[发明专利]一种电信号测量装置及蓄电池浮充电流在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖的、能满足信号微弱、测量范围要求宽、测量精度要求高的电信号检测需求的电子测量技术，以及该技术在各种不间断电源系统中作后备能源的蓄电池的在线监测应用，属于电子测量技术领域。

背景技术

铅酸蓄电池大量地使用于电力直流操作电源系统、通信行业基础直流电源系统、UPS不间断交流电源系统等各种不间断交、直流电源系统中，铅酸蓄电池（以下统称蓄电池）作为这些电源系统的后备能源，当交流停电时，由蓄电池继续为负载供电。凡是需要使用后备电源系统的负荷，就表明了它的重要性，例如在变电站、发电厂、核电、冶金、矿山、化工、地铁等行业都有广泛使用的电力直流操作电源系统，它主要是为这些行业中的发电、供电、配电的电气、热工中的测量、控制、保护、信号及继电保护装置，断路器中的合闸机构，各种直流电机，交流不间断电源装置、远动及通信装置、事故照明提供电源。电力直流操作电源系统失电将使上述设备无法工作，往往会引起大的供电事故，且经常是火烧连营的大面积事故，因此它的可靠性对于这些行业的供电安全极为重要。又例如：广泛应用于银行业、电信数据服务业的UPS电源系统，它为这些行业的信息数据设备提供高质量的交流电源，是保障这些行业业务数据、信息的质量及安全的重要手段。

而作为这些不间断电源系统的后备能源的蓄电池是保证电源系统供电可靠性的最后一道防线，如果它的可靠性、可用性得不到保证，就无法保证不间断电源系统的供电安全。因此产生了单节电池电压在线监测、电池内阻在线监测等多种在线监测技术来监测和发现蓄电池可能存在的问题，以避免当需要蓄电池组提供能源时，因为蓄电池组存在问题而无法提供所需的能源。另外这些技术还为监测、发现蓄电池组运行的环境条件是否存在会影响蓄电池组寿命的不良因素，例如环境温度是否合适、浮充电充电电压是否合适、是否存在与其他蓄电池一致性不好的电池等。如有就应尽快排出，毕竟蓄电池组本身是价格昂贵的元件。后备蓄电池组在后备时是处于一种浮充电的充电状态，浮充电的目的是为了补充蓄电池自放电损失的容量。浮充电电压是否合适对蓄电池的寿命至关重要，浮充电压偏高将造成蓄电池过充电而失水，进而引起电池发热，热积聚，而损坏蓄电池；浮充电压偏低则会造成蓄电池欠充，蓄电池长期欠充会因硫酸铅析出晶体而硫化，硫化造成蓄电池容量的下降、内阻的增加。而监测浮充电流的大小是判断浮充电压是否合理最有效的手段，浮充电流比正常值偏大说明浮充电压偏高，浮充电流偏小说明浮充电压偏低。

铅酸蓄电池的正常浮充电流在0.01~0.03I10(注：I10是以10小时的放电率放电的电流，比如10小时放电率容量C10为800Ah的蓄电池的I10为80A），均衡充电限流值为1.0I10，最大放电电流为5.5I10，即蓄电池回路电流的测量范围至少需要满足0.01~5.5I10的范围，跨度很大，接近4个数量级，而且在浮充电流范围时测量的精度至少要达到≤±5%才有实际应用的价值，这又进一步加大了测量的难度，常规的测量方法很难做到。例如800Ah的蓄电池（800Ah蓄电池是广东省电网公司500kV变电站直流电源系统的标准配置），按上述蓄电池电流测量实际需要的范围为0.8A~440A，但按电力行业标准：《DL/T5044-2004 电力工程直流电源系统设计技术规范》的规定，800Ah的蓄电池组的蓄电池回路的电流测量范围要达到600A。0.8A时还要满足小于±5%的精度，则此时的测量允许绝对误差要小于±40mA，±40mA与最大测量值600A相差15000倍。