CN111507622B - 一种蓄电池容量计算方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蓄电池容量计算方法及设备，所述方法包括如下步骤：将作为主电源的直流系统事故放电时间依序划分为初期时段、过渡时段和持续时段，初期时段的时长大于所统计的直流负荷启动电流的持续时间；针对初期时段、过渡时段和持续时段分别采用直流负荷启动电流、额定电流及持续时段对应的蓄电池回路电流利用阶梯计算法计算各时段的蓄电池容量；根据各时段的蓄电池容量计算结果，考虑随机负荷影响因素确定蓄电池最终容量。本发明能够提高蓄电池容量计算精度。

Description

一种蓄电池容量计算方法及设备
技术领域
本发明涉及一种蓄电池容量计算方法及设备，属于直流系统技术领域。
背景技术
在燃煤电厂设计中，在发生全厂停电或单元机组失去厂用电时，直流系统为保证机组安全停运的直流负荷供电。蓄电池作为直流系统的备用电源，在考虑投资及占地的情况下合理选择其容量，对于确保直流系统的安全稳定运行，意义重大。
目前，在二次再热百万机组的设计中，由于润滑油泵的启动电流较大，造成蓄电池的选型普遍较大，对于蓄电池选型、厂房布置及直流设备选型都产生了一些影响。
现有技术中将直流系统事故放电持续时间划分为初期时段和后续时段，根据各时段的放电电流计算蓄电池容量，在事故初期，蓄电池回路的放电电流最大，因此初期时段的容量计算结果对蓄电池的最终选取容量影响最大。因此初期时段划分不当将造成蓄电池容量计算结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种蓄电池容量计算方法及设备，能够提高蓄电池容量计算精度。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种蓄电池容量计算方法，包括如下步骤：
将作为主电源的直流系统事故放电时间依序划分为初期时段、过渡时段和持续时段，初期时段的时长大于所统计的直流负荷启动电流的持续时间；
针对初期时段、过渡时段和持续时段分别采用直流负荷启动电流、额定电流及持续时段对应的蓄电池回路电流利用阶梯计算法计算各时段的蓄电池容量；
根据各时段的蓄电池容量计算结果，考虑随机负荷影响因素确定蓄电池最终容量。
结合第一方面，进一步的，所述蓄电池最终容量的确定方法包括如下步骤：
计算初期时段对应的蓄电池容量CC1：
Figure GDA0003576139130000021
计算过渡时段对应的蓄电池容量CC2：
Figure GDA0003576139130000022
计算持续时段对应的蓄电池容量CCn：
Figure GDA0003576139130000023
除初期时段所计算的蓄电池容量外，将其余各时段所计算的蓄电池容量叠加随机负荷，采用下述公式确定蓄电池最终容量：
CC＝max{max(CC2,CC3,...,CCn)+Cr,CC1}；
式中：式中：CC1～CCn表示各计算阶段所计算的蓄电池容量；
Kc(t1)表示各计算阶段中全部放电时间的蓄电池容量换算系数；
Kc(t2)表示各计算阶段中除初期时段外放电时间的容量换算系数；
Kc(tn)表示最后一个计算阶段放电时间的容量换算系数；
KK表示靠系数，由裕度系数、老化系数和温度修正系数构成；
I1～In表示各阶段的负荷电流；
Cr表示随机负荷计算容量，
Figure GDA0003576139130000024
Ir表示随机负荷电流；Kcr表示随机负荷容量换算系数。
结合第一方面，进一步的，所述初期时段为0～x秒，x的取值范围是2～10秒。
结合第一方面，进一步的，所述过渡时段为x～y秒，y的取值范围是50～57秒。
第二方面，本发明提供了一种蓄电池容量计算设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述任一项所述方法的步骤。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
将事故放电时间划分为三个阶段，初期时段的时长大于所统计的直流负荷启动电流的持续时间，避免将初期时段选定在较大时间范围内，使直流负荷的启动(冲击)电流时间占比降低，总体上达到降低蓄电池计算容量的目的，既能够满足直流负荷瞬间启动运行要求，又节省了工程造价和主厂房用于存放蓄电池的场地面积。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电机实测启动曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
下面以华电句容2×1000MW工程的蓄电池容量计算为例对本发明做详细描述：
句容一期与二期工程均使用了上海汽轮机厂制造的同型机组，但在油泵的相关参数和设计要求上有所区别。二期润滑油泵配置为2×100％的交流润滑油泵和1×100％直流润滑油泵，当油泵故障时，润滑油压力会迅速降低，因此本机型润滑油泵需要快速启动，可以迅速将润滑油泵投入使用，机组运行过程中，一台交流润滑油泵出现故障时，备用油泵可以自动快速切换给机组供油，如两台交流润滑油泵均出现故障，直流润滑油泵可以确保整个机组安全停机。
句容二期工程上海汽轮机厂在充分考虑电动油泵的特性、润滑油母管油压、轴承进油需要的油压、以及机组安全性之后提出润滑油泵在1秒内启动来保障润滑油的及时足量注入，比一期工程时候的要求苛刻，所以电机厂提供的启动电流倍数较一期提升较大，达到900A，如表1所示：
Figure GDA0003576139130000041
如表1所示，该负荷统计表为动力负荷统计表，随机负荷Cr＝0，即不存在随机负荷。应当理解，当存在随机负荷(指事故末期冲击负荷)时，应当考虑随机负荷单独计算所需容量，并将计算结果叠加在第一阶段以外的的计算容量最大放电阶段，然后与第一阶段选择容量比较后取其大者，即：CC＝max{max(CC2,CC3,...,CCn)+Cr,CC1}，随机符合
Figure GDA0003576139130000042
Ir表示随机负荷电流(A)；Kcr表示随机负荷容量换算系数(1/h)。根据表1可知汽机危急润滑油泵的初期启动电流为900A，按照现行的初期启动时长为1分钟计算蓄电池容量，选定可靠系数：Kk＝1.4，参照容量换算系数表选取各阶段的容量换算系数：
Figure GDA0003576139130000051
根据表1可知，各阶段电流统计结果分别为：Ic1＝2361A，Ic2＝703.96A，Ic3＝703.96A，Ic4＝374.1A，Ic5＝60.2A，蓄电池容量的具体计算过程如下：
第一阶段(0～1min)：
t1＝1min，Kc1＝1.1，Ic1＝2361A
Figure GDA0003576139130000052
第二阶段(1～30min)：
t1＝30min，Kc1＝0.755，Ic1＝2361A
t2＝29min，Kc2＝0.764，Ic2＝703.96A
Figure GDA0003576139130000053
第三阶段(30～60min)：
t1＝60min，Kc1＝0.52，Ic1＝2361A
t2＝59min，Kc2＝0.54，Ic2＝703.96A
t3＝30min，Kc3＝0.755，Ic3＝703.96A
Figure GDA0003576139130000054
第四阶段(60～90min)：
t1＝90min，Kc1＝0.408，Ic1＝2361A
t2＝89min，Kc2＝0.413，Ic2＝703.96A
t3＝60min，Kc3＝0.52，Ic3＝703.96A
t4＝30min，Kc4＝0.755，Ic4＝374.16A
Figure GDA0003576139130000061
第五阶段(90～180min)：
t1＝180min，Kc1＝0.258，Ic1＝2361A
t2＝179min，Kc2＝0.260，Ic2＝703.96A
t3＝90min，Kc3＝0.408，Ic3＝703.96A
t4＝60min，Kc4＝0.52，Ic4＝374.16A
t5＝30min，Kc5＝0.755，Ic5＝60.24A
Figure GDA0003576139130000062
蓄电池最终容量：Cc＝max(Cc1，Cc2，Cc3，Cc4，Cc5)
由于不同工程中电机因电机参数、启动方式、负载类型的情形比较复杂，本着可靠性和简化设计角度出发，本领域技术人员对直流电机启动时长的统计裕度较为宽裕，通常会采用时长1分钟作为直流电机启动时长，且已被纳入行业规范，适用于蓄电池容量计算方法中。在电机启动电流不大的情况下对蓄电池容量的计算结果影响不大或即使影响较大但仍然能够选到足够容量的蓄电池。因此，长期以来本领域技术人员始终存在技术偏见认为：在蓄电池容量计算时，直流电机启动时长不应低于1分钟，否则计算获取的蓄电池容量将无法满足直流负荷瞬间启动运行要求。但是，对于某些大型机组的蓄电池选型而言，由于电机电流较大，若不能精确统计电机启动时长就会造成蓄电池选型困难或扩大蓄电池置放场地面积而导致主厂房布置困难。申请人通过对多家电机厂的电机参数及相关启动数据进行采集，经过大量实验总结分析，意外地发现电机启动时间实际远低于1分钟。
如图1所示，是电机厂提供的电机实测启动曲线，图中左侧曲线为电机电枢绕组回路串联了两级电阻的电机启动曲线，右侧曲线为电机电枢绕组回路串联了三级电阻的电机启动曲线。通过两者可知，电机于一秒钟之内即启动完成。因此，汽机润滑油泵的900A启动电流在计算蓄电池容量时并不需要占据1分钟这么久，显然，将事故放电时间划分为0～1min的初期阶段和1～180min的过渡阶段是不合理，会导致蓄电池容量计算结果不准确。
申请人克服了技术偏见，充分考虑直流负荷启动电流实际所占据的时间，将原有的初期阶段再次划分为初期时段和过渡时段，针对划分后的初期时段、过渡时段和持续时段分别采用直流负荷启动电流、额定电流及持续时段对应的蓄电池回路电流利用阶梯计算法计算各时段的蓄电池容量；再根据各时段的蓄电池容量计算结果，考虑随机负荷影响因素确定蓄电池最终容量。基于表1所示的数据，本发明实施例重新对事故放电持续时间进行划分，如表2所示：
Figure GDA0003576139130000071
同样参照前述的容量换算系数表选取各阶段的容量换算系数，选定可靠系数：Kk＝1.4，各阶段电流依然为：Ic1＝2361A，Ic2＝703.96A，Ic3＝703.96A，Ic4＝374.1A，Ic5＝60.2A，采用本发明实施例计算蓄电池容量的方法具体如下：
第一阶段(0～5s)：
t1＝5s，Kc1＝1.27，Ic1＝2361A
Figure GDA0003576139130000081
第二阶段(5s～55s)：
t1＝1min，Kc1＝1.180，Ic1＝2361A
t2＝55s，Kc2＝1.199，Ic2＝703.96A
Figure GDA0003576139130000082
第三阶段(1～30min)：
t1＝30min，Kc1＝0.755，Ic1＝2361A
t2＝29min，Kc2＝0.764，Ic2＝703.96A
t3＝1min，Kc3＝1.180，Ic3＝703.96A
Figure GDA0003576139130000083
第四阶段(30～60min)：
t1＝60min，Kc1＝0.520，Ic1＝2361A
t2＝59min，Kc2＝0.548，Ic2＝703.96A
t3＝30min，Kc3＝0.755，Ic3＝703.96A
t4＝29min，Kc4＝0.764，Ic4＝374.16A
Figure GDA0003576139130000084
第五阶段(60～90min)：
t1＝90min，Kc1＝0.408，Ic1＝2361A
t2＝89min，Kc2＝0.413，Ic2＝703.96A
t3＝60min，Kc3＝0.52，Ic3＝703.96A
t4＝59min，Kc4＝0.548，Ic4＝703.96A
t5＝30min，Kc5＝0.755，Ic5＝374.16A
Figure GDA0003576139130000091
第六阶段(90～180min)：
t1＝180min，Kc1＝0.258，Ic1＝2361A
t2＝179min，Kc2＝0.260，Ic2＝703.96A
t3＝90min，Kc3＝0.408，Ic3＝703.96A
t4＝89min，Kc4＝0.413，Ic4＝703.96A
t5＝60min，Kc5＝0.520，Ic5＝374.16A
t6＝59min，Kc6＝0.548，Ic6＝60.24A
Figure GDA0003576139130000092
蓄电池最终容量Cc＝max(Cc1，Cc2，Cc3，Cc4，Cc5，Cc6)
通过对比发现修改方法后蓄电池容量为2602Ah，较修改前的容量2801Ah减少了近200Ah。
需要说明的是，上述计算过程中将事故放电时间的初级阶段划分为0～5s和5～55s仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。以0～x秒表示本发明事故放电时间的初期时段，则x应大于所统计的直流负荷启动电流的持续时间，但不应当超过1分钟，在此基础上越接近直流负荷启动电流则计算结果越准确，在本发明实施例中x的取值范围可以是2～10秒。以x～y秒表示本发明事故放电时间的过渡时段，y的取值范围可以是50～57秒。
综上，本发明实施例通过对阶梯计算方法的改进在满足运行的前提下，在合理运行的区间内最大限度的减少润滑油泵电机启动电流对蓄电池容量选型的影响。既减少了蓄电池的容量，能满足大型机组润滑油泵瞬间启动的苛刻要求，又节省了工程造价和主厂房用于存放蓄电池的场地面积。
本发明实施例还提供了一种蓄电池容量计算设备，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述任一项所述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述任一项所述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种蓄电池容量计算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将作为主电源的直流系统事故放电时间依序划分为初期时段、过渡时段和持续时段，初期时段的时长大于所统计的直流负荷启动电流的持续时间；
针对初期时段、过渡时段和持续时段分别采用直流负荷启动电流、额定电流及持续时段对应的蓄电池回路电流利用阶梯计算法计算各时段的蓄电池容量；
根据各时段的蓄电池容量计算结果，考虑随机负荷影响因素确定蓄电池最终容量；
所述蓄电池最终容量的确定方法包括如下步骤：
计算初期时段对应的蓄电池容量CC1：
Figure FDA0003576139120000011
计算过渡时段对应的蓄电池容量CC2：
Figure FDA0003576139120000012
计算持续时段对应的蓄电池容量CCn：
Figure FDA0003576139120000013
除初期时段所计算的蓄电池容量外，将其余各时段所计算的蓄电池容量叠加随机负荷，采用下述公式确定蓄电池最终容量：
CC＝max{max(CC2,CC3,...,CCn)+Cr,CC1}；
式中：CC1～CCn表示各计算阶段所计算的蓄电池容量；
Kc(t1)表示各计算阶段中全部放电时间的蓄电池容量换算系数；
Kc(t2)表示各计算阶段中除初期时段外放电时间的容量换算系数；
Kc(tn)表示最后一个计算阶段放电时间的容量换算系数；
KK表示靠系数，由裕度系数、老化系数和温度修正系数构成；
I1～In表示各阶段的负荷电流；
Cr表示随机负荷计算容量，
Figure FDA0003576139120000021
Ir表示随机负荷电流；Kcr表示随机负荷容量换算系数。
2.根据权利要求1所述的蓄电池容量计算方法，其特征在于，所述初期时段为0～x秒，x的取值范围是2～10秒。
3.根据权利要求2所述的蓄电池容量计算方法，其特征在于，所述过渡时段为x～y秒，y的取值范围是50～57秒。
4.一种蓄电池容量计算设备，其特征在于，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据权利要求1～3任一项所述方法的步骤。
5.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1～3任一项所述方法的步骤。
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