高频开关通信电源对蓄电池的影响.pdf
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1、第 17 期2023 年 9 月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.17September,2023作者简介:陈董秀(1990),女,河南驻马店人,工程师,硕士;研究方向:电力通信精益化运维。高频开关通信电源对蓄电池的影响陈董秀,赵 瑜(国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司,江苏 镇江 212001)摘要:电力通信系统的蓄电池有着多样的维护方法,但这些方法都无法判断蓄电池的运行容量变化。能够影响蓄电池运行的因素众多,开关电源是其中之一。通过应用效果可以得出对蓄电池进行智能管理能够有效提升蓄电池的性能水平,蓄电池在网络运行过程中的不同阶段,开关电源充电调整能
2、够有效提升电池组的整体性能,有效延长蓄电池的应用年限。文章对电力通信蓄电池运维现状进行了阐述,以此为基础对开关电源充电参数设置优化进行了分析,对蓄电池的参数调整和应用效果进行了总结。关键词:电力通信蓄电池;高频开关电源;维护优化中图分类号:TN86 文献标志码:A0 引言 直流电源电力系统的重要动力,也是变电站稳定运行的基础,能够确保通信、继保、照明和控制系统的稳定运行。其中蓄电池作为直流电源的保障被广泛应用在电力系统,蓄电池对设备的稳定运行能够起到保障作用1-2。高频开关通信电源对蓄电池的维护工作至关重要3。1 电力通信蓄电池运维现状1.1 通信蓄电池的供电方式 通信设备供电方式主要包括:(
3、1)直流分屏转换直流电给通信设备进行供电,蓄电池应用在 220 V上,-48 V 没有。这种状态下的蓄电池并不能作为通信设备的后备电源;(2)高频开关电源转化直流电,380 V 转-48 V,用熔丝连接蓄电池和直流母排。通常情况下,110 kV 以下(含 110 kV)的变电站会采用两组蓄电池的形式,220 kV 及以上的变电站与通信电源的数量增长呈正比。站内交流电失效后高频开关电源下连接的蓄电池就会成为后备电源,蓄电池的容量能够对站内的自动化、电话等业务运行情况造成直接影响,现存容量能够为抢修提供有效支援。蓄电池现存容量能够被多项因素影响,包括电压离散值、内阻、运行温度等,外部的影响因素包括
4、放电的深度、均充和浮充的情况以及外环境的温度等。1.2 通信蓄电池的主要运维方法1.2.1 定期均充 这种方法能够有效避免蓄电池因长期处于浮充的状态而出现失活的情况,采用高频开关电源自动进行定期均充,单组的通信系统蓄电池通常为 24 节电池串联的形式,由此可以得出单组浮充电压大概在 53.5 V左右。通过在高频开关的电源上对蓄电池浮充和均充的电压和周期进行设置,确保系统的稳定运行。1.2.2 在线测量 这种测量方法主要为人工现场测量,测量蓄电池的端电压和内阻,从外观来观察蓄电池是否存在破损、漏液、肿胀。对各个蓄电池的内阻和端电压进行测量对比,能够有效检测出蓄电池的容量是否存在变化,蓄电池外观也
5、能够反映其运行的详细情况。1.2.3 充放电试验 这种维护方法最常见,断开蓄电池与直流母线后进行放电,放电量为蓄电池总容量的 10%,放电时间可以结合实际情况来进行设置。如果是核对性的充放电,可以将放电时间控制在 1 h;如果是全容量放电,则可以将放电时间控制在 10 h。为确保放电深度不会对电池造成损伤,终止电压设置在 1.8 V,共 24节电池,因此总终止电压设置在 43.2 V,放电周期为一年一次。采用放电仪对蓄电池放电的电压、电流以及温度进行实时监测。1.2.4 蓄电池性能判断 通过实时监测系统能够对蓄电池组进行全面的维护、诊断以及功能分析;能够通过曲线、表格、柱状图等形式对电池的电流
6、、电压、容量、温度进行显示,也能够对其功能、内阻、均差和平均电压进行显示;通过直流放电负载的串联,能够根据不同时间段的电压值和电流值变化,进行电池内阻的测试,进而判断极板是否出现断裂或者脱落的情况。采用远程形式对放电的容量和电流进行合理设置,自动调整现场的放电负载,测试蓄电池组的容量和功能。将每节蓄电池的实际内阻、浮充电压、均电压差和电压离散性参数输入计算机,通过人工神经网络算法对蓄电池容量进行估算,通过智能建模分析电池组的性能。预期分析效果如图 1 所示,通过人工智能模型对蓄电池的变化情况进行在线分析,对性能及容量进行预测,为蓄电池的检修和维护提供参考。1.3 运维方法存在的问题 实际运行过
7、程中,蓄电池因制作工艺及运行环境存在着影响,同组蓄电池即使单体运行过程中也会有一定的差异性,高频开关电源控制自动均充只能够控制整组蓄电池,无法对单体进行有针对性的均充。在线测量可以结合蓄电池的端电压实际分布情况和内阻来预判蓄电池容量。在线测量以及巡检的方法只能够发现已经出现的问题,无法对问题进行预估,这样就存在着一定的局限性。通过蓄电池充放电试验,能够有效检测蓄电池的现容量并且活化电池,但这种形式的检测,需要专业水平较高的检修人员保持持续741第 17 期2023 年 9 月无线互联科技研究创新No.17September,2023图 1 电池性能分析观察电池,避免断电、接电时出现短路或者触电
8、的情况。检修人员需要对放电情况进行实时观察,并且对运行过程中出现的问题进行及时处理。这样就导致人力成本和时间成本有较大的消耗,严重拉低其他工作效率。因电源机房的影响,蓄电池充电极容易出现析气和过充的情况,导致充电效率降低、电池容量耗损以及电池寿命缩短等。我国现阶段大部分采用恒压开关电源,确保电池充电过程中电源电压始终为恒定电压。虽然恒压的充电效率很快,但初期电流较大,会影响到蓄电池的应用年限,且极易造成极板弯曲变形的情况,影响电池的使用,甚至会导致电池报废。因此,使用恒压进行充电时,需要注意电压是否适当。电压过高,会导致电流过大,影响电池寿命;电压过低,会过早停止充电,造成充电不足的情况。2
9、开关电源充电参数设置优化分析2.1 浮充原理 通过蓄电池并联整流器的形式进行负载供电,正常运行时,交流电会整合负载电流进行同时供电,交流电停止运行后,蓄电池会开始运行,因此蓄电池始终处于有电的状态,蓄电池的供电公式为:Ic=UAB-E2r02=Q r%24(1)式(1)中,Ic代表蓄电池充电的电流,因蓄电池始终处于浮充的状态,则 E2和 r02基本不变;Q 代表蓄电池组额定的容量;r%代表蓄电池一昼夜内的自放电在额定容量中的占比。由此可以得出:UAB=E2+Icr02+Q r%24r02(2)通过式(2)能够得出浮充电压的大小应当结合蓄电池的现容量和放电量设定,尤其是密封性的蓄电池,通常不具备
10、较大的放电量,浮充电压不需要很高。通常机房的负载电流控制在 40 50 A,规格为300 AH 的蓄电池通常放电时间在 24 h,因此浮充电压的设置应当按照 24 h 的自放电量和充放电效率来进行制定,如有特殊情况可以对浮充电压临时提升0.20.5 V。2.2 蓄电池与温度的关系 蓄电池受到温度的影响,电解液与内阻也会发生变化。周围环境温度如果低于 25,就会存在明显的内阻变化。应用蓄电池前,需要结合实际情况对蓄电池的内阻值进行修正,结合周边环境的温度对内阻温度进行调整,蓄电池如果经过长时间的放电,则需要进行再次充电。周围温度在 25 的条件下,蓄电池的电压值通常在 2.270.02 V 左右
11、,充电时间持续1620 h 即可,如果并非标准温度条件,则电容量的温度计算公式为:Ce=Ct1+K(t-25)(3)式(3)中,t 代表放电时的环境温度;K 为温度系数;10 h 率容量试验时 K=0.006 9/;3 h 率容量试验时 K=0.003 9/;1 h 率容量试验时 K=0.019/;Ce代表 25 温度下电池的标称容量值。从公式中能够看出环境温度如果远远低于 25,阀控电池的浮充如果保持在 2.27 V,就会出现充电不足的情况。如果温度远远高于 25,阀控电池的浮充如果保持在 2.27 V,就会出现过充的情况。浅放电的状态下,蓄电池在 25 的条件下以 2.27 V 运行一段时
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