CN112104040A - 轨道交通不间断电源电池维护方法、系统和存储介质 - Google Patents

轨道交通不间断电源电池维护方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通不间断电源电池维护的控制方法，包括：根据设定的天窗时间段计算天窗时长；根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数；在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护。本发明的控制方法通过适当降低天窗时间内的不间断电源的可靠性，即在天窗时间内进行电池的放电维护工作，而在非天窗时间，禁止进行电池维护工作或其他能够降低不间断电源可靠性的操作，从而提高了非天窗时间内的不间断电源的可靠性，保证轨道交通的安全运行，并且本发明的电池维护的控制方法更匹配轨道交通的运行特点。

Description

轨道交通不间断电源电池维护方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及轨道交通领域，尤其是涉及一种轨道交通不间断电源电池维护的控制方法控制系统和存储介质。
背景技术
目前，为了避免长时间电池处于浮充不放电状态而影响到电池活性，电池管理时，会周期性的主动对电池进行放电检查，在维护自检时，会通过控制整流器关闭或者降低整流器输出功率的方式使电池进行放电，而达到对电池性能进行检查的功能，然而控制整流器关闭，或者降低整流器的输出功率的操作，会影响到不间断电源逆变输出电压的指标甚至在某些极端情况下，如突加负载时，会导致逆变动态响应变差，甚至可能会切换至旁路供电；而主动电池放电，则必然会减少电池后备时间，如果此时恰巧市电掉电，则用户电池供电的时长将达不到设计时长。
轨道交通行业的电源运行特点与普通行业的电源运行特点存在着很大差异，如为了保证轨道交通运行的安全，需要每天都要例行对线路、供电、信号等固定设备进行维护和检修，在列车运行图上预留的用于维护和检修的行车“空隙”称为天窗时间。但是目前轨道交通行业的不间断电源在控制方法上，与普通行业的控制方法一致，未做特别处理，即在理论上，在天窗时间和非天窗时间，不间断电源的可靠性一致，导致可靠性较低时列车运行会有风险。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轨道交通不间断电源电池维护的控制方法、控制系统和计算机可读存储介质，能够提高轨道交通的安全性。
第一方面，本发明的一个实施例提供了一种不间断电源电池维护的控制方法，包括：根据设定的天窗时间段计算天窗时长；根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数；在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护。
本发明实施例的控制方法通过适当降低天窗时间内的不间断电源的可靠性，即在天窗时间内进行电池的放电维护工作，而在非天窗时间，禁止进行电池维护工作或其他能够降低不间断电源可靠性的操作，从而提高了非天窗时间内的不间断电源的可靠性，保证轨道交通的安全运行。
根据本发明的另一些实施例的控制方法，包括：通过通讯模块接收电务段输入的天窗时间，或通过人机交互接口接收输入的天窗时间，并将所述天窗时间设置为天窗时间段。
优选地，所述方法还包括：在设定的天窗时间段内，根据所述不间断电源的当前负载计算所述电池的当前可放电的剩余时长，并在所述当前可放电的剩余时长小于预设的最小放电时长时，放弃当前天窗时间段内对所述不间断电源电池的放电维护。
优选地，所述根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数，包括：根据电池维护过程中的需要释放的放电电量和所述天窗时长计算最大目标放电功率Ptarget(max)和最小目标放电功率Ptarget(min)：
Ptarget(max)＝Qmax/Tmin
Ptarget(min)＝Qmin/Tp
其中，Qmax小于或等于所述电池的额定容量的60％，Tmin为预设的最小维护时长，Qmin大于或等于所述电池的额定容量的20％，TP为所述天窗时长，所述电池维护参数大于等于最小目标放电功率Ptarget(min)且小于等于最大目标放电功率Ptarget (max)。
优选地，所述根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数包括：
在设定的天窗时间段内，根据所述不间断电源的输出负载率和电池的额定功率计算目标放电功率调整量；
在所述最小目标放电功率Ptarget(min)大于所述目标放电功率调整量时，放弃当前天窗时间段内对所述不间断电源电池的放电维护；
在所述最小目标放电功率Ptarget(min)小于或等于所述目标放电功率调整量时，将所述目标放电功率调整量与最大目标放电功率Ptarget(max)中较小的一个作为最大目标放电功率Ptarget(max)。
优选地，所述根据所述不间断电源的输出负载率和电池的额定功率计算目标放电功率调整量，包括：
根据电池维护过程中的输出负载功率Pout确定第一目标放电功率调整量，为：
Pmax 1＝Pout*70％
根据不间断电源的电池额定功率Pbat确定第二目标放电功率调整量，为：
Pmax 2＝Pbat*40％
将第一目标放电功率调整量Pmax1和第二目标放电功率调整量Pmax2中较小的一个作为目标放电功率调整量。
优选地，所述在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护，包括：
在所述放电维护模式为自检维护模式时，使用所述最大目标放电功率；
在所述放电维护模式为稳定维护模块时，使用所述最小目标放电功率；
在所述放电维护模式为均衡维护模式时，使用所述最大目标放电功率和所述最小目标放电功率的中间值。
优选地，所述在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护，包括：根据所述电池维护参数向连接到所述不间断电源输出端的整流器的可控开关管输出PWM信号，使所述整流器输出与所述电池维护参数对应的电能。
第二方面，本发明的一个实施例提供了一种轨道交通不间断电源电池维护的控制系统，包括存储器和处理器，且所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
第三方面，本发明的一个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
附图说明
图1是本发明实施例中不间断电源电池维护的控制方法的一具体实施例流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
参照图1，图1是本发明的一个实施例提供的一种轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的流程示意图，该控制方法能够提高轨道交通运行的可靠性，具体包括以下步骤：
步骤S1，根据设定的天窗时间段计算天窗时长。
通讯模块通过对外的通讯接口接收电务段的天窗时间设定，或者通过人机交互端口接收输入的天窗时间，当通讯模块接收到天窗时间后按照约定的协议格式下发到不间断电源，不间断电源将天窗时间设置为天窗时间段，并根据天窗时间段计算出天窗时长Tp，如接收到的天窗时间段为凌晨0：00—5：00，则本次电池维护的天窗时长Tp为4小时或240分钟。
步骤S2，根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数。本发明的轨道交通控制系统的电池管理模块通过通讯模块接收到天窗时段后，通过计算获取电池维护时间Tm、维护过程中的放电电量Qcap和目标放电功率等参数 Ptarget。
具体地，对于电池维护时间Tm，其一根据电池自身的特性或者是用户的需求确定一最小放电时长Tmin；其二由于列车在非天窗时段需要进行正常工作，所以不间断电源必须在天窗时间段内完成电池的放电维护工作。因此，为了保证轨道交通系统运行的可靠性和实际需求，不间断电源的电池维护时长Tm的设定不能大于天窗时长Tp，也不能小于最小放电时长Tmin，用公式表示为：
Tm＝[Tmin,Tp] (1)
在本发明的另一个实施例中，电池维护的放电电量Qcap需要考虑当前的负载情况，根据不间断电源的当前负载计算电池的当前可放电的剩余时长，如果当前可放电的剩余时长小于上述的最小放电时长时Tmin，则放弃当前天窗时间段内对不间断电源电池的放电维护，等待电池状态满足放电维护条件或者等待下一次天窗时间再进行维护。
对于电池需要释放的放电电量Qcap，为了保证电池放电起到维护效果，电池的放电电量需要保证在一定范围内，即实际放电电量Qcap不能大于最大放电电量 Qmax也不能小于最小放电电量Qmin，用公式表示为：
Qcap＝[Qmin，Qmax] (2)
一般情况下，设定最大放电电量Qmax小于或等于不间断电源电池的额定容量的60％，最小放电电量Qmin大于或等于不间断电源电池的额定容量的20％。
根据上述的电池维护时长Tm和电池需释放的放电电量Qcap，可以得到控制电池放电的放电功率Ptarget。当设定最小维护时长Tmin和最大放电电量时Qmax，得到电池维护过程中允许的最大目标放电功率Ptarget(max)，为：
Ptarget(max)＝Qmax/Tmin (3)
当设定最大维护时长Tp和最小放电电量Qmin时，得到电池维护过程中允许的最小目标放电功率Ptarget(min)，为：
Ptarget(min)＝Qmin/Tp (4)
在步骤S2中，确定电池维护过程中的最大目标放电功率Ptarget(max)还需要考虑不间断电源的输出负载功率Pout和电池的额定功率Pbat。因系统负载输出是一定的，所以最大目标放电功率可以等于输出负载功率Pout，但对于可联合供电的不间断电源拓扑结构，本发明实施例中根据其裕量，设定第一目标放电功率调整量为：
Pmax1＝Pout*70％ (5)
同时，电池维护的目标放电功率也不能过大，一般不能超过电池的额定功率的50％，本实施例设定不能超过额定功率的40％，即第二目标放电功率调整量为：
Pmax2＝Pbat*40％ (6)
选择第一目标放电功率调整量Pmax1和第二目标放电功率调整量Pmax2中较小的作为本实施例中的最大目标放电功率调整量Pmax，即：
Pmax＝min[Pmax1，Pmax2] (7)
当最小目标放电功率Ptarget(min)大于最大目标放电功率调整量时，放弃当前天窗时间段内对不间断电源电池的放电维护，等待下一次维护参数满足条件时再进行电池维护工作；当最小目标放电功率Ptarget(min)小于或等于最大目标放电功率调整量Pmax时，将最大目标放电功率调整量Pmax与最大目标放电功率Ptarget(max)中较小的一个作为最大目标放电功率。
结合以上公式可得，目标放电功率设定范围为：
Ptarget＝{Ptarget(min)，min[Ptarget(max)，Pmax]} (8)
即在不间断电源电池放电的维护参数设置中，电池的目标放电功率的大小按照公式(8)设定，若出现目标放电功率Ptarget超出以上范围的状况，则不进行电池维护工作，避免轨道交通系统不能正常工作。
步骤S3，在设定的天窗时段内，使用电池维护参数对不间断电源电池进行放电维护。具体地，在设定的天窗时间段内，根据用户的电池维护需求设定不同的维护模式，轨道交通系统中的控制模块根据接收到的维护模式来控制电池放电检查，放电维护有以下三种模式：
第一，当不间断电源的电池需要在短时间内进行充分的放电维护时，将放电维护模式设定为自检维护模式，设置目标放电功率Ptarget等于最大目标放电功率调整量Pmax与最大目标放电功率Ptarget(max)中较小的值；
第二，当为了保证轨道交通系统运行的稳定性，不间断电源电池允许释放的电量较少，或者电池只需要进行简单的放电维护时，将放电维护模式设定为自检维护模式，设置目标放电功率Ptarget等于最小目标放电功率Ptarget(min)；
第三，当电池需要充分放电维护，同时还要保证轨道交通的稳定性，将放电维护模式设定为均衡维护模式，设置目标放电功率等于最大目标放电功率和最小目标放电功率的中间值。
轨道交通控制系统的电池管理模块将计算得到的电池维护参数输送到控制模块，控制模块根据放电维护模块式确定目标放电功率后，通过控制连接到不间断电源输出端的整流器的可控开关管输出PWM信号，使整流器输出与电池维护参数对应的电能。
本发明实施例的控制方法通过适当降低天窗时间内的不间断电源的可靠性，即在天窗时间内进行电池的放电维护工作，而在非天窗时间，禁止进行电池维护工作或其他能够降低不间断电源可靠性的操作，从而提高了非天窗时间内的不间断电源的可靠性，保证轨道交通的安全运行。
本发明实施例还提供了一种轨道交通不间断电源电池维护的控制系统，包括通讯模块、控制模块、电池管理模块、存储器和处理器，且存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
本发明实施例还一种计算机可读存储介质，其中，计算机可读存储介质存储有计算机程序，本发明的计算机程序被处理器执行时实现如上所述的轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种轨道交通不间断电源电池维护的控制方法，其特征在于，包括：
根据设定的天窗时间段计算天窗时长；
根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数；
在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
通过通讯模块接收电务段输入的天窗时间，或通过人机交互接口接收输入的天窗时间，并将所述天窗时间设置为天窗时间段。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
在设定的天窗时间段内，根据所述不间断电源的当前负载计算所述电池的当前可放电的剩余时长，并在所述当前可放电的剩余时长小于预设的最小放电时长时，放弃当前天窗时间段内对所述不间断电源电池的放电维护。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数，包括：
根据电池维护过程中的需要释放的放电电量和所述天窗时长计算最大目标放电功率Ptarget(max)和最小目标放电功率Ptarget(min)：
Ptarget(max)＝Qmax/Tmin
Ptarget(min)＝Qmin/Tp
其中，Qmax小于或等于所述电池的额定容量的60％，Tmin为预设的最小维护时长，Qmin大于或等于所述电池的额定容量的20％，TP为所述天窗时长，所述电池维护参数大于等于最小目标放电功率Ptarget(min)且小于等于最大目标放电功率Ptarget(max)。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述天窗时长以及不间断电源的状态计算电池维护参数，包括：
在设定的天窗时间段内，根据所述不间断电源的输出负载率和电池的额定功率计算目标放电功率调整量；
在所述最小目标放电功率Ptarget(min)大于所述目标放电功率调整量时，放弃当前天窗时间段内对所述不间断电源电池的放电维护；
在所述最小目标放电功率Ptarget(min)小于或等于所述目标放电功率调整量时，将所述目标放电功率调整量与最大目标放电功率Ptarget(max)中较小的一个作为最大目标放电功率Ptarget(max)。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述不间断电源的输出负载率和电池的额定功率计算目标放电功率调整量，包括：
根据电池维护过程中的输出负载功率Pout确定第一目标放电功率调整量，为：
Pmax1＝Pout*70％
根据不间断电源的电池额定功率Pbat确定第二目标放电功率调整量，为：
Pmax2＝Pbat*40％
将一目标放电功率调整量Pmax1和第二目标放电功率调整量Pmax2中较小的一个作为所述目标放电功率调整量。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护，包括：
在所述放电维护模式为自检维护模式时，使用所述最大目标放电功率；
在所述放电维护模式为稳定维护模块时，使用所述最小目标放电功率；
在所述放电维护模式为均衡维护模式时，使用所述最大目标放电功率和所述最小目标放电功率的中间值。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述在设定的天窗时间段内，使用所述电池维护参数对所述不间断电源电池进行放电维护，包括：
根据所述电池维护参数向连接到所述不间断电源输出端的整流器的可控开关管输出PWM信号，使所述整流器输出与所述电池维护参数对应的电能。
9.一种轨道交通不间断电源电池维护的控制系统，包括存储器和处理器，且所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述轨道交通不间断电源电池维护的控制方法的步骤。
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