有足夠的人員開展此項工作，核對性放電工作已經(jīng)開始外包。
在智能電網(wǎng)的推動下，電網(wǎng)設備的智能運檢已經(jīng)在逐步推進。蓄電池在線監(jiān)測技術已經(jīng)進行了發(fā)展，不同與以往的技術思路，我們已經(jīng)研發(fā)了蓄電池在線維護系統(tǒng)(或者健康維護系統(tǒng))，集合電池在線測量、性能維護、故障診斷和續(xù)流保護功能，真正實現(xiàn)了直流蓄電池組的無憂運行。通過電力信息網(wǎng)絡，在電網(wǎng)公司變電站輔助一體化監(jiān)控系統(tǒng)的推動下，構(gòu)建了電池組遠程監(jiān)控功能，使得對于蓄電池組的遠程操作和維護成為可能。
為實現(xiàn)我公司的蓄電池在線維護系統(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) ，以保證遠程操作的安全行和可靠性。
二、運行及保護方案
(一)定期電池維護
監(jiān)測主機按照預設的維護間隔，自動執(zhí)行電池定期維護計劃。每次放電容量為蓄電池組的20%。在電池放電過程中，監(jiān)測主機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，計算單體電池的動態(tài)電阻，估算蓄電池健康度及剩余備電時間，生成電池分析報告。
1.定期維護操作開始，監(jiān)測主機向ATS發(fā)出命令，ATS設備分閘，并向主機反饋位置信號，交流斷電。
2.監(jiān)測主機發(fā)出接觸器合閘命令，逆變器接入交流系統(tǒng)。
3.監(jiān)測主機發(fā)出逆變器并網(wǎng)指令，逆變器并網(wǎng)。
4.監(jiān)測主機發(fā)出蓄電池維護性放電命令，逆變器按照預設功率開始向交流系統(tǒng)輸送有功功率，蓄電池維護性放電開始。
5.放電過程中，監(jiān)測主機通過電池模塊，監(jiān)測電池放電狀態(tài)，計算所需數(shù)據(jù)，用于生成維護報告。同時監(jiān)測主機監(jiān)視交流系統(tǒng)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)交流電網(wǎng)失電，立即終止維護性放電任務。
6.監(jiān)測主機監(jiān)測到蓄電池放電至預設容量后，向逆變器發(fā)出維護性放電完成命令，逆變器停止逆變，進入空閑狀態(tài)。
7.監(jiān)測主機發(fā)出接觸器分閘命令，逆變器脫離電網(wǎng)。
8.監(jiān)測主機發(fā)出ATS合閘命令，交流系統(tǒng)恢復正常，系統(tǒng)進入正常狀態(tài)，監(jiān)測主機生成維護報告并保存，維護性放電完成。
(二)核容性放電
與維護性放電的操作基本一致，不同之處在于一是為符合國網(wǎng)規(guī)定，放電功率更大，放電的深度更深。二是核容性放電，一般位于運檢間隙，放電的開始時間一般采用手動控制。
(三)運行保護機制
直流系統(tǒng)正常運行時，自動接觸器1處于閉合狀態(tài)，整個充電、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。需要對蓄電池進行放電時，自動接觸器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開關，保證一個變電站只有一套蓄電池組進行在線放電)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，由充電機對蓄電池組進行充電，充電完成后，自動接觸器1自動閉合，直流系統(tǒng)正常對蓄電池進行浮充，恢復固有連接模式。
在充電、放電過程中，備用蓄電池始終保持對直流系統(tǒng)的無間斷放電能力，保障了直流系統(tǒng)運行的可靠性。
在遠程充放電過程中，母聯(lián)刀閘開關始終處于打開狀態(tài)，在任意一組蓄電池組在線充放電時，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”輸送到市電端進行保護。如：組1放電時，“電池組及雙向電源互為備份切換裝置”自動輸出至市電端，保障電池組2對市電進行備份。
三、后臺軟件功能
1.配合監(jiān)測主機實現(xiàn)維護性放電和核容放電的任務。
2.在主界面上適時顯示蓄電池運行的狀態(tài)、健康度、備電時間等信息。
3.通過查詢的方式，讀取監(jiān)測主機的監(jiān)測記錄，各種報告。
4.預警蓄電池的相關信息，提醒運維人員關注。
四、解決目前問題
電池組正負極都要拆卸，操作不當可能引起短路事故；
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)癱瘓風險大；
放電后兩組電池存在較大電壓差，并聯(lián)恢復時產(chǎn)生巨大火花；
電池電能全部通過假負載散熱消耗，熱源的存在是個不安全因數(shù)；
浪費電池儲能，浪費空調(diào)制冷電能，破壞電池和設備的運行環(huán)境；
充放電時間長，需要維護人員時刻守護，強度大、效率低；
替代傳統(tǒng)人工放電測試維護工作，實現(xiàn)遠程全自動安全節(jié)能蓄電池全容量放電測試及維護，BMFM監(jiān)測技術，可全程對單節(jié)電壓、整組電流、容量、溫度、電壓、充電機電壓等進行數(shù)據(jù)采集。
遠程放電容量測試，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，同時對容量不足電池進行精準定位。
遠程恒壓限流充電，模擬智能充電機三段式充電(恒壓-限流-涓流)，讓電池組充得更飽和，并且有預充電功能避免電池組壓差大充電導致瞬間電流過大造成電池受損。
逆變饋網(wǎng)節(jié)能核對性放電準確的掌握電池組容易，準確的預判電池組的續(xù)航能力為停電調(diào)度做出正確依據(jù)，嚴格把關電池組初裝及質(zhì)保期內(nèi)合格率，保障客戶利益，大數(shù)據(jù)匯總及分析個決策層提供準確的基礎數(shù)據(jù)。
