CN114966295A - 一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，涉及超级电容技术领域，解决了未将在不同电池容量状态下超级电容，其超级电容的放电功率不同的情况考虑在内，便很容易对超级电容的受损情况造成误判技术问题；获取对应的参数与线性区间进行比对，得到对应的限定因子，并根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行处理，根据处理结果生成调整信号，调频终端根据调整信号对超级电容的放电功率进行调节，根据对应的下降信号以及上升信号，对放电功率进行调节，对调节参数进行差值处理，查看是否需要对超级电容进行维护或检修，根据此种电力调频检测方式，便可快速获知对应超级电容是否存在故障。

Description

一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统

技术领域

本发明属于超级电容技术领域，具体是一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统。

背景技术

超级电容，又名电化学电容，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。

专利公开号为CN106526357B的发明公开了一种超级电容模组内的电容器均衡检测系统，它包括：超级电容模组，均衡放电单元，过压信号输出单元，光耦隔离器，超级电容模组内的每个电容器节点都设置有均衡放电单元和过压信号输出单元；超级电容模组内设有两路温度检测信号，两路过压信号输出信号，一路模组总电压输出信号；光耦隔离器用于进行过压信号隔离保护，本发明通过增加反馈电阻，使超级电容器单体电压保持在一定的电压范围内；通过详细的计算方法进行匹配采样电阻，提高了超级电容器开启均衡电压值和关闭均衡电压值的精度；通过PCB设计实现均衡检测电路板与超级电容模组内的铝排镶嵌组装设计，减小了超级电容模组的体积。

超级电容在具体使用过程中，采用电压测试的方式对整个超级电容的参数进行检测，通过电力调频的方式以此来对超级电容的参数进行改变，通过改变参数对超级电容的受损情况进行判定，但在具体实施过程中，仍存在以下不足需进行改进：

在不同电池容量状态下超级电容，其超级电容的放电功率不同，未将此情况考虑在内，便很容易对超级电容的受损情况造成误判。

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，本发明提出了一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，用于解决未将在不同电池容量状态下超级电容，其超级电容的放电功率不同的情况考虑在内，便很容易对超级电容的受损情况造成误判技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，包括：

数据采集端，用于对超级电容的实时容量以及放电功率进行采集，并将所采集的数据传输至预处理终端内；

预处理终端，对实时容量以及放电功率进行处理得到对应的导向因子，再对多组导向因子进行离散处理，将离散标参值与对应的预设值进行比对，得到多组线性区间以及对应的限定因子，并将多组线性区间以及对应的限定因子存储于数据库内进行存储；

实时参数记录端，用于对超级电容的实时参数数据进行获取，其中实时参数数据包括超级电容的实时电量剩余值以及放电功率，并将实时电量剩余值传输至数据检测处理中心内，数据检测处理中心对电量剩余值进行处理，与多组区间内部的区间值进行比对，通过比对结果，获取对应的限定因子，根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行差值处理，并根据处理结果生成对应的调整信号输送至调频终端内；

调频终端，根据数据检测处理中心所发送的调整信号，对超级电容的放电功率进行调节。

优选的，所述预处理终端对实时容量以及放电功率进行处理的方式为：

S1、将实时容量标记为RL_i，将放电功率标记为FD_i，其中i代表不同的放电阶段，其中i=1、2、……、n，n取值100，i=1时，代表初始放电阶段，此时实时容量为99％，i=100时，代表末端放电阶段，此时实时容量为0％，实时容量为初始电容储蓄容量；

S2、采用

得到第一组导向因子K₁，再对不同的数据进行处理，采用

得到多组导向因子K_i，此时1≤i≤99；

S3、采用

得到离散标参值LS_i，其中

为多组导向因子K_i的均值，其中j∈i；

S4、令j=1进行处理，得到第一组离散标参值LS₁，将第一组离散标参值LS₁与预设值X1进行比对，当LS₁≤X1时，令j值再次加1处理，直到对应的离散标参值LS_i＞X1时为止，则令[1，j-1]为第一组区间，并获取此区间内部的多组导向因子K_i，并将多组导向因子K_i均值处理得到限定因子XD_k，k为1时，限定因子XD₁内部的下标1代表第一组区间，将第一组区间[1，j-1]以及限定因子XD₁进行捆绑生成捆绑包，并将捆绑包传输至数据库内进行存储；

S5、再从j值进行计算，得到离散标参值LS_j，将离散标参值LS_j与预设值X1进行比对，通过比对结果，得到多组区间以及多组不同的限定因子XD_k，当离散标参值LS_j＞X1时，直接提取对应的j值以及导向因子K_j，此时的j值为一组点值区间，再将多组区间以及多组不同的限定因子XD_k生成捆绑包，并将多组捆绑包传输至数据库内进行存储。

优选的，所述数据检测处理中心的具体处理方式为：

P1、将实时电量剩余值标记为DZ_t，此时下标t∈i；

P2、根据t值，将t值与数据库内部的多组区间进行比对，得到对应的限定因子XD_k；

P3、采用

得到待定放电数值FDZ_t，并将实时的放电功率进行获取，并标记为FZ_t，将对应的待定放电数值FDZ_t与放电功率FZ_t进行差值处理，得到待定差值，并将待定差值标记为DD_t，并对待定放电数值FDZ_t以及放电功率FZ_t进行比对，当待定放电数值FDZ_t＜放电功率FZ_t，生成下降信号，待定放电数值FDZ_t＞放电功率FZ_t，生成上升信号；

P4、将待定差值DD_t与预设值Y1进行比对，当待定差值DD_t≤Y1时，生成正常信号，当待定差值DD_t＞Y1时，生成调整信号，并将调整信号输送至调频终端内。

优选的，所述调频终端对超级电容的放电功率进行调节的方式为：

调频终端接收到对应的调整信号，根据调整信号，对超级电容的放电功率进行调节，再依次获取对应的下降信号和上升信号，获取到下降信号时，对超级电容的放电功率向下调节至最低值，获取到上升信号时，对超级电容的放电功率向上调节至最高值，其中最低值以及最高值均由操作人员根据超级电容的参数进行拟定，并将最低值以及最高值标记为ZG_h，h=1时，代表为最低值，h=2时，代表为最高值；

将所获取的ZG_h与对应的待定放电数值FDZ_t进行差值处理，得到预警值YJ，并将预警值YJ与预设值Y1进行比对，当预警值YJ＞Y1，生成预警信号，并将预警信号输送至外部设备内，供外部操作人员进行查看，当预警值YJ≤Y1时，生成待处理信号，并将待处理信号输送至外部设备内，操作人员根据待处理信号，对对应的超级电容进行维护处理，操作人员根据预警信号，对对应的超级电容进行维修处理。

优选的，所述数据库用于对预处理终端所发送的区间以及限定因子进行存储，并将所存储的数据提供给数据检测处理中心。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：数据采集端对超级电容的实时容量以及放电功率进行采集，并将所采集的数据传输至预处理终端内，预处理终端对实时容量以及放电功率进行处理得到对应的导向因子，再对多组导向因子进行离散处理，将离散标参值与对应的预设值进行比对，得到多组线性区间以及对应的限定因子，并将多组线性区间以及对应的限定因子存储于数据库内进行存储；

实时参数记录端对超级电容的实时参数数据进行获取，数据检测处理中心对实施参数数据进行处理，获取对应的参数与线性区间进行比对，得到对应的限定因子，并根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行差值处理，根据处理结果生成调整信号，调频终端再根据调整信号对超级电容的放电功率进行调节，再根据对应的下降信号以及上升信号，对放电功率进行调节，再对调节参数进行差值处理，查看是否需要对超级电容进行维护或检修，根据此种电力调频检测方式，便可快速获知对应超级电容是否存在故障。

附图说明

图1为本发明原理框架示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1，本申请提供了一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，包括数据采集终端、预处理终端、数据库、数据检测处理中心、实时参数记录端以及调频终端；

所述数据采集终端输出端与预处理终端输入端电性连接，所述预处理终端分别与数据库以及数据检测处理中心输入端电性连接，所述数据检测处理中心与数据库之间双向连接，所述实时参数记录端输出端与数据检测处理中心输入端电性连接，所述数据检测处理中心输出端与调频终端输入端电性连接；

所述数据采集端，用于对超级电容的实时容量以及放电功率进行采集，并将所采集的数据传输至预处理终端内，预处理终端对实时容量以及放电功率进行处理得到对应的导向因子，再对多组导向因子进行离散处理，将离散标参值与对应的预设值进行比对，得到多组线性区间以及对应的限定因子，并将多组线性区间以及对应的限定因子存储于数据库内进行存储，且具体处理步骤为：

S1、将实时容量标记为RL_i，将放电功率标记为FD_i，其中i代表不同的放电阶段，其中i=1、2、……、n，n取值100，i=1时，代表初始放电阶段，此时实时容量为99％，i=100时，代表末端放电阶段，此时实时容量为0％，实时容量为初始电容储蓄容量；

S2、采用

得到第一组导向因子K₁，再对不同的数据进行处理，采用

得到多组导向因子K_i，此时1≤i≤99，具体的，步骤S1中i==1、2、……、n，n取值100，因i=100时，电池实时容量为0％，故对i的取值范围进行了限定；

S3、采用

得到离散标参值LS_i，其中

为多组导向因子K_i的均值，其中j∈i；

S4、令j=1进行处理，得到第一组离散标参值LS₁，将第一组离散标参值LS₁与预设值X1进行比对，当LS₁≤X1时，令j值再次加1处理，直接对应的离散标参值LS_i＞X1时为止，则令[1，j-1]为第一组区间，并获取此区间内部的多组导向因子K_i，并将多组导向因子K_i均值处理得到限定因子XD_k，k为1时，限定因子XD₁内部的下标1代表第一组区间，将第一组区间[1，j-1]以及限定因子XD₁进行捆绑生成捆绑包，并将捆绑包传输至数据库内进行存储；

S5、再从j值进行计算，得到离散标参值LS_j，重复上述操作，得到多组区间以及多组不同的限定因子XD_k，当离散标参值LS_j＞X1时，直接提取对应的j值以及导向因子K_j，此时的j值为一组点值区间，再将多组区间以及多组不同的限定因子XD_k生成捆绑包，并将多组捆绑包传输至数据库内进行存储。

具体的，在整个超级电容运行电力放电过程中，其放电的整体放电参数为一个曲线的状态，放电参数会随着超级电容内部的电量剩余进行改变，对离散标参值与对应的X1进行比对，具体是为了分区处理，X1为预设值由操作人员给定，从LS₁开始计算，假设直到所计算的LS₅大于X1时停止，则此时令[1，4]为一个区间，此区间对应多个导向因子K_i，此时的多个导向因子K_i均属于同一放电趋势，则进行均值处理得到对应的限定因子XD_k，再从LS₅进行计算处理，若LS₅单个值就大于X1，则可以令i=5时为一个点值区间，i=5时对应K₅，此时可能趋势会发生改变，或者进行上升以及下降，进行上升或者下降时，则又会得到多个区间以及点值区间，进行上升或者下降时，还是存在对应的离散标参值小于X1，经过多次比对计算并与对应的X1进行比对，便得到多个对应的区间，为什么进行区间的获取，是便于后面对待定放电数值的计算，使待定放电数值更加准确。

所述实时参数记录端，用于对超级电容的实时参数数据进行获取，其中实时参数数据包括超级电容的实时电量剩余值以及放电功率，并将实时电量剩余值传输至数据检测处理中心内，数据检测处理中心对电量剩余值进行处理，与多组区间内部的区间值进行比对，通过比对结果，获取对应的限定因子，根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行差值处理，并根据处理结果生成对应的信号输送至调频终端内，其中处理方式为：

P1、将实时电量剩余值标记为DZ_t，此时下标t∈i；

P2、根据t值，将t值与数据库内部的多组区间进行比对，得到对应的限定因子XD_k；

P3、采用

得到待定放电数值FDZ_t，并将实时的放电功率进行获取，并标记为FZ_t，将对应的待定放电数值FDZ_t与放电功率FZ_t进行差值处理，得到待定差值，并将待定差值标记为DD_t，并对待定放电数值FDZ_t以及放电功率FZ_t进行比对，当待定放电数值FDZ_t＜放电功率FZ_t，生成下降信号，待定放电数值FDZ_t＞放电功率FZ_t，生成上升信号；

P4、将待定差值DD_t与预设值Y1进行比对，当待定差值DD_t≤Y1时，生成正常信号，当待定差值DD_t＞Y1时，生成调整信号，并将调整信号输送至调频终端内；

P5、调频终端接收到对应的调整信号，根据调整信号，对超级电容的放电功率进行调节，再依次获取对应的下降信号和上升信号，获取到下降信号时，对超级电容的放电功率向下调节至最低值，获取到上升信号时，对超级电容的放电功率向上调节至最高值，其中最低值以及最高值均由操作人员根据超级电容的参数进行拟定，并将最低值以及最高值标记为ZG_h，h=1时，代表为最低值，h=2时，代表为最高值；

P6、将所获取的ZG_h与对应的待定放电数值FDZ_t进行差值处理，得到预警值YJ，并将预警值YJ与预设值Y1进行比对，当预警值YJ＞Y1，生成预警信号，并将预警信号输送至外部设备内，供外部操作人员进行查看，当预警值YJ≤Y1时，生成待处理信号，并将待处理信号输送至外部设备内，操作人员根据待处理信号，对对应的超级电容进行维护处理，操作人员根据预警信号，对对应的超级电容进行维修处理。

所述数据库，用于对预处理终端所发送的区间以及限定因子进行存储，并将所存储的数据提供给数据检测处理中心；

所述调频终端，根据数据检测处理中心所发送的调整信号，根据调整信号，对超级电容的放电功率进行调节，再根据下降信号和上升信号，获取到下降信号时，对超级电容的放电功率向下调节至最低值，获取到上升信号时，对超级电容的放电功率向上调节至最高值。

实施例二

本实施例相较于实施例一，在具体实施过程中，步骤S1中，i代表不同的放电阶段，其中i=1、2、……、n，n取值50。

将实施例一以及实施例二散布于若干实验中体验半年，得到对应的样本数据，其中样本数据包括用户评价分，样本数据如下表所示：

由表中数据可知，实施例一的数据优于实施例二，操作人员可根据实际需求选取合适的实施例。

上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：数据采集端对超级电容的实时容量以及放电功率进行采集，并将所采集的数据传输至预处理终端内，预处理终端对实时容量以及放电功率进行处理得到对应的导向因子，再对多组导向因子进行离散处理，将离散标参值与对应的预设值进行比对，得到多组线性区间以及对应的限定因子，并将多组线性区间以及对应的限定因子存储于数据库内进行存储；

实时参数记录端对超级电容的实时参数数据进行获取，数据检测处理中心对实施参数数据进行处理，获取对应的参数与线性区间进行比对，得到对应的限定因子，并根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行差值处理，根据处理结果生成调整信号，调频终端再根据调整信号对超级电容的放电功率进行调节，再根据对应的下降信号以及上升信号，对放电功率进行调节，再对调节参数进行差值处理，查看是否需要对超级电容进行维护或检修，根据此种电力调频检测方式，便可快速获知对应超级电容是否存在故障。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (5)

1.一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，其特征在于，包括：

数据采集端，用于对超级电容的实时容量以及放电功率进行采集，并将所采集的数据传输至预处理终端内；

预处理终端，对实时容量以及放电功率进行处理得到对应的导向因子，再对多组导向因子进行离散处理，将离散标参值与对应的预设值进行比对，得到多组线性区间以及对应的限定因子，并将多组线性区间以及对应的限定因子存储于数据库内进行存储；

实时参数记录端，用于对超级电容的实时参数数据进行获取，其中实时参数数据包括超级电容的实时电量剩余值以及放电功率，并将实时电量剩余值传输至数据检测处理中心内，数据检测处理中心对电量剩余值进行处理，与多组区间内部的区间值进行比对，通过比对结果，获取对应的限定因子，根据限定因子获取对应的待定放电数值，将待定放电数值与所采集的放电功率进行差值处理，并根据处理结果生成对应的调整信号输送至调频终端内；

调频终端，根据数据检测处理中心所发送的调整信号，对超级电容的放电功率进行调节。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，其特征在于，所述预处理终端对实时容量以及放电功率进行处理的方式为：

S1、将实时容量标记为RL_i，将放电功率标记为FD_i，其中i代表不同的放电阶段，其中i=1、2、……、n，n取值100，i=1时，代表初始放电阶段，此时实时容量为99％，i=100时，代表末端放电阶段，此时实时容量为0％，实时容量为初始电容储蓄容量；

S2、采用

得到第一组导向因子K₁，再对不同的数据进行处理，采用

得到多组导向因子K_i，此时1≤i≤99；

S3、采用

得到离散标参值LS_i，其中

为多组导向因子K_i的均值，其中j∈i；

S4、令j=1进行处理，得到第一组离散标参值LS₁，将第一组离散标参值LS₁与预设值X1进行比对，当LS₁≤X1时，令j值再次加1处理，直到对应的离散标参值LS_i＞X1时为止，则令[1，j-1]为第一组区间，并获取此区间内部的多组导向因子K_i，并将多组导向因子K_i均值处理得到限定因子XD_k，k为1时，限定因子XD₁内部的下标1代表第一组区间，将第一组区间[1，j-1]以及限定因子XD₁进行捆绑生成捆绑包，并将捆绑包传输至数据库内进行存储；

S5、再从j值进行计算，得到离散标参值LS_j，将离散标参值LS_j与预设值X1进行比对，通过比对结果，得到多组区间以及多组不同的限定因子XD_k，当离散标参值LS_j＞X1时，直接提取对应的j值以及导向因子K_j，此时的j值为一组点值区间，再将多组区间以及多组不同的限定因子XD_k生成捆绑包，并将多组捆绑包传输至数据库内进行存储。

3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，其特征在于，所述数据检测处理中心的具体处理方式为：

P1、将实时电量剩余值标记为DZ_t，此时下标t∈i；

P2、根据t值，将t值与数据库内部的多组区间进行比对，得到对应的限定因子XD_k；

P3、采用

得到待定放电数值FDZ_t，并将实时的放电功率进行获取，并标记为FZ_t，将对应的待定放电数值FDZ_t与放电功率FZ_t进行差值处理，得到待定差值，并将待定差值标记为DD_t，并对待定放电数值FDZ_t以及放电功率FZ_t进行比对，当待定放电数值FDZ_t＜放电功率FZ_t，生成下降信号，待定放电数值FDZ_t＞放电功率FZ_t，生成上升信号；

P4、将待定差值DD_t与预设值Y1进行比对，当待定差值DD_t≤Y1时，生成正常信号，当待定差值DD_t＞Y1时，生成调整信号，并将调整信号输送至调频终端内。

4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，其特征在于，所述调频终端对超级电容的放电功率进行调节的方式为：

调频终端接收到对应的调整信号，根据调整信号，对超级电容的放电功率进行调节，再依次获取对应的下降信号和上升信号，获取到下降信号时，对超级电容的放电功率向下调节至最低值，获取到上升信号时，对超级电容的放电功率向上调节至最高值，其中最低值以及最高值均由操作人员根据超级电容的参数进行拟定，并将最低值以及最高值标记为ZG_h，h=1时，代表为最低值，h=2时，代表为最高值；

将所获取的ZG_h与对应的待定放电数值FDZ_t进行差值处理，得到预警值YJ，并将预警值YJ与预设值Y1进行比对，当预警值YJ＞Y1，生成预警信号，并将预警信号输送至外部设备内，供外部操作人员进行查看，当预警值YJ≤Y1时，生成待处理信号，并将待处理信号输送至外部设备内，操作人员根据待处理信号，对对应的超级电容进行维护处理，操作人员根据预警信号，对对应的超级电容进行维修处理。

5.根据权利要求2所述的一种基于大数据的超级电容运行电力调频检测系统，其特征在于，所述数据库用于对预处理终端所发送的区间以及限定因子进行存储，并将所存储的数据提供给数据检测处理中心。

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