CN109884537B - 一种智能配电终端后备蓄电池状态评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明的技术方案包括一种智能配电终端后备蓄电池状态评估方法及系统，用于实现：使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。本发明的有益效果为：该方法已在智能配电终端中实现并工程使用，其对蓄电池模组状态评估可用性强。因该方法具有技术简单、成本低的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能配电终端后备蓄电池状态评估方法及系统，属于电力及计算机领域。
背景技术
蓄电池作为电力保护装置、配电自动化设备的重要的停电续航储能元件，在保障配网自动化有效发挥其作用起重要作用。因蓄电池是一种非免维护，需要设备运维人员定期检测评估其状态，以确保其可靠的续航能力；国内配电网自动终端投运近百万台/套，其中蓄电池元件投运几十万组，且逐年递增；配电自动化领域，除了蓄电池元件需维护，还如设备异常、通信中断、运行定值维护、线路巡查检修等日常工作，而承担此运维工作的供电公司、设备厂商受人力资源限制，对蓄电池仅能定期就地检测评估或故障后抢修。
发明内容
本发明提供一种低成本、简单实用的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，可方便集成于智能配电终端中，充分利用配电终端现有传感器和自检状态组合，完成蓄电池状态评估，解决蓄电池从定期就地维护或故障抢修式问题，减少运维工作量，同时间接延长了蓄电池平均使用寿命。
本发明的技术方案包括一种智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A，使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；B，使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，该方法还包括：在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其中步骤B还包括：S31，使用AC/DC电源管理模块根据智能配电终端下发活化指令对蓄电池组执行活化处理，其中蓄电池组的活化处理状态为连接智能配电终端的交流电源自动断开且蓄电池组进入放电续航状态；S32，蓄电池组的活化处理成功后，使用AC/DC电源管理反馈交流电源失电信号、电池活化信号反馈至智能配电终端。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其中步骤B具体包括：S41，基与蓄电池组参数建立蓄电池组评估状态评估模型，其中评估模型涉及多个因子，每个因子对应蓄电池组的一个状态数据；S42，检查蓄电池组是否完成充电且处于浮冲状态，若蓄电池组完成充电且处于浮冲状态则使用智能配电终端实时采集蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池工作环境温度，若蓄电池组没有完成充电且不处于浮冲状态，则向蓄电池组下发充电指令并再次执行步骤S42；S43，在执行采集的一定时间后停止采集，统计累计总电能量及统计蓄电池放电电流突变次数；S44，根据一次活化处理期间的总电能量、评估期间工作温度、评估期间蓄电池放电电流突变测试、蓄电池额定容量及累计蓄电池活化次数，使用蓄电池组状态评估模型综合评估出蓄电池状态。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其中步骤S44还包括：使用用户终端获取蓄电池组状态评估模型多个因子，根据多个因子结合状态评估模型进行计算，得到蓄电池组评估结果并显示于交互界面。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其中计算包括：为多个因子设定范围值并导入电池组状态评估模型进行计算，其中因子包括但不限于蓄电池额定有效容量、蓄电池当前有效容量、评估期间超大功率次数、蓄电池当前工作温度、蓄电池蓄电池已充放电次数、已投运累计时间及工程经验数据，进一步，根据计算结果判定当前计算是否有效及电池组工作状态。
本发明的技术方案还包括一种用于实现上述任意所述方法的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，该系统包括：活化模块，用于使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；评估模块，用于使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，该系统进一步包括：参数设置模块，用于在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其中评估模块还用于执行以下步骤：使用AC/DC电源管理模块根据智能配电终端下发活化指令对蓄电池组执行活化处理，其中蓄电池组的活化处理状态为连接智能配电终端的交流电源自动断开且蓄电池组进入放电续航状态；蓄电池组的活化处理成功后，使用AC/DC电源管理反馈交流电源失电信号、电池活化信号反馈至智能配电终端。
根据所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其中所述评估模块具体用于执行以下步骤：基与设定的蓄电池组参数建立蓄电池组评估状态评估模型，其中评估模型涉及多个因子，每个因子对应蓄电池组的一个状态数据；检查蓄电池组是否完成充电且处于浮冲状态，若蓄电池组完成充电且处于浮冲状态则使用智能配电终端实时采集蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池工作环境温度，若蓄电池组没有完成充电且不处于浮冲状态，则向蓄电池组下发充电指令并再次执行上一步骤；在执行采集的一定时间后停止采集，统计累计总电能量及统计蓄电池放电电流突变次数；根据一次活化处理期间的总电能量、评估期间工作温度、评估期间蓄电池放电电流突变测试、蓄电池额定容量及累计蓄电池活化次数，使用蓄电池组状态评估模型综合评估出蓄电池状态。
本发明的有益效果为：本发明是根据智能配电终端已有数据和使用习惯，构建出蓄电池状态评估模型，再结合工程数据获得适用于智能配电终端的蓄电池模组后备电源状态评估实用方法。该方法已在智能配电终端中实现并工程使用，其对蓄电池模组状态评估可用性强。因该方法具有技术简单、成本低的特点，无对已投运智能配电终端，还是新增终端均能快速实现，具有很高的推广价值。
附图说明
图1所示为根据本发明的方法的总体流程图；
图2所示为根据本发明实施方案的系统框图；
图3所示为根据本发明实施方案的蓄电池状态评估模型图；
图4所示为根据本发明实施方案的详细流程图；
图5所示为根据本发明实施方式的交互框图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
图1所示为根据本发明的方法的总体流程图。其具体包括：
A.在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间；
B，使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；，进一步还包括蓄电池组完成充电且处于浮充状态，智能配电终端启动自动活化放电(通过电源管理模块自动切断交流电源)；
C，使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。
图2所示为根据本发明实施方案的系统框图。该系统具体包括：参数设置模块，用于在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间；活化模块，用于使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；评估模块，用于使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。图3所示为根据本发明实施方案的蓄电池状态评估模型图。其包括：原理和蓄电池特性、配电网行业要求，建立如下蓄电池状态评估模型：
蓄电池额定有效容量C1：由蓄电池品牌、类型决定，一般是在25℃，蓄电池从浮充状态放电至欠压闭关状态，蓄电池累计可输出的电能量。模型中作为固定参数使用，取蓄电池额定容量。
蓄电池当前有效容量C2：是指蓄电池在本次状态评估期间，实测的有效电能量，直接影响蓄电池状态评估结果。
评估期间超大功率次数T1：是指本次蓄电池状态评估期间，配电终端捕捉到超大负载接入次数，一般按150w/7s为特征捕捉。
蓄电池当前工作温度T2：是指在本次状态评估期间，蓄电池工作的平均环境温度，可用智能配电终端自身可获得温度数据，用于校正蓄电池状态评估结果。
蓄电池已充放电次数T3：是指在配电终端累计本蓄电池已深度充放电次数，直接影响蓄电池状态评估结果。
蓄电池已投运累计时间T4：是指该蓄电池已工程投运总时间，直接影响蓄电池状态评估结果。
基于状态评估模型，其计算公式如下：
计算R1、R2、R3及R4，其中，R1＝C2*[1+K*(T1-25℃)]/C1；R2＝1-T4/(5年)，当R2小于0时取0，R2的单位；R3＝1-T3/300，当R3小于0是取0；当T2<0℃或T3>3次时，R4＝99；进一步，通过状态评估模型计算得到的值R为
当R＝99时评估无效；R取0～1或99，其中是R＝99时表示本次状态评估无效，R＝0表示本蓄电池模组完全失效，R＝1表示本蓄电池状态良好；其中C1为蓄电池当前有效容量，C2为蓄电池当前有效容量，T1为评估期间超大功率次数，T2为蓄电池当前工作温度，其中T3为蓄电池已充放电次数，T4为蓄电池已投运累计时间；K为与温度标识相关工程经验数据，当25℃<T1<℃时T为-0.08，当0℃<T2<25℃T为-0.100。
K值由工程经验数据获得，并且与标志温度选择有关，本专利中K值按25℃为标准制定。
因智能配电终端采集误差和蓄电池额定容量误差，S取0～1或99，其中是S＝99时表示本次状态评估无效，S＝0表示本蓄电池模组完全失效，S＝表示本蓄电池状态良好。
图4所示为根据本发明实施方案的详细流程图。参照图3内容，其大体包括：
1)建立电池模组状态评价模型并在智能配电终端中集成模型算法，蓄电池模组在智能配电终端首次集成使用时，人工手动在终端中录入蓄电池组的参数：蓄电池额定容量伏安数、投运时间；
2)蓄电池组完成充电且处于浮充状态，智能配电终端启动自动活化放电(电源管理模块自动切断交流电源)；
3)智能配电终端收到电池活化“启动”信号；
4)智能配电终端实时采集蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池工作环境温度；
5)终端收到电池活化“停止”信号(电源管理模块自动投入交流电源并启动电池充电)时停止采集，累计总电能量、统计蓄电池放电电流突变次数；
6)终端依据本次活化总电能量、评估期间工作温度、评估期间蓄电池放电电流突变测试、蓄电池额定容量、累计蓄电池活化次数，综合评估出本蓄电池模组状态。
图5所示为根据本发明实施方式的交互框图。其具体实现：
蓄电池接入AC/DC电源管理模块，AC/DC电源管理模块对蓄电池充电管理；AC/DC电源管理模块的交流电源失电信号、电池活化信号反馈至智能配电终端；智能配电终端通过电池活化启动控制，使得电池进入活化状态，即交流电源Uac自动断开，电池进入放电续航状态；智能配电终端实时采集蓄电池电压和蓄电池放电电流；智能配电终端采集环境温度(即间接获得蓄电池工作环境温度)。其中智能配电终端还可以将采集的蓄电池组的因子发送至移动终端等，通过移动终端计算并显示蓄电池组当前状态。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文步骤的指令或程序时，本文的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
计算机程序能够应用于输入数据以执行本文的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
以上，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。
Claims (7)
1.一种智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
A，使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；
B，使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态，所述步骤B具体包括：S41，基于 设定的蓄电池组参数建立蓄电池组评估状态评估模型，其中评估模型涉及多个因子，每个因子对应蓄电池组的一个状态数据；S42，检查蓄电池组是否完成充电且处于浮冲状态，若蓄电池组完成充电且处于浮冲状态则使用智能配电终端实时采集蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池工作环境温度，若蓄电池组没有完成充电且不处于浮冲状态，则向蓄电池组下发充电指令并再次执行步骤S42；S43，在执行采集的一定时间后停止采集，统计累计总电能量及统计蓄电池放电电流突变次数；S44，根据一次活化处理期间的总电能量、评估期间工作温度、评估期间蓄电池放电电流突变测试、蓄电池额定容量及累计蓄电池活化次数，使用蓄电池组状态评估模型综合评估出蓄电池状态；所述步骤S44还包括：使用用户终端获取蓄电池组状态评估模型多个因子，根据多个因子结合状态评估模型进行计算，得到蓄电池组评估结果并显示于交互界面；所述计算包括：为多个因子设定范围值并导入电池组状态评估模型进行计算，其中因子包括但不限于蓄电池额定有效容量、蓄电池当前有效容量、评估期间超大功率次数、蓄电池当前工作温度、蓄电池已充放电次数、已投运累计时间及工程经验数据，进一步，根据计算结果判定当前计算是否有效及蓄电池组工作状态，其中所述状态评估模型包括：
计算R1、R2、R3及R4，其中，R1＝C2*[1+K*(T1-25℃)]/C1；
R2＝1-T4/(5年)，当R2小于0时取0；
R3＝1-T3/300，当R3小于0时 取0；
当T2<0℃或T3>3次时，R4＝99；
进一步，通过状态评估模型计算得到的值R为
当R＝99时评估无效；R取0～1或99，其中是R＝99时表示本次状态评估无效，R＝0表示本蓄电池模组完全失效，R＝1表示本蓄电池状态良好；
其中C1为蓄电池当前有效容量，C2为蓄电池当前有效容量，T1为评估期间超大功率次数，T2为蓄电池当前工作温度，其中T3为蓄电池已充放电次数，T4为蓄电池已投运累计时间；K为与温度标识相关工程经验数据，当25℃<T1<℃时K为-0.08，当0℃<T2<25℃时K为-0.100。
2.根据权利要求1所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其特征在于，该方法还包括：
在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间。
3.根据权利要求1所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述步骤B还包括：
S31，使用AC/DC电源管理模块根据智能配电终端下发活化指令对蓄电池组执行活化处理，其中蓄电池组的活化处理状态为连接智能配电终端的交流电源自动断开且蓄电池组进入放电续航状态；
S32，蓄电池组的活化处理成功后，使用AC/DC电源管理反馈交流电源失电信号、电池活化信号反馈至智能配电终端。
4.一种用于实现权利要求1-3任意所述方法的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其特征在于，该系统包括：
活化模块，用于使用智能配电每隔预设时间段对蓄电池组下发活化指令，蓄电池组接收活化指令并进行活化，并反馈已活化指令；
评估模块，用于使用智能配电终端根据接收的已活化指令对蓄电池组进行运行时参数的采集，以及，从服务器调取历史运行数据并建立蓄电池评估模型进行计算，根据计算结果得出蓄电池组当前运行状态。
5.根据权利要求4所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其特征在于，该系统还包括：
参数设置模块，用于在智能配电终端设置与其连接的蓄电池组参数，其中蓄电池组的参数包括蓄电池额定容量伏安数及投运时间。
6.根据权利要求4所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其特征在于，所述评估模块还用于执行以下步骤：
使用AC/DC电源管理模块根据智能配电终端下发活化指令对蓄电池组执行活化处理，其中蓄电池组的活化处理状态为连接智能配电终端的交流电源自动断开且蓄电池组进入放电续航状态；
蓄电池组的活化处理成功后，使用AC/DC电源管理反馈交流电源失电信号、电池活化信号反馈至智能配电终端。
7.根据权利要求4所述的智能配电终端后备蓄电池状态评估系统，其特征在于，所述评估模块具体用于执行以下步骤：
基与设定的蓄电池组参数建立蓄电池组评估状态评估模型，其中评估模型涉及多个因子，每个因子对应蓄电池组的一个状态数据；
检查蓄电池组是否完成充电且处于浮冲状态，若蓄电池组完成充电且处于浮冲状态则使用智能配电终端实时采集蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池工作环境温度，若蓄电池组没有完成充电且不处于浮冲状态，则向蓄电池组下发充电指令并再次执行上一步骤；
在执行采集的一定时间后停止采集，统计累计总电能量及统计蓄电池放电电流突变次数；
根据一次活化处理期间的总电能量、评估期间工作温度、评估期间蓄电池放电电流突变测试、蓄电池额定容量及累计蓄电池活化次数，使用蓄电池组状态评估模型综合评估出蓄电池状态。
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