CN109212429B - 多参数加权判定蓄电池性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变电站直流系统运维监控技术领域，具体涉及一种多参数加权判定蓄电池性能的方法，包括以下步骤：①实时采集每节单体的单体电压，并每小时记录一次；②每月自动进行一次内阻测试，并记录此次内阻测试每节电池的单体内阻和放电电压；本发明按照类别赋予权重，然后计算每节电池的综合值，综合值最高的即判定为性能最差的电池，计算方式简便，精确度较高。

Description

多参数加权判定蓄电池性能的方法

技术领域

本发明涉及变电站直流系统运维监控技术领域，具体涉及一种多参数加权判定蓄电池性能的方法。

背景技术

阀控铅酸蓄电池作为直流系统可靠运行的最后防线，在备用电力系统中发挥着极其重要的作用。由于电力系统中的蓄电池是串联使用的，电池间的性能差异将会导致充放电时电压分配不均，从而无法保证每节蓄电池达到规范的充放电，进一步加速蓄电池的老化，降低整组蓄电池的性能，因此，掌握较差蓄电池并及时维护是至关重要的。

现有的蓄电池性能分析方法主要有蓄电池SOC估算，蓄电池内阻监测分析。其中蓄电池SOC估算采用的方法主要有放电试验法、安时积分法、开路电压法、神经网络法、卡尔曼滤波法等，但这些方法存在估算误差过大，准确度不高，或者算法过于复杂，实施难度大，且停留在理论分析阶段，不便于推广。蓄电池内阻监测分析方法可实施性高，易于执行，但仅通过蓄电池内阻便推断出蓄电池性能的好坏，对于性能相差不大的电池，可靠性过低。

发明内容

为了解决上述技术问题中的不足，本发明的目的在于：提供一种多参数加权判定蓄电池性能的方法，能够较为精准、简单的判定电池的性能。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：

所述多参数加权判定蓄电池性能的方法，包括以下步骤：

①实时采集每节单体的单体电压，并每小时记录一次；

②每月自动进行一次内阻测试，并记录此次内阻测试每节电池的单体内阻和放电电压；

③计算单体电压历史标准差σ_ui：

式中：U_ij：第i节电池第j时刻的电压；μ_ui：第i节电池单体电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ui：单体电压历史标准差；

④计算单体内阻历史标准差σ_ri：

式中：R_ij：第i节电池第j条单体内阻；μ_ri：第i节电池单体内阻n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ri：单体内阻历史标准差；

⑤计算放电电压历史标准差σ_vi：

式中：V_ij：第i节电池第j条放电电压；μ_vi：第i节电池放电电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_vi：放电电压历史标准差；

⑥计算单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差ΔU_i：

式中：U_i：第i节电池电压；φ_ui：整组电池的单体电压平均值；ΔU_i：单体电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑦计算放电电压相对整组电池平均单体电压的偏差ΔV_i：

式中：V_i：第i节电池放电电压；φ_vi：整组电池的放电电压平均值；ΔV_i：放电电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑧计算连续两次内阻测试的偏差绝对值：

δ_i＝R_2i-R_1i (6)

式中：V_i：第i节电池放电电压；φ_vi：整组电池的放电电压平均值；ΔV_i：放电电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数。

⑨分别按单体电压历史标准差、单体内阻历史标准差、放电电压历史标准差、单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差、放电电压相对整组电池平均单体电压的偏差、连续两次内阻测试的偏差绝对值六大类对蓄电池组内的电池进行从大到小的排序，取每一类的前10节电池，将其赋予权重，然后计算每节电池的性能综合值，综合值最高的即为性能最差的电池，综合值计算公式如下：

S_i＝S_1iω₁+S_2iω₂+S_3i*ω₃+S_4i*ω₄+S_5i*ω₅+S_6i*ω₆ (7)

式中：S_i：第i节电池的性能综合值；S_1i：第i节电池单体电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₁：单体电压历史标准差的权重；S_2i：第i节电池单体电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₂：单体电压相对整组平均值的偏差的权重；S_3i：第i节电池单体内阻历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₃：单体内阻历史标准差的权重；S_4i：第i节电池放电电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₄：放电电压历史标准差的权重；S_5i：第i节电池放电电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₅：放电电压相对整组平均值的偏差的权重；S_6i：第i节电池连续两次内阻测试的偏差绝对值是否在前10，是为1，否为0；ω₆：连续两次内阻测试的偏差绝对值的权重；

⑩通过加权分析排序后，即可将整组蓄电池中性能差的电池筛选出进行维护。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明按照类别赋予权重，然后计算每节电池的综合值，综合值最高的即判定为性能最差的电池，计算方式简便，精确度较高。

具体实施方式

下面对本发明实施例做进一步描述：

实施例1

本发明所述多参数加权判定蓄电池性能的方法，包括以下步骤：

①实时采集每节单体的单体电压，并每小时记录一次；

②每月自动进行一次内阻测试，并记录此次内阻测试每节电池的单体内阻和放电电压；

③计算单体电压历史标准差σ_ui：

式中：U_ij：第i节电池第j时刻的电压；μ_ui：第i节电池单体电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ui：单体电压历史标准差；

④计算单体内阻历史标准差σ_ri：

式中：R_ij：第i节电池第j条单体内阻；μ_ri：第i节电池单体内阻n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ri：单体内阻历史标准差；

⑤计算放电电压历史标准差σ_vi：

式中：v_ij：第i节电池第j条放电电压；μ_vi：第i节电池放电电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_vi：放电电压历史标准差；

⑥计算单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差ΔV_i：

式中：U_i：第i节电池电压；φ_ui：整组电池的单体电压平均值；φU_i：单体电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑦计算放电电压相对整组电池平均单体电压的偏差ΔV_i：

式中：V_i：第i节电池放电电压；φ_vi：整组电池的放电电压平均值；ΔV_i：放电电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑧计算连续两次内阻测试的偏差绝对值：

δ_i＝R_2i-R_1i (6)

式中：V_i：第i节电池放电电压；φ_vi：整组电池的放电电压平均值；ΔV_i：放电电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数。

⑨分别按单体电压历史标准差、单体内阻历史标准差、放电电压历史标准差、单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差、放电电压相对整组电池平均单体电压的偏差、连续两次内阻测试的偏差绝对值六大类参数对蓄电池组内的电池进行从大到小的排序，取每一类的前10节电池，按照表1将其赋予权重，然后计算每节电池的性能综合值，综合值最高的即为性能最差的电池，综合值计算公式如下：

S_i＝S_1iω₁+S_2iω₂+S_3i*ω₃+S_4i*ω₄+S_5i*ω₅+S_6i*ω₆ (7)

式中：S_i：第i节电池的性能综合值；S_1i：第i节电池单体电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₁：单体电压历史标准差的权重；S_2i：第i节电池单体电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₂：单体电压相对整组平均值的偏差的权重；S_3i：第i节电池单体内阻历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₃：单体内阻历史标准差的权重；S_4i：第i节电池放电电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₄：放电电压历史标准差的权重；S_5i：第i节电池放电电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₅：放电电压相对整组平均值的偏差的权重；S_6i：第i节电池连续两次内阻测试的偏差绝对值是否在前10，是为1，否为0；ω₆：连续两次内阻测试的偏差绝对值的权重；

表1六大类参数权重参照表

参数名	符号	权重
			单体电压历史标准差	ω<sub>1</sub>	1
单体电压相对整组平均值的偏差	ω<sub>2</sub>	1
			单体内阻历史标准差	ω<sub>3</sub>	3
放电电压历史标准差	ω<sub>4</sub>	2
			放电电压相对整组平均值的偏差	ω<sub>5</sub>	2
连续两次内阻测试的偏差绝对值	ω<sub>6</sub>	1

⑩通过加权分析排序后，即可将整组蓄电池中性能差的电池筛选出进行维护。

Claims (1)

1.一种多参数加权判定蓄电池性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：

①实时采集每节单体的单体电压，并每小时记录一次；

②每月自动进行一次内阻测试，并记录此次内阻测试每节电池的单体内阻和放电电压；

③计算单体电压历史标准差σ_ui：

式中：U_ij：第i节电池第j时刻的电压；μ_ui：第i节电池单体电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ui：单体电压历史标准差；

④计算单体内阻历史标准差σ_ri：

式中：R_ij：第i节电池第j条单体内阻；μ_ri：第i节电池单体内阻n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_ri：单体内阻历史标准差；

⑤计算放电电压历史标准差σ_vi：

式中：V_ij：第i节电池第j条放电电压；μ_vi：第i节电池放电电压n条记录平均值；n：历史记录条数；σ_vi：放电电压历史标准差；

⑥计算单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差ΔU_i：

式中：U_i：第i节电池电压；φ_ui：整组电池的单体电压平均值；ΔU_i：单体电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑦计算放电电压相对整组电池平均值的偏差ΔV_i：

式中：V_i：第i节电池放电电压；φ_vi：整组电池的放电电压平均值；ΔV_i：放电电压相对整组电池平均值的偏差；num：蓄电池组电池节数；

⑧计算连续两次内阻测试的偏差绝对值：

δ_i＝|R_2i-R_1i| (6)

⑨分别按单体电压历史标准差、单体内阻历史标准差、放电电压历史标准差、单体电压相对整组电池平均单体电压的偏差、放电电压相对整组电池平均单体电压的偏差、连续两次内阻测试的偏差绝对值六大类对蓄电池组内的电池进行从大到小的排序，取每一类的前10节电池，将其赋予权重，然后计算每节电池的性能综合值，综合值最高的即为性能最差的电池，综合值计算公式如下：

S_i＝S_1iω₁+S_2iω₂+S_3i*ω₃+S_4i*ω₄+S_5i*ω₅+S_6i*ω₆ (7)

式中：S_i：第i节电池的性能综合值；S_1i：第i节电池单体电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₁：单体电压历史标准差的权重；S_2i：第i节电池单体电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₂：单体电压相对整组平均值的偏差的权重；S_3i：第i节电池单体内阻历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₃：单体内阻历史标准差的权重；S_4i：第i节电池放电电压历史标准差是否在前10，是为1，否为0；ω₄：放电电压历史标准差的权重；S_5i：第i节电池放电电压相对整组平均值的偏差是否在前10，是为1，否为0；ω₅：放电电压相对整组平均值的偏差的权重；S_6i：第i节电池连续两次内阻测试的偏差绝对值是否在前10，是为1，否为0；ω₆：连续两次内阻测试的偏差绝对值的权重；

⑩通过加权分析排序后，即可将整组蓄电池中性能差的电池筛选出进行维护。