间接并联智能电池组件直流系统在智能变电站的应用

　　摘要：本文就变电站直流系统存在的几个问题进行分析，并对间接并联智能电池组件
与传统直流电源系统进行技术经济比较，为今后智能变电站直流系统设计提供参考。
　　关键词：智能变电站

 应急电源 直流系统 间接并联智能电池组件

　　

1、引言

　　智能变电站的蓄电池组作为站内应急电源，在全站交流系统失电情况下，提供保护测
控、开关操作、通信设备、事故照明等应急电源，意义重大。在正常运行时，蓄电池组处于浮
充状态，并没有带载表现机会。每年全国变电站蓄电池组因全站交流系统失电，而发挥应急
电源作用的蓄电池组数量仅为极少部分。但即使是这些极少部分蓄电池组，每年的事故仍时
有发生。
　　蓄电池组事故原因主要有：单只蓄电池内部质量问题，造成整组蓄电池不能正常带载。
单只蓄电池连接线问题，造成整组蓄电池不能正常带载。蓄电池组中最差

1 只蓄电池容量决

定整组蓄电池容量，使在全站交流系统失电情况下蓄电池组不能发挥应有作用。新更换蓄电
池与原运行电池性能不匹配，造成整组电池性能迅速下降。串联蓄电池组不能在线维护，只
能靠定期离线全容量核容实验才能真正确定实际容量，发现蓄电池内部质量问题需将备用
蓄电池组并联带载，再退出问题蓄电池组维护。铅酸电池主要由铅、硫酸以及部分其他金属
及塑料组成，生产铅酸蓄电池存在着倾注硫酸、成品检验和测试环节挥发硫酸雾气等污染环
境的大问题。废电池酸液中含有大量的铅，不慎排放不但严重污染土壤和水源，对空气、生
态平衡造成破坏。世界环保专家将铅酸蓄电池列为世界三大公害之一。
　　随着

AC/DC、DC/DC 技术、通信技术、组件设计技术，在电力领域实现了大量应用。改变

蓄电池串联方式的技术条件已具备。而更为环保的磷酸铁锂电池现在也已经普遍应用。
　　

2、间接并联智能电池组件技术原理

　　

1）间接并联智能电池组件原理及功能

　　单只蓄电池与匹配的

AC/DC 充电电路、DC/DC 升压电路等部件组成的“间接并联智能

电池组件

”，并通过多套组件并联，组成满足实际需要的直流电源系统，取代传统设计中的

“充电机+蓄电池组+蓄电池巡检” 装置组合。组件具有以下功能：
　　

1、多模块并联均流功能：模块采样最大值均流模式，系统设置“+”、“-”均流母线，模块

输出欠压时自动从均流母线断开，均流电路停止工作。能保证电池模块安全运行。
　　

2、可对单电池进行完善在线充放电管理：通过定时或远方/手动控制，调低 AC/DC 输

出电压，其值高于系统允许下限值，使处于浮充电的模块单电池放电。放电过程通过软件计
算积分放电量。
　　

3、输入输出保护功能。

　　

4、在线检修更换功能：模块设计考虑在线更换功能，支持热插拔，保证单模块检修不

影响直流母线运行。
　　

2）磷酸铁锂电池原理

　　

LiFePO4 作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极

与负极隔开，但锂离子

Li+可以通过而电子 e-不能通过，碳（石墨）组成的电池负极，由

铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。
　　

LiFePO4 电池在充电时，正极中的锂离子 Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程

中，负极中的锂离子

Li+通过隔膜向正极迁移。在整个充放电过程中不产生新的物质。

　　磷酸铁锂电池不含任何重金属与稀有金属，无毒（

SGS 认证通过），无污染，符合欧

洲

RoHS 规定，为绝对的绿色环保电池。铅酸电池中却存在着大量的铅，在其废弃后若处理

不当，仍将对环境构成二次污染。