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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(shè)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(dāng)交流電失電時(shí)，能立即切換到電池組供電，避免控制設(shè)備失電。電池組是由多個(gè)電池串聯(lián)，以滿足設(shè)備所需的較高的工作電壓，但是存在以下問題：
（1）當(dāng)串聯(lián)電池組的某個(gè)電池出現(xiàn)性能劣化失效，在后備電源需要帶負(fù)載輸出電流時(shí)，該失效電池上會(huì)出現(xiàn)較大的反向電壓，出現(xiàn)“電池開路”現(xiàn)象，使得整個(gè)電池組的端電壓大幅度下降，導(dǎo)致設(shè)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(fù)載輸出電流時(shí)，或者因?yàn)榻佑|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(dǎo)致電池組將無法提供足夠的工作電壓，設(shè)備停止工作。
2、技術(shù)原理與性能指標(biāo)
（1）運(yùn)行在線測量參數(shù)
電池電壓、溫度、內(nèi)阻（周期性測量，默認(rèn)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(shí)長，最低電池電壓。
（2）電池劣化故障識(shí)別
基于電池內(nèi)阻變化趨勢法判斷，參照IEEE 1188-2005標(biāo)準(zhǔn)。
（3）電池性能維護(hù)
采用涓流充放電電壓均衡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池組內(nèi)各電池電壓會(huì)動(dòng)態(tài)平衡。
（4）電池開路保護(hù)
為確?？煽縿?dòng)作，電池傳感器設(shè)計(jì)有兩級(jí)電池開路防護(hù)電路，電池出現(xiàn)反相電壓時(shí)，由高功率二極管組構(gòu)成的I級(jí)防護(hù)電路動(dòng)作，旁路該劣化電池；到二極管組溫度達(dá)到定值時(shí)，II防護(hù)電路動(dòng)作，理想二極管動(dòng)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(diǎn)，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(huì)下降，與直流母線之間產(chǎn)生電壓差△U，以△U為啟動(dòng)量，通過電池傳感器激發(fā)單信號(hào)脈沖，測量回路中電流響應(yīng)的變化，識(shí)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(jī)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(jī)輸出端負(fù)整個(gè)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(hào)脈沖，測量回路響應(yīng)的電流突變量，由電路原理計(jì)算獲得△R。
3、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性；
（1）一種電池開路的自動(dòng)跨接電路，由兩個(gè)陣列布置在同一導(dǎo)熱面上。I段元件由多個(gè)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(gè)低內(nèi)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(shí)，I段元件動(dòng)作，跨接電池；當(dāng)電池長時(shí)間開路或電流過大時(shí)，溫度傳感器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)II段元件動(dòng)作，跨接電池。
（2）一種直流電源系統(tǒng)中充電機(jī)及電池組組成的有源閉合電路回路阻抗在線實(shí)時(shí)檢測方法。通過對(duì)串聯(lián)電池組中每個(gè)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(gè)500ms負(fù)脈沖信號(hào)，同時(shí)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(jì)算出回路連接阻抗值（不包含電池內(nèi)阻值）。
（3）通過電子電路設(shè)計(jì)，將電壓測量電路、負(fù)脈沖發(fā)生電路、小電流恒流補(bǔ)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(jié)合MCU的控制及算法程序，構(gòu)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(dòng)跨接功能。
通過查新證明在所查范圍內(nèi)國內(nèi)外文獻(xiàn)中有無相同或類似的研究。
4、技術(shù)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(gè)變電站試點(diǎn)應(yīng)用。
5、應(yīng)用情況及存在的問題
得到用戶認(rèn)可，入選2024年浙江省電力公司科創(chuàng)產(chǎn)品超市化平臺(tái)。
產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，適應(yīng)現(xiàn)場快捷安裝的需要，以及生產(chǎn)加工的效率。同時(shí)對(duì)電子電路做技術(shù)改進(jìn)，提高可靠性并降低成本。

1.周怡  2.梁繼勇  3.汪保  4.梁增輝