在我国“双碳”目标背景下,构建具有更强新能源消纳能力的新型电力系统已经成为电力行业转型发展方向,是构建清洁低碳可靠高效的能源体系的关键环节。新型电力系统具有清洁低碳、可靠可控、灵活高效、智能友好、开放互动等基本特征,但也面临新的技术挑战:
一是新能源成为主力电源,系统面临的源荷双重不确定性进一步加剧,系统灵活调节能力不足,电力电量平衡压力增大。风、光等新能源替代化石能源是实现降碳的关键措施,然而日益增大的新能源的随机性和波动性与日益减小的火电的调节能力将给系统带来严峻的新能源消纳与电力保供矛盾。亟需挖掘源网荷储多种灵活资源,从设备灵活性提升、电网调度能力增强、市场机制保障等多方面提升系统的电力电量平衡能力。
二是大量电力电子设备并网,系统惯量大幅降低,针对各类扰动下系统的可靠稳定运行风险增大。相比于旋转电机,电力电子设备一方面转动惯量低,另一方面控制方式复杂,使得电力电子化电力系统的动态特性不清,稳定机理不明,因而研究可靠稳定的控制保护方法缺乏理论分析方法的基础。目前构筑于以传统同步发电机为主体之上的系统运行控制理论与技术,难以满足新型电力系统的可靠运行要求,系统基础理论、分析方法、控制技术亟需全方位变革与突破。
三是配用电形态发生巨大变化,分布式资源大量接入,负荷侧互动能力进一步加强,给系统的可观可控可测能力带来难题。“双碳”目标下,大规模分布式新能源将接入配电网,使配电网潮流呈现多向性、随机性;与此同时,电动汽车的规模化发展,以及需求侧响应的不断推进,使负荷的时空特性变得更为复杂,给系统电能质量、经济性、可靠性带来难题。为了高效优化调配这些海量分布式资源,亟需先进的信息与通信技术提升系统可观、可测、可控能力,解决多元异构数据融合带来的互操作问题。
新型电力系统面临的上述挑战本质上是由于系统呈现出了更高的不确定性、控制复杂、弱惯性、数量大、分散化的特点,而现有以同步发电机为基础电力系统的分析方法及运行控制技术难以解决上述难点,需要我们从其他视角挖掘新的方法和技术。
第1章 简介(WBXC-1000蓄电池组内阻测量仪外形美观实用,型号齐全)
1. 说明
本手册为WBXC-1000蓄电池内阻测试仪的使用指南,请在操作使用测试仪前仔细阅读本手册。
2. 主机部件(WBXC-1000蓄电池组内阻测量仪外形美观实用,型号齐全)
2. 1 USB接口:用来通过U盘上传测试数据和下载参数;
2. 2 测试接口:连接测试夹具;
2. 3 充电接口:连接充电器;
2. 4 LCD:320*240彩色TFT液晶屏;
2. 5 键盘:共7个按键。定义如表一。
表一 键盘功能一览表
3. 主要功能特点(WBXC-1000蓄电池组内阻测量仪外形美观实用,型号齐全)
可对蓄电池电压、内阻、容量进行测试;
可以作为电压表使用,测试电池电压;
可对不同电压等级的蓄电池进行自动切换;
可对蓄电池进行容量测算;
测试数据同步存储;
对判别结果进行声音提示;
电池充电状态指示;
本机电池电压实时显示;
无操作自动待机;
测试数据记录存储;
通过u盘和分析软件系统进行数据交换。
4. 技术指标(WBXC-1000蓄电池组内阻测量仪外形美观实用,型号齐全)
测试量
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量程
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精度
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分辨率
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电压
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0~16V
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±0.5%
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1mv
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内阻(2V)
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0~10mΩ
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≤5%
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1μΩ
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内阻(6V/12V)
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0~100mΩ
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≤5%
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1μΩ
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温度
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-20℃~80℃
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±0.5%±1℃
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1℃
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供电电源
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12V 3000mAh可充锂电池
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可存数据
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2500节
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测试时间
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连续工作不小于6小时
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存储容量
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512Kbytes
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待机时间
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>32小时(有自动待机功能)
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尺寸
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238*134*44mm
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显示器
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320*240彩色TFT液晶屏
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相对湿度
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10%~90%
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工作温度
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-10℃~45℃
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采样率
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1.25组(内和电压测量)/秒。
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第2章 内阻测试说明(WBXC-1000蓄电池组内阻测量仪外形美观实用,型号齐全)
电池内部阻抗,也称为内阻,是一项影响电池性能的关键指标。测试电池内阻以判断电池供电能力已经是业内的共识。影响电池内阻的因素有:电池尺寸、工作时间、结构、状况、温度和充电状态。
对于一个充满电的电池,当电池放电时,其内阻逐步缓慢增大;当电池放电达到一定程度后,内阻的变化量才急速增大;当电池放完电后,其电阻比完全充电状态时大2~5倍。
电池温度也影响内阻的测量,但只在冰点以下才比较明显。在32℉以下,温度对内阻的影响很大,在-20℉时的内阻是原来的两倍。这就是为何在冬季电池的能量要小很多。
电池的使用时间也会影响其内阻。电池使用时间越长,随着盐化增加内阻越大。内阻增加的多少与电池的使用和维护方法有关。电池的整体状况(例如机械装置失效)也会影响电池的内阻。某些失效模式会使电池内阻增加。
由于不同厂家在生产电池时,工艺、配方的不同,造成同样容量的电池内阻有所差异,对电池好坏的判断不应完全拘泥于电池内阻的值,还应参考电池内阻的变化趋势。当电池内阻超过初始内阻的1.25倍时,电池就已经不能通过测试,当电池内阻变化到初始内阻的2倍后,电池结构容量就不足80%。
本内阻仪的采用瞬间放电法对电池进行内阻测量。对蓄电池的实际工作情况进行分析研究可以发现,蓄电池的端口对外电路呈现阻抗特性。在实际的使用中,蓄电池的电极,连接线等构成的电感,由于使用频率低,引线短,电感很微弱,一般在分析和研究中不予考虑。
一般我们都将蓄电池的电阻分为金属电阻,也即是欧姆电阻;电化学电阻,包括电化学反应电阻和粒子浓差极化电阻。关于容抗部分,法拉第电容因为其恒压特性,可以将其等效为一个电压源。另外,将其他容抗都等效变化为多个电容并联形式,则电池的等效模型可以简化如图1所示。
Rm为金属电阻,这部分的电阻只是随着金属的腐蚀、蠕变、硫化等因素而缓慢地变化着。电化学电阻Re则是随着容量的状态而时刻发生着变化的,但是这部分的变化又为并联着的电容的容抗变化所掩盖着。在交流情况下,由于电容 C 比较大,大部分电流流经电容,而 Re上分流较少,此时检测到的实际上是由Rm和C串联的阻抗,而 Re被忽略了。为了避开C的分流,直接由电池产生一个瞬时的大放电电流,然后测出电池极柱上电压的瞬间变化,如图2所示,通过负载接通时的瞬间电压降和断开负载时的瞬间电压恢复可以推导出相应的内阻。
在瞬间直流情况下,蓄电池的等效模型可以认为是一个电压源和内阻串联 (戴维南等效模型 )所构成,如图3所示。
ΔU=RinternalI从而有Rinternal=ΔU/I
从理论上说,在这里ΔU 有两个,一个是给试验电路加上负载的瞬间,电池电压跌落值,另外一个就是断开负载的瞬间,电池电压的恢复值。但是,由于实验过程中,在合闸瞬间,电压和电流都容易引入很大的冲击,导致较大的误差,所以这里统一采用电压的恢复值,而此时电流也基本上达到了稳态。
本内阻仪可以测量电压、内阻,估算出电池剩余容量。
第三章 使用方法
1. 准备
将测试线和内阻仪通过插头连接起来。
本机电池应该充满电。
2. 目视检查
使用测试仪测试前应对被测电池进行如下检查:
待测电池盒是否破裂。
待测电池单元盖是否破裂。
待测电池盒与电池单元盖的密封情况。
待测电池接头或接线柱是否被腐蚀。
待测电池压板是否过松或过紧而使电池内部破裂。
待测电池上部污垢或导电酸。
电缆或导线磨损、断裂或损坏。
待测电池接头被腐蚀或过松。
3. 注意事项
使用本内阻仪进行测试时,应观察所有设备制造商的注意事项和警告。
测试前应仔细检查所有测试引线的连接。
确认测试夹牢靠连接在电池的接线柱上。
确认正极和负极正确连接在电池的接线柱上。
如果极性接反或未连接,电压将显示为零。
电池夹必须与电池连接牢固。否则将出现错误诊断。对于接线柱在侧面的电池,将测试夹夹在圆形电缆的接线端,而不是方形电缆的接线端。为了确保连接牢固,必要时可拆下电池夹螺栓,并用一个侧面转接接头代替。安装前检查接线柱间隙是否足够。
4. 电池测试
按下键1秒钟,即可打开测试仪电源。自动进入【电池测试】界面。
在【电池测试】界面下,按Enter键进行电池测试,按左右键进行菜单切换,序号表示当前保存的序号值;右上角的图标显示内部锂电池电量;电压显示被测电池电压值;内阻为被测电池内阻数值(单位mΩ);容量为被测电池剩余容量百分比;温度是当前环境温度;型号为所测电池安时数,通过上下键选择,当“型号”变为“基值”时,此时表示根据电池的基值(蓄电池满容量内阻值)进行测量,用户可在“系统设置”菜单中的“基值设定”设定电池的基值。
说明:键即为电源开关键,电源关闭时按下可打开电源,电源关闭状态下按键可打开电源,每次按下时间需持续1秒以上方为有效。
5. 历史记录
在【电池测试】界面下按←、→ 键进入【历史记录】界面。
历史记录显示从*新保存值开始排列,按↑↓键进行翻页操作
6. 系统设置
在【电池测试】或者【历史记录】界面下按←、→ 键进入【参数系统】界面,按Enter键清楚所有保存的数据!
其中,【基值设定】设定蓄电池满容量内阻值,例如某品牌2V 300Ah蓄电池满容量内阻值为650微欧,该值由蓄电池厂家提供;【时间设置】设置系统日期和时间;【数据处理】数据保存至U盘及本机数据清理,写入U盘时保存为NZY_V20.TXT文件;【出厂设置】由厂家设置,客户一般不需要进行设置。
7. 提示音说明
开机是蜂鸣器发出短促的“嘟”声。
在【电池测试】界面下按Enter键进行电池测试,测试开始与结束时蜂鸣器发出短促的“嘟”声。
当内部温度高于一定值时内阻仪需要进行散热冷却,蜂鸣器发出连续的“嘟-嘟”声,此时电池测试被禁用,等待冷却以后蜂鸣器发出短促的“嘟”声,此时可继续进行电池测试。
数据保存至U盘成功后,蜂鸣器发出短促的“嘟”声。
近年来,随着电力能源领域的数字化转型,电力系统的发、输、配、用各个环节涌现了海量的数据,而信息领域中以大数据、人工智能等数据驱动的技术,使得从电力系统中的海量数据中挖掘新型电力系统特性的内在规律成为可能,从而实现能量流和信息流的深度融合,促进各类资源大范围的优化配置。基于数据驱动的电力系统分析方法和运行控制技术具有弥补传统基于模型的理论体系的不足,解决新型电力系统面临挑战的优势,体现在以下几个方面:
一是基于数据驱动的新型电力系统分析方法。新型电力系统的源侧和荷侧都发生深刻变化,传统的电源和负荷建模方法无法有效反映新元素的动态特性,而数据驱动方法擅长高维非线性特性的表征能力,采用基于数据驱动的源荷建模方法具有描述源荷复杂动态特性的技术优势;新型电力系统由于多重不确定性,潮流计算面临短时执行海量场景分析的计算瓶颈,基于数据驱动的潮流计算方法能够实现海量场景的高精度快速计算。
二是基于数据驱动的新型电力系统稳定性分析方法。新型电力系统的“双高”特性使其具有强非线性和复杂动态特性,其系统稳定机理尚不明确,传统的基于模型的稳定性分析方法不能反映所有可能的运行方式和故障场景。需要通过海量数据实现扰动识别,评估系统线路过载、电压越限等静态可靠特性,并根据暂态特性的海量数据实现暂态可靠运行风险的评估方法,为系统稳定性分析提供新方法。
三是基于数据驱动的新型电力系统保护控制方法。随着大规模电力电子设备的并网,由于逆变器的控制特性,使系统的短路电流特性以及故障特征与传统系统差别较大,给故障分析识别和保护控制带来困难。基于数据驱动的方法可以通过建立多源数据与故障特征、短路电流特性的映射关系,揭示影响故障特征的关键因素和机理,可以有效实现新型电力系统下的故障分析与类型甄别。
四是基于数据驱动的新型电力系统优化运行方法。新型电力系统由于新能源急剧波动、海量设备离散运行、源网荷储互动,传统基于物理模型的运行决策方法面临复杂度急剧增大的难点,难以满足在线应用的需求。利用海量运行数据,构建深度强化学习机制,并通过数据积累对学习模型进行持续修正和自我学习能力,实现复杂场景下决策的精度和效率。
五是面向对象的数据融合与资源协同。新型电力系统具有海量异构设备接入的特征,给传统的集中式的调控机制带来挑战,而分布式调控机制离不开面向对象的分布式信息架构,需要建立不同业务对象的信息交互机制,提出源网荷储异构数据模型的映射方法,实现各类差异化资源的有效协同。
新型电力系统作为一个具有海量数据的复杂系统,有望通过数字化建设,借助海量数据的价值,从新的视角认识新型电力系统的内在机理和特性,助力突破新型电力系统面临的技术难题。相信随着电力行业的数字化转型的步伐不断加快,以数据为工具的新型电力系统分析方法和运行控制技术将会得到学术界和工业界的高度重视,促进新型电力系统建设的蓬勃发展。
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