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電站直流電源后備系統(tǒng)及智能充電機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：介紹了電站無(wú)人值守直流電源后備系統(tǒng)的組成以及蓄電池組的充電流程。詳細(xì)討論了該系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——智能充電機(jī)的功能要求，以及使用多微處理器實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的軟硬件設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)已在多個(gè)電力企業(yè)成功應(yīng)用。關(guān)鍵詞：直流電源后備系統(tǒng) 多微控制器 充電機(jī)
直流電源后備系統(tǒng)是各類(lèi)電廠(chǎng)、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(dāng)主電源突然中斷后，給關(guān)鍵主控設(shè)備、故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、故障保護(hù)系統(tǒng)等提供動(dòng)力電。它可以包括多個(gè)蓄電池組，每組可有多達(dá)一百多只鉛酸或其它種類(lèi)的蓄電池，容量可達(dá)2000安時(shí)以上。
成套的無(wú)人值守、免維護(hù)直流電源系統(tǒng)由蓄電池組、充電浮充電裝置、電池監(jiān)測(cè)(容量及電壓)裝置、絕緣監(jiān)測(cè)裝置、交流監(jiān)測(cè)裝置、硅鏈調(diào)壓裝置、一系列遙控開(kāi)關(guān)、保護(hù)子系統(tǒng)以及將這些裝置連接成一個(gè)整體的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)采用RS485接口，為了提高現(xiàn)場(chǎng)抗干擾的能力，RS485接口應(yīng)采用帶光隔離型的，也可采用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)如CAN總線(xiàn)、LonWorks等。中央控制器具有帶漢字液晶顯示的人機(jī)接口，一方面能通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與各子系統(tǒng)(裝置)進(jìn)行雙向通信，取得其運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行遙控、遙調(diào)；另一方面還與電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)相連，將整個(gè)直流系統(tǒng)的信息傳遞至這些更高層的系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī))無(wú)疑占據(jù)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(dòng)補(bǔ)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(tǒng)的可靠性。
1 蓄電池充放電控制流程及智能充電機(jī)的功能設(shè)計(jì)
直流電源系統(tǒng)中的蓄電池在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)遇到各種運(yùn)行狀態(tài)，如交流中斷導(dǎo)致的放電，以及長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中由于內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)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(duì)蓄電池進(jìn)行充電控制。
圖2是原電力部負(fù)責(zé)組織制定的微機(jī)控制直流電源系統(tǒng)運(yùn)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(gè)部分組成：
(1)啟動(dòng)階段
為了避免電壓突變對(duì)電池造成沖擊，上電時(shí)，充電電壓必須平滑地上升，在十幾秒鐘以后達(dá)到給定值。此階段稱(chēng)為軟啟動(dòng)階段，充電機(jī)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)恒流控制。
圖2
(2)0.1C10A恒流充電
軟啟動(dòng)結(jié)束后，充電機(jī)以0.1C10A的電流對(duì)電池進(jìn)行恒流充電。此時(shí)，電池的端壓將逐漸上升。當(dāng)端壓上升至2.35×n(n為電池個(gè)數(shù))時(shí)，恒流充電結(jié)束，轉(zhuǎn)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(shí)充電電流將逐漸減小，當(dāng)電流減小到0.01Cl0A時(shí)，計(jì)時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)完“均轉(zhuǎn)浮設(shè)定時(shí)間”后(此時(shí)間可調(diào)，范圍為0～72小時(shí))，系統(tǒng)進(jìn)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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