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电站直流电源后备系统及智能充电机的设计
摘要：介绍了电站无人值守直流电源后备系统的组成以及蓄电池组的充电流程。详细讨论了该系统中的关键设备——智能充电机的功能要求，以及使用多微处理器实现该设备的软硬件设计方法。该系统已在多个电力企业成功应用。关键词：直流电源后备系统 多微控制器 充电机
直流电源后备系统是各类电厂、变电站、电站等必备的。其主要功能是作为主电源的替代电源，当主电源突然中断后，给关键主控设备、故障监测系统、故障保护系统等提供动力电。它可以包括多个蓄电池组，每组可有多达一百多只铅酸或其它种类的蓄电池，容量可达2000安时以上。
成套的无人值守、免维护直流电源系统由蓄电池组、充电浮充电装置、电池监测(容量及电压)装置、绝缘监测装置、交流监测装置、硅链调压装置、一系列遥控开关、保护子系统以及将这些装置连接成一个整体的工业通信网络和中央控制器组成。上述装置(除中央控制器之外)均可有多套。通信网络采用RS485接口，为了提高现场抗干扰的能力，RS485接口应采用带光隔离型的，也可采用工业现场总线如CAN总线、LonWorks等。中央控制器具有带汉字液晶显示的人机接口，一方面能通过通信网络与各子系统(装置)进行双向通信，取得其运行的实时数据，并对这些设备进行遥控、遥调；另一方面还与电站综合自动化系统相连，将整个直流系统的信息传递至这些更高层的系统。系统结构图如图1所示。
在这些装置中，充电浮充电装置(即智能充电机)无疑占据极其重要的地位，其作用在于提供智能充放电流程控制，自动补充蓄电池因事故放电和合闸操作而损耗的电能，从而使蓄电池组始终处于最佳的蓄能状态，保证直流后备电源系统的可靠性。
1 蓄电池充放电控制流程及智能充电机的功能设计
直流电源系统中的蓄电池在系统运行过程中可能会遇到各种运行状态，如交流中断导致的放电，以及长时间运行过程中由于内部化学反应而造成的自放电损失等。为了保证电池的容量，必须以一定的控制流程对蓄电池进行充电控制。
图2是原电力部负责组织制定的微机控制直流电源系统运行程序的示波图。从图中可知，铅酸蓄电池的充电流程由以下几个部分组成：
(1)启动阶段
为了避免电压突变对电池造成冲击，上电时，充电电压必须平滑地上升，在十几秒钟以后达到给定值。此阶段称为软启动阶段，充电机应该实现恒流控制。
图2
(2)0.1C10A恒流充电
软启动结束后，充电机以0.1C10A的电流对电池进行恒流充电。此时，电池的端压将逐渐上升。当端压上升至2.35×n(n为电池个数)时，恒流充电结束，转为下一阶段。
(3)均充阶段
此阶段为恒压控制，给定值为2.35×n。此时充电电流将逐渐减小，当电流减小到0.01Cl0A时，计时系统开始计时，当计完“均转浮设定时间”后(此时间可调，范围为0～72小时)，系统进入下一阶段——浮充阶段。
(4)浮充阶段
此阶段也为恒压控制，但其电压给定值为2
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