阀控式铅酸蓄电池是变电站直流电源系统的核心设备,其性能质量关乎整个变电站的安全稳定运行。变电站中由于容量问题而被更换的蓄电池占更换电池总数的比重达到90%,因此对蓄电池容量的准确检测具有重大研究意义。传统基于电学参数检测蓄电池容量的方法具有检测速度慢、需要将蓄电池离线处理、检测精度较低以及等效电路模型难以反映电池内部的电化学反应过程等缺点。为解决上述问题,本文提出基于超声检测技术的蓄电池剩余容量检测方法。首先,本文研究了阀控式铅酸蓄电池的工作机理以及蓄电池的容量影响因素,掌握了蓄电池在运行状态下电极材料及其晶体结构的变化过程,蓄电池正极结构的变化对蓄电池容量具有重大影响,探讨了超声检测技术的相关原理,确定了适用于蓄电池容量检测的超声脉冲反射检测方法,分析了超声换能器谐振频率和脉冲激励信号的方式对检测的影响。其次,本文研究了蓄电池容量超声检测装置的设计方法,采用模块化设计方法。仿真优化了各电路子模块中器件的选型及连接方式,设计了超声换能器的固定装置,保证了每次检测时超声换能器受力均匀且一致,研制了超声检测装置,实际检测时,信号幅值能够从0.5V增大到3V,检测效果良好,符合检测需求。然后,本文探讨了蓄电池容量显示装置的开发方法,综合考虑数据采集与处理系统的开发难度以及经济成本等因素,确定了采用FPGA+DSP的架构体系,构建了高速数据采集与处理系统。通过可视化程序开发,利用LCD屏显示实际检测的蓄电池剩余容量。传统的核对性放电检测蓄电池容量需要10小时,运用超声检测法,检测时间缩短到5分钟以内。最后,本文利用已研制的超声检测装置对蓄电池容量进行检测研究,提出了超声检测信号的特征参量提取方法,通过实际检测对比,确定了最优超声检测信号特征参量,并以此来表征变电站主要使用的四种品牌的蓄电池剩余容量。四种品牌蓄电池剩余容量超声检测系统的精度分别是2.034%、0.889%、1.881%和1.135%。此研究系统同样适用于变电站中其他品牌的蓄电池容量检测,为阀控式铅酸蓄电池容量的在线监测提供了新方法。