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1、來源與背景
在電力變電站、軌道交通、數(shù)據(jù)中心、能源化工企業(yè)等場景，往往采用直流電源系統(tǒng)作為控制設備的工作電源，并廣泛采用閥控鉛酸電池組作為后備電源，當交流電失電時，能立即切換到電池組供電，避免控制設備失電。電池組是由多個電池串聯(lián)，以滿足設備所需的較高的工作電壓，但是存在以下問題：
（1）當串聯(lián)電池組的某個電池出現(xiàn)性能劣化失效，在后備電源需要帶負載輸出電流時，該失效電池上會出現(xiàn)較大的反向電壓，出現(xiàn)“電池開路”現(xiàn)象，使得整個電池組的端電壓大幅度下降，導致設備失壓停止工作。
（2）或者電池組存在連接回路接觸電阻過大或因腐蝕等原因斷裂因素，在后備電源需要帶負載輸出電流時，或者因為接觸電阻大發(fā)熱熔斷連接條，或者連接本身斷裂無法輸出電流，均將導致電池組將無法提供足夠的工作電壓，設備停止工作。
2、技術原理與性能指標
（1）運行在線測量參數(shù)
電池電壓、溫度、內阻（周期性測量，默認10天），電池組電壓、電流，母線電壓；環(huán)境溫度。
電池組放電曲線記錄：電池組電壓，放電電流，放電容量，放電時長，最低電池電壓。
（2）電池劣化故障識別
基于電池內阻變化趨勢法判斷，參照IEEE 1188-2005標準。
（3）電池性能維護
采用涓流充放電電壓均衡技術，實現(xiàn)電池組內各電池電壓會動態(tài)平衡。
（4）電池開路保護
為確?？煽縿幼鳎姵貍鞲衅髟O計有兩級電池開路防護電路，電池出現(xiàn)反相電壓時，由高功率二極管組構成的I級防護電路動作，旁路該劣化電池；到二極管組溫度達到定值時，II防護電路動作，理想二極管動作，旁路該劣化電池，從而不中斷電池組后備供電。
（5）電池組脫離母線檢測
電池組脫離母線是指電池組沒有連接到直流母線上或回路中有斷開點，直流電源系統(tǒng)是處于無后備狀態(tài)。檢測原理是電池組脫離后，電池組電壓會下降，與直流母線之間產(chǎn)生電壓差△U，以△U為啟動量，通過電池傳感器激發(fā)單信號脈沖，測量回路中電流響應的變化，識別是否處于脫離狀態(tài)。
（6）電池組回路連通性檢測（連接不良）
從直流充電機輸出端正 → 斷路器 → 熔斷器 → 連接電纜 → 電池及連接條 → 連接電纜→ 熔斷器→ 斷路器 → 直流充電機輸出端負整個回路的連通性。檢測的原理是通過電池傳感器周期性激發(fā)單信號脈沖，測量回路響應的電流突變量，由電路原理計算獲得△R。
3、技術的創(chuàng)造性與先進性；
（1）一種電池開路的自動跨接電路，由兩個陣列布置在同一導熱面上。I段元件由多個高功率肖特基二極管并聯(lián)組成陣列，并聯(lián)在電池上；II段元件由多個低內阻高功率的MOS管并聯(lián)組成陣列，并聯(lián)在電池上。出現(xiàn)電池開路時，I段元件動作，跨接電池；當電池長時間開路或電流過大時，溫度傳感器動作，驅動II段元件動作，跨接電池。
（2）一種直流電源系統(tǒng)中充電機及電池組組成的有源閉合電路回路阻抗在線實時檢測方法。通過對串聯(lián)電池組中每個電池并聯(lián)的防失壓電池傳感器發(fā)送指令，防失壓電池傳感器同步激發(fā)1個500ms負脈沖信號，同時讀取回路中電池組兩端電壓變化量和電流變化量，利用自定義的模型函數(shù)，計算出回路連接阻抗值（不包含電池內阻值）。
（3）通過電子電路設計，將電壓測量電路、負脈沖發(fā)生電路、小電流恒流補償充電電路，溫度測量電路，以及高功率肖特基二極管陣列電路、高功率MOS管陣列電路集成在產(chǎn)品PCB板上，結合MCU的控制及算法程序，構成防失壓電池傳感器，集合電池在線監(jiān)測、電池故障診斷、電池電壓均衡、電池開路自動跨接功能。
通過查新證明在所查范圍內國內外文獻中有無相同或類似的研究。
4、技術的成熟程度，適用范圍和安全性
本研究成果已經(jīng)小批量生產(chǎn)使用，從2019年第一批產(chǎn)品試用開始在浙江電網(wǎng)近70個變電站試點應用。
5、應用情況及存在的問題
得到用戶認可，入選2024年浙江省電力公司科創(chuàng)產(chǎn)品超市化平臺。
產(chǎn)品的結構需要進一步優(yōu)化設計，適應現(xiàn)場快捷安裝的需要，以及生產(chǎn)加工的效率。同時對電子電路做技術改進，提高可靠性并降低成本。

1.周怡  2.梁繼勇  3.汪保  4.梁增輝