變電站用VRLA蓄電池SOC及SOH估計(jì)算法研究.pdf

1、閥控式鉛酸蓄電池(Valve Regulated Lead Acid，VRLA)又稱免維護(hù)電池，是變電站直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負(fù)載提供電力保障，以確保繼電保護(hù)、通信設(shè)備等正常運(yùn)行。變電站中蓄電池一般串聯(lián)成組使用，由于“木桶效應(yīng)”，有缺陷的電池如果長期存在則會(huì)導(dǎo)致整組電池的容量下降，加速其它電池老化，降低整組電池的可靠性。因此，變電站運(yùn)行中，必須實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每塊蓄電池的健康狀況(State of Health，S

2、OH)和其荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)，以確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行。
　　論文通過分析某電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)50多所變電站近5年的VRLA蓄電池歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，概括出與變電站用VRLA電池SOC估計(jì)相關(guān)的多種影響因素。在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行不同溫度、不同工況實(shí)驗(yàn)，提取VRLA蓄電池典型OCV(Open CircuitVoltage)-SOC曲線，借鑒國內(nèi)外常用的VRLA電池等效模型和SOC估計(jì)模型，結(jié)合變電站蓄電池組長期處于浮

3、充狀態(tài)和一般兩年才進(jìn)行一次全容量核對(duì)性放電的實(shí)際工況和實(shí)際工作環(huán)境，選用五階OCV-SOC模型，引入溫度、循環(huán)次數(shù)等參數(shù)對(duì)電池實(shí)際容量進(jìn)行補(bǔ)償修正，采用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(Extended KalmanFilter, EKF)進(jìn)行電池SOC估計(jì)，并在MATLAB/Simulink模塊里構(gòu)建EKF算法模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仿真分析，驗(yàn)證本算法的精確性和可靠性。然后重點(diǎn)研究VRLA蓄電池SOH與電池溫度、SOC、內(nèi)阻、電壓等參數(shù)之間的關(guān)系建立蓄電

4、池本體參數(shù)-蓄電池運(yùn)維工況-壽命模型，在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行高溫浮充老化加速實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行多因素綜合分析，建立面向變電站用實(shí)際工況下的VRLA電池老化模型和SOH估計(jì)算法，并詳細(xì)介紹了整個(gè)算法的實(shí)現(xiàn)過程和驗(yàn)證過程。
　　論文以江蘇理士DJ100和DJ300型VRLA蓄電池作為研究對(duì)象，于實(shí)驗(yàn)室恒溫恒濕柜里進(jìn)行一系列不同溫度、不同工況充放電實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行OCV-SOC數(shù)學(xué)模型公式的參數(shù)辨識(shí)和電池容量補(bǔ)償系數(shù)參數(shù)辨識(shí)，然后在Matl