CN115833306A - 一种配电网储能电池浮充电压管理方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电网储能电池浮充电压管理方法及系统，本发明通过采集到的电压电流数据对蓄电池的SOC进行计算，并根据浮充电压、浮充电流、SOC和蓄电池表面温度对蓄电池浮充电压控制，满足标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》(DL/T724‑2000)中所要求的浮充电压在范围内。由于随着电池的运行时间增长，每个蓄电池内部活性物质都有不同程度的减少，其内阻也会随着变化，则电池SOC也会随之改变。蓄电池的有效容量也对浮充电压有一定的影响，有效容量越小，其浮充电压也应该适当降低。本发明考虑蓄电池温度和蓄电池剩余容量对浮充电压需求的影响，防止因蓄电池温度升高和蓄电池内阻增加而引起蓄电池浮充电压越限。

Description

一种配电网储能电池浮充电压管理方法及系统
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种配电网储能电池浮充电压管理方法及系统。
背景技术
配电网是指从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网。是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿器及一些附属设施等组成的，在电力网中起重要分配电能作用的网络。
目前，在配电网系统中存在着大量的蓄电池给开关站及配电室中的继电保护装置、远动装置和通信装置等提供直流电源，而这些设备是维持配网可靠安全运行的关键，当站用变失去作用时，则需要蓄电池来给这些设备提供直流电源。但是，由于蓄电池数量较多，开关站及配电室地理分布广，降低了检修人员的蓄电池检修工作效率，且在工作中难免会出现疏忽，极大地影响蓄电池的使用寿命，增加了配电网运维成本。
而电池的使用寿命主要取决于充放电次数和充放电优化管理两个方面。配电网中的蓄电池长期处于浮充状态，浮充电压恒定不变且高于蓄电池额定浮充电压，导致在电极出现结晶，蓄电池内部溶液活性物质减少，其使用寿命大大缩短。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可实现电池浮充电压管理、避免浮充电压越限的配电网储能电池浮充电压管理系统。
为了解决上述问题，本发明提供了一种配电网储能电池浮充电压管理方法，所述配电网储能电池浮充电压管理方法包括：
S1、根据实时采集到的充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，计算电池当前状态的SOC；
S2、判断电池SOC是否低于80％，当电池SOC大于等于80％时，执行步骤S3；
S3、判断电池是否处于浮充状态；若是，则执行步骤S4；否则，判定电池处于充电或放电状态，并重新执行步骤S1；
S4、根据实时采集到的电池表面温度计算浮充电压温度调节倍数；
S5、判定电池的剩余容量是否低于额定容量的90％；若是，执行步骤S6；否则，执行步骤S7；
S6、考虑电池的剩余容量对浮充电压的影响，拟合得到剩余容量与浮充电压之间的拟合曲线，根据拟合曲线对浮充电压进行容量补偿调节，再对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节；
S7、不考虑电池SOC对浮充电压的影响，直接进行电池浮充电压的温度补偿调节；计算得到浮充电压调节值后，继续判断是否满足目标浮充电压范围；若是，则采用计算得到的浮充电压调节值进行浮充电压调节；否则，选择目标浮充电压范围内最接近的值进行浮充电压调节。
在本发明的一个实施例中，步骤S4中，根据以下公式计算浮充电压温度调节倍数：
N＝TS-Te
其中，TS表示电池表面的温度，Te表示电池额定温度，N表示浮充电压温度调节倍数。
在本发明的一个实施例中，步骤S6中，通过以下公式对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节：
Vfmax＝Vsoc-0.003·N
其中，Vsoc表示容量补偿调节后的浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
在本发明的一个实施例中，步骤S7中，根据以下公式进行电池浮充电压的温度补偿调节：
Vfmax＝Vf-0.003N
其中，Vf表示电池在额定温度下允许的最大浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
在本发明的一个实施例中，在步骤S2中，当电池SOC低于80％时，提示需要更换电池。
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项所述方法的步骤。
本发明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上述任意一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种配电网储能电池浮充电压管理系统，用于执行上述任一所述的配电网储能电池浮充电压管理方法，所述配电网储能电池浮充电压管理系统包括AC/DC转换器、充电管理模块、配电网储能电池、MCU、浮充电压管理模块、电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块，所述AC/DC转换器与配电网交流母线连接，用于将交流电转换为直流电，所述配电网储能电池和AC/DC转换器均与所述充电管理模块连接，所述配电网储能电池与浮充电压管理模块连接，所述充电管理模块用于对电池充电方式的控制及充电电压电流监测，所述电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块均与MCU连接，所述电压电流采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，所述电池温度采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的表面温度，所述SOC计算模块用于计算电池SOC，MCU与浮充电压管理模块连接，MCU用于对数据进行逻辑处理，并输出控制信号至所述浮充电压管理模块，所述浮充电压管理模块用于调节输出的浮充电压大小。
在本发明的一个实施例中，所述浮充电压管理模块通过调节DC-DC的开关管占空比实现浮充电压调节。
在本发明的一个实施例中，所述电池温度采集模块为温度传感器。
本发明的有益效果：
本发明配电网储能电池浮充电压管理方法及系统通过采集到的电压电流数据对蓄电池的SOC进行计算，并根据浮充电压、浮充电流、SOC和蓄电池表面温度对蓄电池浮充电压控制，满足标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》(DL/T724-2000)中所要求的浮充电压在范围内。由于随着电池的运行时间增长，每个蓄电池内部活性物质都有不同程度的减少，其内阻也会随着变化，则电池SOC也会随之改变。蓄电池的有效容量也对浮充电压有一定的影响，有效容量越小，其浮充电压也应该适当降低。本发明配电网储能电池浮充电压管理方法及系统考虑蓄电池温度和蓄电池剩余容量对浮充电压需求的影响，防止因蓄电池温度升高和蓄电池内阻增加而引起蓄电池浮充电压越限。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例中配电网储能电池浮充电压管理系统的结构示意图；
图2是本发明实施例中配电网储能电池浮充电压管理方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图2所示，本发明优选实施例公开了一种配电网储能电池浮充电压管理方法，所述配电网储能电池浮充电压管理方法包括以下步骤：
步骤S1、根据实时采集到的充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，计算电池当前状态的SOC；
步骤S2、判断电池SOC是否低于80％，当电池SOC大于等于80％时，执行步骤S3；进一步地，当电池SOC低于80％时，说明不满足电路行业标准要求，提示需要更换电池。
步骤S3、判断电池是否处于浮充状态；若是，则执行步骤S4；否则，判定电池处于充电或放电状态，并重新执行步骤S1；
步骤S4、根据实时采集到的电池表面温度计算浮充电压温度调节倍数；
具体地，根据以下公式计算浮充电压温度调节倍数：
N＝TS-25
其中，TS表示电池表面的温度，N表示浮充电压温度调节倍数。
步骤S5、判定电池的剩余容量是否低于额定容量的90％；若是，执行步骤S6；否则，执行步骤S7；
步骤S6、考虑电池的剩余容量对浮充电压的影响，拟合得到剩余容量与浮充电压之间的拟合曲线，根据拟合曲线对浮充电压进行容量补偿调节，再对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节；
具体地，通过以下公式对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节：
Vfmax＝Vsoc-0.003·N
其中，Vsoc表示容量补偿调节后的浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
步骤S7、不考虑电池SOC对浮充电压的影响，直接进行电池浮充电压的温度补偿调节；计算得到浮充电压调节值后，继续判断是否满足目标浮充电压范围；若是，则采用计算得到的浮充电压调节值进行浮充电压调节；否则，选择目标浮充电压范围内最接近的值进行浮充电压调节。可选地，目标浮充电压为标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》(DL/T724-2000)中所要求的浮充电压在范围。
具体地，根据以下公式进行电池浮充电压的温度补偿调节：
Vfmax＝Vf-0.003N
其中，Vf表示电池在额定温度下允许的最大浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
本发明配电网储能电池浮充电压管理方法通过采集到的电压电流数据对蓄电池的SOC进行计算，并根据浮充电压、浮充电流、SOC和蓄电池表面温度对蓄电池浮充电压控制，满足标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》(DL/T724-2000)中所要求的浮充电压在范围内。由于随着电池的运行时间增长，每个蓄电池内部活性物质都有不同程度的减少，其内阻也会随着变化，则电池SOC也会随之改变。蓄电池的有效容量也对浮充电压有一定的影响，有效容量越小，其浮充电压也应该适当降低。本发明配电网储能电池浮充电压管理方法考虑蓄电池温度和蓄电池剩余容量对浮充电压需求的影响，防止因蓄电池温度升高和蓄电池内阻增加而引起蓄电池浮充电压越限。
本发明优选实施例还公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例中任意一项所述方法的步骤。
本发明优选实施例还公开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上述实施例中任意一项所述方法的步骤。
如图1所示，本发明优选实施例还公开了一种配电网储能电池浮充电压管理系统，用于执行上述实施例中任一所述的配电网储能电池浮充电压管理方法，包括AC/DC转换器、充电管理模块、配电网储能电池、MCU、浮充电压管理模块、电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块，所述AC/DC转换器与配电网交流母线连接，用于将交流电转换为直流电，所述配电网储能电池和AC/DC转换器均与所述充电管理模块连接，所述配电网储能电池与浮充电压管理模块连接，所述充电管理模块用于对电池充电方式的控制及充电电压电流监测，所述电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块均与MCU连接，所述电压电流采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，所述电池温度采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的表面温度，所述SOC计算模块用于计算电池SOC，MCU与浮充电压管理模块连接，MCU用于对数据进行逻辑处理，并输出控制信号至所述浮充电压管理模块，所述浮充电压管理模块用于调节输出的浮充电压大小。
具体地，所述电池温度采集模块为温度传感器。
具体地，所述浮充电压管理模块通过调节DC-DC的开关管占空比实现浮充电压调节。
本发明配电网储能电池浮充电压管理系统通过采集到的电压电流数据对蓄电池的SOC进行计算，并根据浮充电压、浮充电流、SOC和蓄电池表面温度对蓄电池浮充电压控制，满足标准《电力系统用蓄电池直流电源装置运行维护技术规程》(DL/T724-2000)中所要求的浮充电压在范围内。由于随着电池的运行时间增长，每个蓄电池内部活性物质都有不同程度的减少，其内阻也会随着变化，则电池SOC也会随之改变。蓄电池的有效容量也对浮充电压有一定的影响，有效容量越小，其浮充电压也应该适当降低。本发明配电网储能电池浮充电压管理系统考虑蓄电池温度和蓄电池剩余容量对浮充电压需求的影响，防止因蓄电池温度升高和蓄电池内阻增加而引起蓄电池浮充电压越限。
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。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，包括：
S1、根据实时采集到的充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，计算电池当前状态的SOC；
S2、判断电池SOC是否低于80％，当电池SOC大于等于80％时，执行步骤S3；
S3、判断电池是否处于浮充状态；若是，则执行步骤S4；否则，判定电池处于充电或放电状态，并重新执行步骤S1；
S4、根据实时采集到的电池表面温度计算浮充电压温度调节倍数；
S5、判定电池的剩余容量是否低于额定容量的90％；若是，执行步骤S6；否则，执行步骤S7；
S6、考虑电池的剩余容量对浮充电压的影响，拟合得到剩余容量与浮充电压之间的拟合曲线，根据拟合曲线对浮充电压进行容量补偿调节，再对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节；
S7、不考虑电池SOC对浮充电压的影响，直接进行电池浮充电压的温度补偿调节；计算得到浮充电压调节值后，继续判断是否满足目标浮充电压范围；若是，则采用计算得到的浮充电压调节值进行浮充电压调节；否则，选择目标浮充电压范围内最接近的值进行浮充电压调节。
2.如权利要求1所述的一种配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，步骤S4中，根据以下公式计算浮充电压温度调节倍数：
N＝TS-Te
其中，TS表示电池表面的温度，Te表示电池额定温度，N表示浮充电压温度调节倍数。
3.如权利要求1所述的一种配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，步骤S6中，通过以下公式对容量补偿调节后的浮充电压进行温度补偿调节：
Vfmax＝Vsoc-0.003·N
其中，Vsoc表示容量补偿调节后的浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
4.如权利要求1所述的一种配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，步骤S7中，根据以下公式进行电池浮充电压的温度补偿调节：
Vfmax＝Vf-0.003N
其中，Vf表示电池在额定温度下允许的最大浮充电压，Vfmax表示电池在当前温度下允许的最大浮充电压，N表示浮充电压温度调节倍数。
5.如权利要求1所述的一种配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，在步骤S2中，当电池SOC低于80％时，提示需要更换电池。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
7.一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权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
8.一种配电网储能电池浮充电压管理系统，用于执行如权利要求1-5任一所述的配电网储能电池浮充电压管理方法，其特征在于，包括AC/DC转换器、充电管理模块、配电网储能电池、MCU、浮充电压管理模块、电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块，所述AC/DC转换器与配电网交流母线连接，用于将交流电转换为直流电，所述配电网储能电池和AC/DC转换器均与所述充电管理模块连接，所述配电网储能电池与浮充电压管理模块连接，所述充电管理模块用于对电池充电方式的控制及充电电压电流监测，所述电压电流采集模块、电池温度采集模块和SOC计算模块均与MCU连接，所述电压电流采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的电压和电流，所述电池温度采集模块用于采集充电状态下的配电网储能电池的表面温度，所述SOC计算模块用于计算电池SOC，MCU与浮充电压管理模块连接，MCU用于对数据进行逻辑处理，并输出控制信号至所述浮充电压管理模块，所述浮充电压管理模块用于调节输出的浮充电压大小。
9.如权利要求8所述的一种配电网储能电池浮充电压管理系统，其特征在于，所述浮充电压管理模块通过调节DC-DC的开关管占空比实现浮充电压调节。
10.如权利要求8所述的一种配电网储能电池浮充电压管理系统，其特征在于，所述电池温度采集模块为温度传感器。
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