智能高频充电装置测评

二、充电装置

目前抽水蓄能电站通常采用智能型高频开关充电装置，其主要由集中监控单元、交流配电单元、充电模块、电池巡检单元等组成。直流电源系统可以与电站监控系统通信，实现无人值守。

1.集中监控模块

集中监控单元是直流系统的控制、管理中心，具备“四遥”功能，可使电源系统实现无人值守。

整流模块、蓄电池组、交直流配电单元的运行参数分别由充电监控电路和配电监控电路采集处理，然后通过通信端口把处理后的信息上传给监控模块，由监控模块统一处理后显示在液晶屏幕上。

监控模块可通过人机对话操作方式对系统进行运行参数的设置和运行状态的控制，还可以通过通信端口接入电站监控系统，实现对电源系统的远程监控。

监控模块通过对采集数据的分析和判断，能自动完成对蓄电池组充电的均浮充转换和温度补偿控制，以保证电池的正常充电，最大限度地延长电池的使用寿命。

2.交流配电单元

交流配电单元将交流电源引入，分配给各个充电模块，扩展功能为实现两路交流输入的自动切换。正常工作时，交流电压切换小开关打在“自动”位置，第一路交流作为主工作电源，第二路交流作辅助备用。当第一路交流电源因故障停电时，第二路交流电源自动投入；当第一路交流电源恢复时，自动切换回第一路交流电源供电；当交流电压切换小开关打到“Ⅰ”或“Ⅱ”时，则第一路或第二路交流电源作为唯一的交流输入电源。

3.充电模块

充电模块完成交流/直流（AC/DC）变换，实现系统最为基本的功能，配有过电流、过电压、欠电压、过热等保护。

交流电经整流桥整流后变成脉动的直流，在滤波电容和电感组成的LC滤波电路的作用下输出直流电压，再逆变为高频电压并整流为高频脉宽调制脉冲电压波，最后经过高频整流、滤波后变为额定的直流电压，经隔离二极管隔离后输出，一方面给蓄电池充电，另一方面给直流负载提供正常工作电流。

充电模块内部设置有充电监控单元，能接受集中监控模块的控制指令。调节整流模块的输出电压实现对蓄电池组的恒压限流充电和均浮充自动转换，同时上传整流模块的故障信号。

在集中监控模块因故障退出的情况下，由于充电模块本身具有CPU，充电模块也可以脱离监控模块独立运行，按预先设定的浮充电压值继续对蓄电池组充电。

4.电池巡检装置

电池巡检装置实时在线监测蓄电池组的单体电压。当单体电池的电压超过设定的告警电压值时，发出单体电压异常信号。该装置为电站的运行维护人员随时了解蓄电池组的运行状况提供方便。

直流系统的电池巡检装置由电池电压巡检和内阻巡检两部分组成：(www.xing528.com)

（1）电池电压巡检原理

电池电压巡检原理如图17-2-3所示，它采用光继电器开关对蓄电池组每节电池的端电压进行采集，通过模拟/数字（A/D）转换电路，将电压信号转换为数字信号供CPU读取，最后通过RS485总线将处理后的信息上传到电源监控装置，进行数据分析和判断。

图17-2-3　电池电压巡检原理框图

（2）电池内阻巡检原理

电池内阻巡检原理如图17-2-4所示，它采用交流注入原理，定时将信号发生器产生的低频交流信号经电容隔离直流后，通过光继电器顺序注入电池内，然后对交流信号在电池正负极柱上产生的同步交流电压信号进行采集，通过模拟/数字（A/D）转换电路，将电压信号转换为数字信号供CPU读取，计算出单节电池内阻。最后通过RS485总线将处理后的信息上传到电源监控装置，进行数据分析和判断。

图17-2-4　电池内阻巡检原理框图

电池巡检还具备温度监测功能，当连接温度传感器时，CPU可定时进行温度的采样计算，并通过RS485总线将处理后的信息上传到电源监控装置，进行数据处理。

5.硅堆降压单元

根据蓄电池组输出电压的变化自动调节串入降压硅堆（串联二极管）的数量，使直流控制母线的电压稳定在规定的范围内。当提高蓄电池组的容量、减少单体串联的个数时，可以取消硅堆降压单元，达到简化系统接线、提高可靠性的目的。

6.配电监控单元

配电监控单元采集系统中交流配电、整流装置、蓄电池组、直流母线和馈电回路的电压、电流运行参数，以及状态和告警信号，上传到集中监控模块进行运行参数显示和信号处理。