在我國“雙碳”目標背景下,構建具有更強新能源消納能力的新型電力系統已經成為電力行業轉型發展方向,是構建清潔低碳可靠高效的能源體系的關鍵環節。新型電力系統具有清潔低碳、可靠可控、靈活高效、智能友好、開放互動等基本特征,但也面臨新的技術挑戰:
一是新能源成為主力電源,系統面臨的源荷雙重不確定性進一步加劇,系統靈活調節能力不足,電力電量平衡壓力增大。風、光等新能源替代化石能源是實現降碳的關鍵措施,然而日益增大的新能源的隨機性和波動性與日益減小的火電的調節能力將給系統帶來嚴峻的新能源消納與電力保供矛盾。亟需挖掘源網荷儲多種靈活資源,從設備靈活性提升、電網調度能力增強、市場機制保障等多方面提升系統的電力電量平衡能力。
二是大量電力電子設備并網,系統慣量大幅降低,針對各類擾動下系統的可靠穩定運行風險增大。相比于旋轉電機,電力電子設備一方面轉動慣量低,另一方面控制方式復雜,使得電力電子化電力系統的動態特性不清,穩定機理不明,因而研究可靠穩定的控制保護方法缺乏理論分析方法的基礎。目前構筑于以傳統同步發電機為主體之上的系統運行控制理論與技術,難以滿足新型電力系統的可靠運行要求,系統基礎理論、分析方法、控制技術亟需全方位變革與突破。
三是配用電形態發生巨大變化,分布式資源大量接入,負荷側互動能力進一步加強,給系統的可觀可控可測能力帶來難題。“雙碳”目標下,大規模分布式新能源將接入配電網,使配電網潮流呈現多向性、隨機性;與此同時,電動汽車的規模化發展,以及需求側響應的不斷推進,使負荷的時空特性變得更為復雜,給系統電能質量、經濟性、可靠性帶來難題。為了高效優化調配這些海量分布式資源,亟需先進的信息與通信技術提升系統可觀、可測、可控能力,解決多元異構數據融合帶來的互操作問題。
新型電力系統面臨的上述挑戰本質上是由于系統呈現出了更高的不確定性、控制復雜、弱慣性、數量大、分散化的特點,而現有以同步發電機為基礎電力系統的分析方法及運行控制技術難以解決上述難點,需要我們從其他視角挖掘新的方法和技術。

第1章 簡介(WBXC-1000蓄電池組內阻測量儀外形美觀實用,型號齊全)
1. 說明
本手冊為WBXC-1000蓄電池內阻測試儀的使用指南,請在操作使用測試儀前仔細閱讀本手冊。
2. 主機部件(WBXC-1000蓄電池組內阻測量儀外形美觀實用,型號齊全)
2. 1 USB接口:用來通過U盤上傳測試數據和下載參數;
2. 2 測試接口:連接測試夾具;
2. 3 充電接口:連接充電器;
2. 4 LCD:320*240彩色TFT液晶屏;
2. 5 鍵盤:共7個按鍵。定義如表一。
表一 鍵盤功能一覽表
3. 主要功能特點(WBXC-1000蓄電池組內阻測量儀外形美觀實用,型號齊全)
可對蓄電池電壓、內阻、容量進行測試;
可以作為電壓表使用,測試電池電壓;
可對不同電壓等級的蓄電池進行自動切換;
可對蓄電池進行容量測算;
測試數據同步存儲;
對判別結果進行聲音提示;
電池充電狀態指示;
本機電池電壓實時顯示;
無操作自動待機;
測試數據記錄存儲;
通過u盤和分析軟件系統進行數據交換。
4. 技術指標(WBXC-1000蓄電池組內阻測量儀外形美觀實用,型號齊全)
測試量
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量程
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精度
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分辨率
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電壓
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0~16V
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±0.5%
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1mv
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內阻(2V)
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0~10mΩ
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≤5%
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1μΩ
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內阻(6V/12V)
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0~100mΩ
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≤5%
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1μΩ
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溫度
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-20℃~80℃
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±0.5%±1℃
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1℃
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供電電源
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12V 3000mAh可充鋰電池
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可存數據
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2500節
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測試時間
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連續工作不小于6小時
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存儲容量
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512Kbytes
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待機時間
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>32小時(有自動待機功能)
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尺寸
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238*134*44mm
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顯示器
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320*240彩色TFT液晶屏
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相對濕度
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10%~90%
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工作溫度
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-10℃~45℃
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采樣率
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1.25組(內和電壓測量)/秒。
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第2章 內阻測試說明(WBXC-1000蓄電池組內阻測量儀外形美觀實用,型號齊全)
電池內部阻抗,也稱為內阻,是一項影響電池性能的關鍵指標。測試電池內阻以判斷電池供電能力已經是業內的共識。影響電池內阻的因素有:電池尺寸、工作時間、結構、狀況、溫度和充電狀態。
對于一個充滿電的電池,當電池放電時,其內阻逐步緩慢增大;當電池放電達到一定程度后,內阻的變化量才急速增大;當電池放完電后,其電阻比完全充電狀態時大2~5倍。
電池溫度也影響內阻的測量,但只在冰點以下才比較明顯。在32℉以下,溫度對內阻的影響很大,在-20℉時的內阻是原來的兩倍。這就是為何在冬季電池的能量要小很多。
電池的使用時間也會影響其內阻。電池使用時間越長,隨著鹽化增加內阻越大。內阻增加的多少與電池的使用和維護方法有關。電池的整體狀況(例如機械裝置失效)也會影響電池的內阻。某些失效模式會使電池內阻增加。
由于不同廠家在生產電池時,工藝、配方的不同,造成同樣容量的電池內阻有所差異,對電池好壞的判斷不應完全拘泥于電池內阻的值,還應參考電池內阻的變化趨勢。當電池內阻超過初始內阻的1.25倍時,電池就已經不能通過測試,當電池內阻變化到初始內阻的2倍后,電池結構容量就不足80%。
本內阻儀的采用瞬間放電法對電池進行內阻測量。對蓄電池的實際工作情況進行分析研究可以發現,蓄電池的端口對外電路呈現阻抗特性。在實際的使用中,蓄電池的電極,連接線等構成的電感,由于使用頻率低,引線短,電感很微弱,一般在分析和研究中不予考慮。
一般我們都將蓄電池的電阻分為金屬電阻,也即是歐姆電阻;電化學電阻,包括電化學反應電阻和粒子濃差極化電阻。關于容抗部分,法拉第電容因為其恒壓特性,可以將其等效為一個電壓源。另外,將其他容抗都等效變化為多個電容并聯形式,則電池的等效模型可以簡化如圖1所示。
Rm為金屬電阻,這部分的電阻只是隨著金屬的腐蝕、蠕變、硫化等因素而緩慢地變化著。電化學電阻Re則是隨著容量的狀態而時刻發生著變化的,但是這部分的變化又為并聯著的電容的容抗變化所掩蓋著。在交流情況下,由于電容 C 比較大,大部分電流流經電容,而 Re上分流較少,此時檢測到的實際上是由Rm和C串聯的阻抗,而 Re被忽略了。為了避開C的分流,直接由電池產生一個瞬時的大放電電流,然后測出電池極柱上電壓的瞬間變化,如圖2所示,通過負載接通時的瞬間電壓降和斷開負載時的瞬間電壓恢復可以推導出相應的內阻。
在瞬間直流情況下,蓄電池的等效模型可以認為是一個電壓源和內阻串聯 (戴維南等效模型 )所構成,如圖3所示。
ΔU=RinternalI從而有Rinternal=ΔU/I
從理論上說,在這里ΔU 有兩個,一個是給試驗電路加上負載的瞬間,電池電壓跌落值,另外一個就是斷開負載的瞬間,電池電壓的恢復值。但是,由于實驗過程中,在合閘瞬間,電壓和電流都容易引入很大的沖擊,導致較大的誤差,所以這里統一采用電壓的恢復值,而此時電流也基本上達到了穩態。
本內阻儀可以測量電壓、內阻,估算出電池剩余容量。
第三章 使用方法
1. 準備
將測試線和內阻儀通過插頭連接起來。
本機電池應該充滿電。
2. 目視檢查
使用測試儀測試前應對被測電池進行如下檢查:
待測電池盒是否破裂。
待測電池單元蓋是否破裂。
待測電池盒與電池單元蓋的密封情況。
待測電池接頭或接線柱是否被腐蝕。
待測電池壓板是否過松或過緊而使電池內部破裂。
待測電池上部污垢或導電酸。
電纜或導線磨損、斷裂或損壞。
待測電池接頭被腐蝕或過松。
3. 注意事項
使用本內阻儀進行測試時,應觀察所有設備制造商的注意事項和警告。
測試前應仔細檢查所有測試引線的連接。
確認測試夾牢靠連接在電池的接線柱上。
確認正極和負極正確連接在電池的接線柱上。
如果極性接反或未連接,電壓將顯示為零。
電池夾必須與電池連接牢固。否則將出現錯誤診斷。對于接線柱在側面的電池,將測試夾夾在圓形電纜的接線端,而不是方形電纜的接線端。為了確保連接牢固,必要時可拆下電池夾螺栓,并用一個側面轉接接頭代替。安裝前檢查接線柱間隙是否足夠。
4. 電池測試
按下
鍵1秒鐘,即可打開測試儀電源。自動進入【電池測試】界面。
在【電池測試】界面下,按Enter鍵進行電池測試,按左右鍵進行菜單切換,序號表示當前保存的序號值;右上角的圖標顯示內部鋰電池電量;電壓顯示被測電池電壓值;內阻為被測電池內阻數值(單位mΩ);容量為被測電池剩余容量百分比;溫度是當前環境溫度;型號為所測電池安時數,通過上下鍵選擇,當“型號”變為“基值”時,此時表示根據電池的基值(蓄電池滿容量內阻值)進行測量,用戶可在“系統設置”菜單中的“基值設定”設定電池的基值。
說明:
鍵即為電源開關鍵,電源關閉時按下可打開電源,電源關閉狀態下按鍵可打開電源,每次按下時間需持續1秒以上方為有效。
5. 歷史記錄
在【電池測試】界面下按←、→ 鍵進入【歷史記錄】界面。
歷史記錄顯示從*新保存值開始排列,按↑↓鍵進行翻頁操作
6. 系統設置
在【電池測試】或者【歷史記錄】界面下按←、→ 鍵進入【參數系統】界面,按Enter鍵清楚所有保存的數據!
其中,【基值設定】設定蓄電池滿容量內阻值,例如某品牌2V 300Ah蓄電池滿容量內阻值為650微歐,該值由蓄電池廠家提供;【時間設置】設置系統日期和時間;【數據處理】數據保存至U盤及本機數據清理,寫入U盤時保存為NZY_V20.TXT文件;【出廠設置】由廠家設置,客戶一般不需要進行設置。
7. 提示音說明
開機是蜂鳴器發出短促的“嘟”聲。
在【電池測試】界面下按Enter鍵進行電池測試,測試開始與結束時蜂鳴器發出短促的“嘟”聲。
當內部溫度高于一定值時內阻儀需要進行散熱冷卻,蜂鳴器發出連續的“嘟-嘟”聲,此時電池測試被禁用,等待冷卻以后蜂鳴器發出短促的“嘟”聲,此時可繼續進行電池測試。
數據保存至U盤成功后,蜂鳴器發出短促的“嘟”聲。
近年來,隨著電力能源領域的數字化轉型,電力系統的發、輸、配、用各個環節涌現了海量的數據,而信息領域中以大數據、人工智能等數據驅動的技術,使得從電力系統中的海量數據中挖掘新型電力系統特性的內在規律成為可能,從而實現能量流和信息流的深度融合,促進各類資源大范圍的優化配置。基于數據驅動的電力系統分析方法和運行控制技術具有彌補傳統基于模型的理論體系的不足,解決新型電力系統面臨挑戰的優勢,體現在以下幾個方面:
一是基于數據驅動的新型電力系統分析方法。新型電力系統的源側和荷側都發生深刻變化,傳統的電源和負荷建模方法無法有效反映新元素的動態特性,而數據驅動方法擅長高維非線性特性的表征能力,采用基于數據驅動的源荷建模方法具有描述源荷復雜動態特性的技術優勢;新型電力系統由于多重不確定性,潮流計算面臨短時執行海量場景分析的計算瓶頸,基于數據驅動的潮流計算方法能夠實現海量場景的高精度快速計算。
二是基于數據驅動的新型電力系統穩定性分析方法。新型電力系統的“雙高”特性使其具有強非線性和復雜動態特性,其系統穩定機理尚不明確,傳統的基于模型的穩定性分析方法不能反映所有可能的運行方式和故障場景。需要通過海量數據實現擾動識別,評估系統線路過載、電壓越限等靜態可靠特性,并根據暫態特性的海量數據實現暫態可靠運行風險的評估方法,為系統穩定性分析提供新方法。
三是基于數據驅動的新型電力系統保護控制方法。隨著大規模電力電子設備的并網,由于逆變器的控制特性,使系統的短路電流特性以及故障特征與傳統系統差別較大,給故障分析識別和保護控制帶來困難。基于數據驅動的方法可以通過建立多源數據與故障特征、短路電流特性的映射關系,揭示影響故障特征的關鍵因素和機理,可以有效實現新型電力系統下的故障分析與類型甄別。
四是基于數據驅動的新型電力系統優化運行方法。新型電力系統由于新能源急劇波動、海量設備離散運行、源網荷儲互動,傳統基于物理模型的運行決策方法面臨復雜度急劇增大的難點,難以滿足在線應用的需求。利用海量運行數據,構建深度強化學習機制,并通過數據積累對學習模型進行持續修正和自我學習能力,實現復雜場景下決策的精度和效率。
五是面向對象的數據融合與資源協同。新型電力系統具有海量異構設備接入的特征,給傳統的集中式的調控機制帶來挑戰,而分布式調控機制離不開面向對象的分布式信息架構,需要建立不同業務對象的信息交互機制,提出源網荷儲異構數據模型的映射方法,實現各類差異化資源的有效協同。
新型電力系統作為一個具有海量數據的復雜系統,有望通過數字化建設,借助海量數據的價值,從新的視角認識新型電力系統的內在機理和特性,助力突破新型電力系統面臨的技術難題。相信隨著電力行業的數字化轉型的步伐不斷加快,以數據為工具的新型電力系統分析方法和運行控制技術將會得到學術界和工業界的高度重視,促進新型電力系統建設的蓬勃發展。
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