无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法及装置与流程

本发明涉及局部放电类智能感知终端检测技术，具体涉及一种无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法及装置，可用于对各类采用电池供能的无源局部放电类智能感知终端的电池寿命相关性能进行评估。

背景技术：

随着智能电网的快速发展，智慧变电站内种类繁多的智能感知终端得到大量推广应用。其中，采用无线传输方式的局部放电类智能感知终端，在gis、变压器、开关柜等变电站主要设备上均有广泛使用，并在设备绝缘状态监测等方面发挥了重要作用。局放类智能感知终端多采用无线传输通信作为主要通信方式，具有成本低、组网灵活、安装方便、维护量较低等优点，是智慧变电站局放监测终端设备的主要发展方向。

然而，局放智能感知终端无线通信的特点决定其取能方式通常为电池供电。长时间运行后，电池性能必然下降，导致终端设备运行可靠性下降，甚至无法正常工作。不同地域的气候环境条件各异，温度、湿度等因素对智能感知终端电池寿命将造成较大影响，进一步劣化电池寿命。目前，超声局放智能感知终端、uhf局放智能感知终端、多合一局放智能感知终端等终端设备制造厂家繁多，不同厂家的设备工作模式、功耗各异，电池寿命也各不相同，通信方式、协议也不相同，而行业内对局放智能感知终端电池性能、寿命等参数进行校验评估的研究仍较少，尚缺乏一种行之有效的电池寿命检测方法，同时也缺乏完善的智能感知终端供电可靠性校验平台。因此，亟需研究一种用于智慧变电站局部放电智能感知终端电池的通用寿命检测方法和装置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对智能局部放电智能感知终端电池的性能没有系统的检测评估方法、入网智能局放感知终端无法开展电池可靠性评估的问题，本发明提出一种无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法及装置，本发明可精确实现测试环境的温度、湿度、振动的控制，真实模拟无源局部放电类智能感知终端在每一年周期内的温度、湿度变化，以及持续的振动环境，可提高电池性能检测的准确度，可实现高效、准确、全面的电池性能检测。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法，包括：

1)将待检测的无源局部放电类智能感知终端安装在振动装置上且以指定的振动方式振动，控制测试环境下的温度在指定的温度循环区间内按设定频率循环变动、湿度在指定的湿度循环区间内按设定频率循环变动，设置待检测的无源局部放电类智能感知终端的工作模式处于检测模式；

2)针对待检测的无源局部放电类智能感知终端，启动测试并开始采集输出电压以及实时信号强度有效值，直至待检测的无源局部放电类智能感知终端的输出电压低于设定值；

3)计算启动测试、输出电压低于设定值之间的时间长度作为待检测的无源局部放电类智能感知终端的电池寿命，并根据任意时刻t的实时信号强度有效值计算时刻t的信号传输效率kt。

可选地，步骤3)中计算时刻t的信号传输效率kt的函数表达式为：

kt＝st/s0

上式中，st为待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的实时信号强度有效值，s0为待检测的无源局部放电类智能感知终端在启动测试时的实时信号强度有效值。

可选地，步骤3)中还包括获取电池失效时间tf的步骤：针对任意时刻t的信号传输效率kt，查找信号传输效率kt降低到指定传输效率下限比例时的时刻tf，将时刻tf减去启动测试的时刻t0，得到电池失效时间tf。

可选地，步骤3)中还包括根据输出电压计算任意时刻t的电池电压老化率η的步骤。

可选地，计算任意时刻t的电池电压老化率η的函数表达式为：

η＝(u0-ut)/ut

上式中，u0为待检测的无源局部放电类智能感知终端的电池标称电压值，ut为待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的输出电压值。

可选地，步骤3)中还包括获取电池初始老化时间ts的步骤：针对任意时刻t的电池电压老化率η，查找电池电压老化率η降低到指定老化下限值时的时刻ts，将时刻ts减去启动测试的时刻t0，得到电池初始老化时间ts。

可选地，步骤3)中还包括获取电池工作稳定性k0的步骤：根据输出电压计算任意时刻t的输出功率pt，针对任意时刻t待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的输出电压ut，根据输出电压ut计算时刻t的输出功率pt，找出输出电压为aut的时刻t1，并根据输出电压aut计算时刻t1的输出功率p1，计算时刻t的输出功率pt、时刻t1的输出功率p1之差与时刻t的输出功率pt的比值作为电池工作稳定性k0。

可选地，步骤1)中以指定的振动方式振动具体是指以简谐振动的振动方式振动。

此外，本发明还提供一种无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估装置，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法可精确实现测试环境的温度、湿度、振动的控制，真实模拟无源局部放电类智能感知终端在每一年周期内的温度、湿度变化，以及持续的振动环境，可提高电池性能检测的准确度，可实现高效、准确、全面的电池性能检测。

附图说明

图1为本发明实施例方法的流程示意图。

图2为本发明实施例装置的结构示意图。

图3为本发明实施例中多模通信模块的结构示意图。

图4为本发明实施例中控制模块的测试任务执行流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估方法包括：

1)将待检测的无源局部放电类智能感知终端安装在振动装置上且以指定的振动方式振动，控制测试环境下的温度在指定的温度循环区间内按设定频率循环变动、湿度在指定的湿度循环区间内按设定频率循环变动，设置待检测的无源局部放电类智能感知终端的工作模式处于检测模式；

2)针对待检测的无源局部放电类智能感知终端，启动测试并开始采集输出电压以及实时信号强度有效值，直至待检测的无源局部放电类智能感知终端的输出电压低于设定值；

3)计算启动测试、输出电压低于设定值之间的时间长度作为待检测的无源局部放电类智能感知终端的电池寿命，并根据任意时刻t的实时信号强度有效值计算时刻t的信号传输效率kt。

本实施例中可实现多台待检测的无源局部放电类智能感知终端的同时测试，针对多台待检测的无源局部放电类智能感知终端的同时测试可通过时间分片并行进行。作为一种可选的实施方式，步骤1)温度循环区间为60℃～-20℃，湿度循环区间为100％～10％(温度循环区间、湿度循环区间为无源局部放电类智能感知终端所安装位置一年内的温度区间、湿度区间，可根据地区实际温度极限值设置)，振动方式可设置为简谐振动，振动方向为变电站实际安装情况下的方向。步骤1)执行完毕后，可将步骤1)～3)作为工作任务，通过建立工作任务，设置信号采集时间启动工作任务，然后定时执行。

信号传输效率kt指在相同的激励信号下，检测系统本次采集到的信号有效值与智能感知终端初始运行时采集到的信号有效值的比值。本实施例中，步骤3)中计算时刻t的信号传输效率kt的函数表达式为：

kt＝st/s0

上式中，st为待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的实时信号强度有效值，s0为待检测的无源局部放电类智能感知终端在启动测试时的实时信号强度有效值。

本实施例中，步骤3)中还包括获取电池失效时间tf的步骤：针对任意时刻t的信号传输效率kt，查找信号传输效率kt降低到指定传输效率下限比例时的时刻tf，将时刻tf减去启动测试的时刻t0，得到电池失效时间tf，电池失效时间tf越长则电池性能越好。作为一种可选的实施方式，本实施例中查找信号传输效率kt降低到95％时的时刻tf，将时刻tf减去启动测试的时刻t0，得到电池失效时间tf。

本实施例中，步骤3)中还包括根据输出电压计算任意时刻t的电池电压老化率η的步骤。电池电压老化率η指电池标称电压与实测输出电压的差值与电池标称电压之比，用以描述输出电压下降程度，考核电池电压输出能力。本实施例中，计算任意时刻t的电池电压老化率η的函数表达式为：

η＝(u0-ut)/ut

上式中，u0为待检测的无源局部放电类智能感知终端的电池标称电压值，ut为待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的输出电压值。

本实施例中，步骤3)中还包括获取电池初始老化时间ts的步骤：针对任意时刻t的电池电压老化率η，查找电池电压老化率η降低到指定老化下限值时的时刻ts，将时刻ts减去启动测试的时刻t0，得到电池初始老化时间ts。电池初始老化时间ts用以表征电池稳定工作到不稳定工作的起始点。初始老化时间越长，则说明电池稳定工作的性能越好。作为一种可选的实施方式，本实施例中查找电池电压老化率η降低到5％时的时刻ts，将时刻ts减去启动测试的时刻t0，得到电池初始老化时间ts。

本实施例中，步骤3)中还包括获取电池工作稳定性k0的步骤：根据输出电压计算任意时刻t的输出功率pt，针对任意时刻t待检测的无源局部放电类智能感知终端在时刻t的输出电压ut，根据输出电压ut计算时刻t的输出功率pt，找出输出电压为aut的时刻t1，并根据输出电压aut计算时刻t1的输出功率p1，计算时刻t的输出功率pt、时刻t1的输出功率p1之差作为电池工作稳定性k0。电池工作稳定性k0作为智能感知终端电池工作稳定性的一个性能指标，值越大则电池性能越好，电池工作稳定性k0的值越大则电池性能越好。作为一种可选的实施方式，本实施例中比例系数压a为15％，即找出输出电压为15％ut的时刻t1，并根据输出电压15％ut计算时刻t1的输出功率p1，计算时刻t的输出功率pt、时刻t1的输出功率p1之差与时刻t的输出功率pt的比值作为电池工作稳定性k0。

如图2所示，本实施例无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估装置包括测试单元2和密闭的测试室1，测试室1内分别安装有温度调节模块11、湿度调节模块12和振动装置13，振动装置3上设有用于安装被检测的无源局部放电类智能感知终端的安装底座，测试单元2包括控制模块21、多模通信模块22和至少一个输出电压测量模块23，多模通信模块22、输出电压测量模块23分别与控制模块21相连，温度调节模块11、湿度调节模块12和振动装置13的控制端分别与控制模块21相连，控制模块21包括用于控制被检测的无源局部放电类智能感知终端的工作模式的模式控制接口。

作为一种可选的实施方式，本实施例中多模通信模块22包括多模通信编码转换电路221和多个基于不同无线通信协议的无线通信组件222，多个无线通信组件222分别通过多模通信编码转换电路221与控制模块21相连，通过上述连接方式，解决了关键的不同厂家通信兼容困难问题，可实现无源局部放电类智能感知终端的电池校验自动化，以实现高效、准确、全面的电池检测。如图3所示，本实施例中多个基于不同无线通信协议的无线通信组件222所采用的无线通信协议包括lora、wifi、bluetooth、zigbee，但是此处仅仅是针对常见无线通信协议的一种举例而不是穷举，本实施例并不依赖于某一种或多种特定的无线通信协议。多模通信编码转换电路221则用于将多种无线通信协议下采用不同通信规约的厂家设备信息可以统一采集并转换为标准规约，因规约、规约转换为已知方法，故多模通信编码转换电路221的实现细节在此不再展开。

作为一种可选的实施方式，温度调节模块11采用加热器。

作为一种可选的实施方式，湿度调节模块12采用加湿器。

作为一种可选的实施方式，振动装置13采用激振器。

此外，温度调节模块11、湿度调节模块12也可以采用空调或其他兼具温度、湿度调节功能的设备实现。

作为一种可选的实施方式，本实施例中振动装置13的振动方式为简谐振动，且该简谐振动振动方向为无源局部放电类智能感知终端在变电站中的实际安装方向。

参见图2，本实施例中控制模块21还连接有人机模块，用于实现与控制模块21之间的人机交互；此外，控制模块21和多模通信编码转换电路221采用机柜电源供电。

本实施例无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估装置模拟智能感知终端工作环境极限温湿度、振动循环情况，通过有效工作时间、不同有效工作时间下对应的电池输出电压稳定性、不同输出电压下的数据传输稳定性，对智能感知终端电池寿命性能进行综合评价，可以对电池寿命测试过程进行自动监测，并自动切换终端工作模式。如图4所示，本实施例无源局部放电类智能感知终端的电池性能评估装置使用时，可在控制模块21(具体采用计算机设备实现)中的处理步骤包括：(1)新建检测任务；(2)设置信号采集频率与无源局部放电类智能感知终端的工作模式及测试终止条件；(3)同步接入无源局部放电类智能感知终端；(4)启动采集输出电压以及实时信号强度；(5)将实时信号强度进行规约转换；(6)采集检测的数值和图谱；(7)对比检测结果判断是否发生数据异常；(8)确定无源局部放电类智能感知终端的工作模式，若工作模式错误，则结束并退出，否则继续往下执行；(9)对比采集到的信号完整性及准确性，如果采集信号不完整则跳转执行步骤(4)继续采集，否则，如果已经完成，则记录采集次数和输出电压、实时信号强度有效值，测试完毕。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。