CN112345958A - 一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法 - Google Patents

一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法 Download PDF

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安志国
王景泉
马跃
吴纳磊
胡金路
戎艳朝
李伟克
刘庆亮
申慧宁
王林凯
杜光乐
张京禾
刘洋
王雷克
张海粟
李英春
贾海旭
刘腾飞
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Abstract

一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，属于电力设备自动化领域，基于数字型配电终端后备电源管理系统来实现的，所述在线检测方法通过对电容模组的检测方法改进，对电容模组充放电状态、衰减状态进行精准掌握和统计分析，以便提供精准的维护措施，用以正常维持配电网络的正常运行。

Description

一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法
技术领域
本发明属于电力设备自动化领域，具体涉及一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法。
背景技术
近年来，配电网覆盖面广，负荷增长快。为了实现故障的快速定位，方便查找故障，在配电网安装了各种各样的智能设备，比如FTU，DTU以及故障指示器，他们配合一次开关设备，实现故障的隔离和定位，这些设备工作电源都是直接从电网10kv取电，所以配电网的10kv发生故障后，这些设备将失去工作电源，为了保证这些设备能把各种故障信息和一次设备及时断开电网故障区域，为这些设备从方案上设计了后备电源系统。
目前，后备电源系统大多采用电池或超级电容模组，设备正常工作时对这些电池和电容的健康状态无法判断，只有在电网故障发生后，交流电失去后，后备电源投入的时候，发现后备电容已经损坏、失效，甚至接线松动等等异常情况，导致设备工作异常，甚至引起电网事故。因此后备电源的健康状态对配电网的运行起至关重要的作用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数字型配电终端后备电源管理模块的在线检测方法，通过对电容模组的检测方法改进，对电容模组充放电状态、衰减状态进行精准掌握和统计分析，以便提供精准的维护措施，用以正常维持配电网络的正常运行。
本发明采用的技术方案是：一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，基于数字型配电终端后备电源管理系统来实现的，所述在线检测方法包括以下步骤：
①系统上电后，对电容模组进行充电直至满电压；
②对充满电压的电容模组进行放电测试，直到电压降到设定的电容模组的测试放电压
Figure 675836DEST_PATH_6
，停止放电测试；在放电过程中实时采集电容模组的实时电压U1i和放电电流I1i，并根据公式
Figure 704076DEST_PATH_10
计算放电电容量，记为△
Figure DEST_PATH_7
；
上述中T为采样间隔，
Figure DEST_PATH_8
代表电容模组满电压；
③对完成步骤②的电容模组进行充电测试，直至电容模组满电压；在充电过程中实时采集电容模组的实时电压U2i和放电电流I2i，并根据公式
Figure 992103DEST_PATH_11
计算充电电容量，记为△
Figure DEST_PATH_9
；
上述T为采样间隔；
④将初次计算的△
Figure 670284DEST_PATH_9
和△
Figure 379158DEST_PATH_7
作为充电电容量和放电电容量的判定阈值，记为△
Figure DEST_PATH_4
和△
Figure 508666DEST_PATH_5
；
⑤以设定的周期M重复步骤②和③，并将电容模组充放电测试过程中测试的放电电容量△
Figure 133488DEST_PATH_7
和充电电容量△
Figure 587425DEST_PATH_9
，分别与△
Figure 872069DEST_PATH_4
和△
Figure 536665DEST_PATH_5
进行比对，判定电容模组的健康状态；
5-1．如△
Figure 870499DEST_PATH_7
和△
Figure 367162DEST_PATH_9
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2．如△
Figure 393885DEST_PATH_7
和△
Figure 762371DEST_PATH_9
中任意一个出现的偏差在10%上，则在N小时后重复步骤②和③，并将测试的放电电容量和充电电容量分别记为△
Figure 861329DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure DEST_PATH_IMAGE010
；
5-2-1. 如△
Figure 136453DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure 779924DEST_PATH_IMAGE010
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2-2. 如△
Figure 52773DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure 781695DEST_PATH_IMAGE010
中任意一个出现的偏差在10%上，则将电容模组记录为异常状态并向主站进行告警。
进一步地，所述步骤①中对电容模组进行充电直至满电压的步骤为：
A．向电容模组进行充电，充电过程中实时监测电容模组的实时电压和实时充电电流；
B．当实时充电电流为0后，记录此时电容模组的电压U3；
C．断开电容模组的充电电源，记录此时电容模组的电压U4；
D．对比U3与U4，如U3与U4之间的偏差在1.5-2%内，则判定为电容模组满电，否则重复步骤A-C。
进一步地，所述设定的周期M取值范围在0.5 - 6个月。
进一步地，所述步骤5-2中的N为2-4小时。
进一步地，所述步骤②和③中的采样间隔T取5ms。
本发明的主要技术要点是：首先，定义初次使用的电容模组进行一次指定电量的充、放电过程，在这过程中的指定充电电量和指定放量电量作为标准判定阈值；在投入运行后，以设定的周期，周期性对电容模组进行指定电量的放电和再充电，在这过程中的计算的指定充电电量和指定放量电量与判定阈值比对，超出判定阈值的10%以上，进行告警。
采用本发明产生的有益效果：本发明通过对电容模组的检测方法改进，对电容模组充放电状态、衰减状态进行精准掌握和统计分析，以便提供精准的维护措施，用以正常维持配电网络的正常运行。
附图说明
图1是本发明的数字型配电终端后备电源管理系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的数字型配电终端后备电源管理系统包括电容模组，与电容模组连接的充放电控制电路、电压电流采集调整电路，与充放电控制电路和电压电流采集调整电路连接的电源管路模块；所述电源管路模块包括处理器，与处理器连接的LED/LCD按键、存储器、RS485口；处理器外围配置存储器，用来统计各种统计数据、自身分析状态，处理器通过RS485口，以modbus规约方式与FTU、DTU以及故障指示器进行数据交互；充放电控制电路中增加电阻R1，通过采集电阻的R1电压，监测电容模组的充放电电流。
参看附图1，交流电压从L、N输入，经过各个模块后通过Vo+、Vo-为设备（FTU/DTU，开关机构）提供电源，同时通过充放电控制电路，为电容模组进行充电；电容模组充电过程中，一旦电容充满后，电流基本为零，停止充电。交流输入L、N输入停止后，电容模组（C+，C-）通过充放电控制电路向输出监测保护模块输出电能，进而为设备提供电源。实际应用过程中，不希望电容模组完全放电完毕，保留一部分电量储存在电容模组中，为下一次减少充电时间或作为设备待机电量，在无交流电源情况下依然可以供设备工作一段时间。
本发明的在线检测方法，基于数字型配电终端后备电源管理系统来实现的，所述在线检测方法包括以下步骤：
①系统上电后，对电容模组进行充电直至满电压；
②对充满电压的电容模组进行放电测试，直到电压降到设定的电容模组的测试放电压
Figure 113770DEST_PATH_6
，停止放电测试；在放电过程中实时采集电容模组的实时电压U1i和放电电流I1i，并根据公式
Figure 329617DEST_PATH_10
计算放电电容量，记为△
Figure 823729DEST_PATH_7
；
上述中T为采样间隔，
Figure 290720DEST_PATH_8
代表电容模组满电压；
③对完成步骤②的电容模组进行充电测试，直至电容模组满电压；在充电过程中实时采集电容模组的实时电压U2i和放电电流I2i，并根据公式
Figure 874609DEST_PATH_11
计算充电电容量，记为△
Figure 576744DEST_PATH_9
；
上述T为采样间隔；
④将初次计算的△
Figure 523840DEST_PATH_9
和△
Figure 189988DEST_PATH_7
作为充电电容量和放电电容量的判定阈值，记为△
Figure 985519DEST_PATH_4
和△
Figure 718248DEST_PATH_5
；
⑤以设定的周期M重复步骤②和③，并将电容模组充放电测试过程中测试的放电电容量△
Figure 465112DEST_PATH_7
和充电电容量△
Figure 790873DEST_PATH_9
，分别与△
Figure 910749DEST_PATH_4
和△
Figure 907921DEST_PATH_5
进行比对，判定电容模组的健康状态；
5-1．如△
Figure 108583DEST_PATH_7
和△
Figure 989773DEST_PATH_9
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2．如△
Figure 443749DEST_PATH_7
和△
Figure 658652DEST_PATH_9
中任意一个出现的偏差在10%上，则在N小时后重复步骤②和③，并将测试的放电电容量和充电电容量分别记为△
Figure 324562DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure 224385DEST_PATH_IMAGE010
；
5-2-1. 如△
Figure 790495DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure 29847DEST_PATH_IMAGE010
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2-2. 如△
Figure 390421DEST_PATH_IMAGE009
和△
Figure 777540DEST_PATH_IMAGE010
中任意一个出现的偏差在10%上，则将电容模组记录为异常状态并向主站进行告警。
所述步骤⑤的判定状况也可以通过RS485通信口传到主站，为主站对电容模组更精细化的智能分析提供数据支撑。
所述步骤②和③中的采样间隔T取5ms。
所述步骤①中对电容模组进行充电直至满电压的步骤为：
A．向电容模组进行充电，充电过程中实时监测电容模组的实时电压和实时充电电流；
B．当实时充电电流为0后，记录此时电容模组的电压U3；
C．断开电容模组的充电电源，记录此时电容模组的电压U4；
D．对比U3与U4，如U3与U4之间的偏差在1.5-2%内，则判定为电容模组满电，否则重复步骤A-C。
所述设定的周期M取值范围在0.5 - 6个月。
所述步骤5-2中的N为2-4小时。

Claims (5)

1.一种数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，基于数字型配电终端后备电源管理系统来实现的，其特征在于所述在线检测方法包括以下步骤：
①系统上电后，对电容模组进行充电直至满电压；
②对充满电压的电容模组进行放电测试，直到电压降到设定的电容模组的测试放电压
Figure 6
，停止放电测试；在放电过程中实时采集电容模组的实时电压U1i和放电电流I1i，并根据公式
Figure 10
计算放电电容量，记为△
Figure 7
；
上述中T为采样间隔，
Figure 8
代表电容模组满电压；
③对完成步骤②的电容模组进行充电测试，直至电容模组满电压；在充电过程中实时采集电容模组的实时电压U2i和放电电流I2i，并根据公式
Figure 11
计算充电电容量，记为△
Figure 9
；
上述T为采样间隔；
④将初次计算的△
Figure 9
和△
Figure 7
作为充电电容量和放电电容量的判定阈值，记为△
Figure 4
和△
Figure 5
；
⑤以设定的周期M重复步骤②和③，并将电容模组充放电测试过程中测试的放电电容量△
Figure 7
和充电电容量△
Figure 9
，分别与△
Figure 4
和△
Figure 5
进行比对，判定电容模组的健康状态；
5-1．如△
Figure 7
和△
Figure 9
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2．如△
Figure 7
和△
Figure 9
中任意一个出现的偏差在10%上，则在N小时后重复步骤②和③，并将测试的放电电容量和充电电容量分别记为△
Figure 527113DEST_PATH_IMAGE010
和△
Figure DEST_PATH_IMAGE011
；
5-2-1. 如△
Figure 96635DEST_PATH_IMAGE010
和△
Figure 106179DEST_PATH_IMAGE011
出现的偏差在10%以内，则将电容模组记录为正常状态；
5-2-2. 如△
Figure 359437DEST_PATH_IMAGE010
和△
Figure 163445DEST_PATH_IMAGE011
中任意一个出现的偏差在10%上，则将电容模组记录为异常状态并向主站进行告警。
2.根据权利要求1所述的数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，其特征在于：所述步骤①中对电容模组进行充电直至满电压的步骤为：
A．向电容模组进行充电，充电过程中实时监测电容模组的实时电压和实时充电电流；
B．当实时充电电流为0后，记录此时电容模组的电压U3；
C．断开电容模组的充电电源，记录此时电容模组的电压U4；
D．对比U3与U4，如U3与U4之间的偏差在1.5-2%内，则判定为电容模组满电，否则重复步骤A-C。
3.根据权利要求1所述的数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，其特征在于：所述设定的周期M取值范围在0.5 - 6个月。
4.根据权利要求1所述的数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，其特征在于：所述步骤5-2中的N为2-4小时。
5.根据权利要求1所述的数字型配电终端后备电源管理系统的在线检测方法，其特征在于：所述步骤②和③中的采样间隔T取5ms。
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