一种基于数据分析的超级电容电能储存管理系统的制作方法

1.本发明属于超级电容技术领域，具体是一种基于数据分析的超级电容电能储存管理系统。


背景技术：

2.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cn113659602b的发明公开了一种基于超级电容的电能能量管理系统及方法，涉及电能能量管理技术领域，解决了现有技术中超级电容无法进行准确管控的技术问题，判定各个区域内超级电容的位置是否处于最优位置，提高了区域供电的效率同时降低了区域供电成本，能够更好的控制电能价格提高用户的使用质量；断各个分析区域的用电状况，从而分析出各个分析区域内超级电容的工作强度，实时监测区域的用电情况，及时进行电量调度，防止出现电量过度使用导致电量回复平缓周期长，导致各个区域的用电效率降低；确定各个区域用电的影响因素，从而根据影响因素能够分析区域用电状态，提高了用电数据监测的准确性能。
3.现有的超级电容在进行蓄能处理时，因蓄电时间较短，充电速率较快，导致整个超级电容在蓄电时，整体电容蓄电容量最高峰值只能达到95％，故超级电容在进行蓄电时，仍存在以下不足需进行改进：1、超级电容蓄电量无法达到最高的蓄电容量值，超级电容整体蓄电效果不佳；2、超级电容在进行蓄电过程中，未进行实时检测，便导致部分电压超出峰值电压，从而对电容本身造成损伤。


技术实现要素：

4.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数据分析的超级电容电能储存管理系统，用于解决超级电容蓄电量无法达到最高的蓄电容量值的技术问题。
5.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数据分析的超级电容电能储存管理系统，包括：数据实时监控端，用于对超级电容模组内单个电容参数数据和电容电压数据进行获取，并将所获取的单个电容参数数据和电容电压数据输送至处理服务器内，电容参数数据包括单个电容的极板面积和介质厚度，电容电压数据包括单个电容端部的输入电压；所述处理服务器包括电容参数处理模块、分格电容储能模块、电能互充模块以及云数据库，所述电容参数处理模块对电容参数数据进行接收，并通过对应的相对介电常数α获取单个电容的电容值，所述分格电容储能模块，根据不同电容的电容值改变不同电容之间的输入功率，对不同的电容进行蓄电处理，并在蓄电过程中，按照电容的蓄电容量，将电容容量划分为多个储能阶段，电容储能检测单元对多个储能阶段的储能数据进行分析，并
查看对应的储能阶段是否需再次蓄电，电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测，查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理。
6.优选的，所述相对介电常数α取值为1.00053，且电容参数处理模块获取单个电容的电容值的方式为：将极板面积标记为ai，将介质厚度标记为di，其中i代表不同的电容，i取值为1、2、
……
、n；采用得到超级电容模组内不同电容的电容值ci，并将不同电容的电容值ci输送至云数据库内进行存储。
7.优选的，所述分格电容储能模块对不同的电容进行蓄电处理的方式为：s1、获取不同电容的电容值ci，采用得到待处理功率值pi，其中为导向因子，且的取值操作人员根据经验拟定；s2、通过待处理功率值pi，对每组电容的输入功率进行限定，并对每组电容进行蓄电处理；s3、获取电容的蓄电容量dxi，划分为k组储能阶段，每组储能蓄电容量为dxi/k，电容储能检测单元对超级电容的蓄电量进行实时监测，并根据监测数据查看是否需再次蓄电，若需再次蓄电，计算得到预充值，并将预充值输送至电能互充模块内，电能互充模块通过预充值向指定电容进行蓄电处理；s4、电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测（检测的次数为k次，在上述每组储能阶段充电完毕时进行检测），查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理，并将实时信号输送至外部终端内。
8.优选的，所述步骤s3中具体蓄电处理步骤为：s31、某组电容第一组储能阶段充电完毕时，停止蓄电，直至所有的电容第一组储能阶段完成蓄电，并对多组电容的实时蓄电量进行采集，并标记为yxi；s32、采用得到多组电容的待处理参数dcli；s33、采用得到多组电容的待处理离散参数lsi，其中为多组待处理参数dcli的均值；s34、将待处理离散参数lsi与预设限定值y1进行比对，预设限定值y1由操作人员根据经验拟定，当lsi≤y1时，代表此电容实时蓄电量正常，生成正常信号，当lsi＞y1时，代表此电容实时蓄电量异常，存在实时蓄电量偏低情况，通过i标记，实时提取对应电容的待处理参数dcli；s35、电能互充模块通过待处理参数dcli对对应电容进行蓄电处理，采用得到预充值yci，其中为修正参数，取值为0.84563，电能互充模块通过预充值yci向指定电容进行蓄电处理；s36、重复执行步骤s31-s35，再次执行时，步骤s31中则是第二组储能阶段充电完毕时，停止蓄电，以此类推，对后续每组储能阶段进行蓄电处理，完成整个超级电容模组的
蓄电工作。
9.优选的，所述步骤s4电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测的具体方式为：s41、提取电压数据，并标记为dyi，云数据库内存储有对应的峰值电压参数值fz，将多组电压数据dyi与峰值电压参数值fz进行依次比对，将未超出峰值电压参数值fz的电压数据dyi进行提取，并捆绑为待处理电压数据dyi，将超出峰值电压参数值fz的电压数据dyi进行提取，并生成调整信号输送至调控终端内，调控终端根据调整信号直接对此电容的电压数据dyi进行调整，直至降低至峰值电压参数值fz时止，并同时生成维护信号，将维护信号与对应电容标记i捆绑，生成维护捆绑数据包，输送至外部显示终端内；s42、从待处理电压数据dyi依次提取对应参数，采用得到线性参数lsdi，将线性参数lsdi与预设线性值y2进行比对，当lsdi≤y2时，代表此电容电压正常，当lsdi＞y2时，代表此电容电压异常，并生成异常信号，将异常信号与对应的电容标记i捆绑，生成异常捆绑数据包，并将异常捆绑数据包输送至外部显示终端内。
10.优选的，所述调控终端用于对处理服务器所发送的预充值yci和调整信号进行接收并进行调控处理，所述云数据库对超级电容模组内不同电容的电容值ci进行存储，并同时将所存储的电容值ci输送至分格电容储能模块内，且云数据库内还存储有预设限定值y1以及预设线性值y2。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果是：数据实时监控端从超级电容模组内获取单个电容参数数据和单个电容电压数据，电容参数处理模块对电容参数数据进行处理得到超级电容模组内不同电容的电容值，分格电容储能模块根据不同电容的电容值ci改变不同电容之间的输入功率，对不同的电容进行蓄电处理，并在蓄电过程中，按照电容的蓄电容量，将电容容量划分为多个储能阶段，电容储能检测单元对多个储能阶段的储能数据进行分析，对电量不足的电容再次蓄电，采用阶段式测试储能的方式，并在储能阶段停止蓄电操作，对电容进行检测，并及时对电量不足的电容进行蓄电，便可使每组电容在每组储能阶段均可得到充分储能，此种蓄能方式，使整个电容的蓄电量达到最大的峰值，有效提升蓄电总量；电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测，查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理，在每组储能阶段，对电压进行实时检测，对超级电容模组进行实时监测，避免出现异常时，无法及时得知。
附图说明
12.图1为本发明原理框架示意图。
具体实施方式
13.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。
14.实施例一请参阅图1，本技术提供了一种基于数据分析的超级电容电能储存管理系统，包括数据实时监控端、处理服务器以及调控终端；所述处理服务器包括电容参数处理模块、分格电容储能模块、电能互充模块以及云数据库；所述分格电容储能模块包括电容储能检测单元以及电容超压检测单元；所述数据实时监控端输出端与处理服务器输入端电性连接，所述处理服务器输出端与调控终端输入端电性连接；所述电容参数处理模块输出端与分格电容储能模块输入端电性连接，所述分格电容储能模块与云数据库之间双向连接，所述分格电容储能模块输出端与电能互充模块输入端电性连接，所述电容参数处理模块输出端与云数据库输入端电性连接；所述数据实时监控端，用于对超级电容模组内单个电容参数数据和单个电容电压数据进行获取，并将所获取的单个电容参数数据和电容电压数据输送至处理服务器内，其中电容参数数据包括单个电容的极板面积和介质厚度，电容电压数据包括单个电容端部的输入电压以及实时储能参数；所述电容参数处理模块，对电容参数数据进行接收，并通过对应的相对介电常数α获取单个电容的电容值，所述相对介电常数α取值为1.00053，其中处理方式为：将极板面积标记为ai，将介质厚度标记为di，其中i代表不同的电容，i取值为1、2、
……
、n；采用得到超级电容模组内不同电容的电容值ci，并将不同电容的电容值ci输送至云数据库内进行存储（超级电容模组内存在多个超级电容，多个超级电容内部的电容值ci基本上处于一致状态）。
15.所述分格电容储能模块，根据不同电容的电容值ci改变不同电容之间的输入功率，对不同的电容进行蓄电处理，并在蓄电过程中，按照电容的蓄电容量，将电容容量划分为多个储能阶段，电容储能检测单元对多个储能阶段的储能数据进行分析，并查看对应的储能阶段是否需再次蓄电，电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测，查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理，具体操作步骤如下：s1、获取不同电容的电容值ci，采用得到待处理功率值pi，其中为导向因子，且的取值操作人员根据经验拟定；s2、通过待处理功率值pi，对每组电容的输入功率进行限定，并对每组电容进行蓄电处理；s3、获取电容的蓄电容量dxi，划分为五组储能阶段，每组储能蓄电容量为dxi/5，电容储能检测单元对超级电容的蓄电量进行实时监测，并根据监测数据查看是否需再次蓄电，其中具体步骤为：s31、某组电容第一组储能阶段充电完毕时，停止蓄电，直至所有的电容第一组储能阶段完成蓄电，并对多组电容的实时蓄电量进行采集，并标记为yxi；
s32、采用得到多组电容的待处理参数dcli；s33、采用得到多组电容的待处理离散参数lsi，其中为多组待处理参数dcli的均值；s34、将待处理离散参数lsi与预设限定值y1进行比对，预设限定值y1由操作人员根据经验拟定，当lsi≤y1时，代表此电容实时蓄电量正常，生成正常信号，当lsi＞y1时，代表此电容实时蓄电量异常，存在实时蓄电量偏低情况，通过i标记，实时提取对应电容的待处理参数dcli；s35、电能互充模块通过待处理参数dcli对对应电容进行蓄电处理，采用得到预充值yci，其中为修正参数，取值为0.84563，电能互充模块通过预充值yci向指定电容进行蓄电处理；s36、再采用上述相同的操作方式，对后续每组储能阶段进行蓄电处理，完成整个超级电容模组的蓄电工作（采用阶段式测试储能的方式，并在储能阶段停止蓄电操作，对电容进行检测，并及时对电量不足的电容进行蓄电，便可使每组电容在每组储能阶段均可得到充分储能，虽所花费的时长超出正常蓄能的时长，但此种蓄能方式，使整个电容的蓄电量达到最大的峰值，有效提升蓄电总量）；s4、电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测（检测的次数为五次，在上述每组储能阶段充电完毕时进行检测），查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理，并将实时信号输送至外部终端内，其中，其中具体操作步骤如下：s41、提取电压数据，并标记为dyi，云数据库内存储有对应的峰值电压参数值fz，将多组电压数据dyi与峰值电压参数值fz进行依次比对，将未超出峰值电压参数值fz的电压数据dyi进行提取，并捆绑为待处理电压数据dyi，将超出峰值电压参数值fz的电压数据dyi进行提取，并生成调整信号输送至调控终端内，调控终端根据调整信号直接对此电容的电压数据dyi进行调整，直至降低至峰值电压参数值fz时止，并同时生成维护信号，将维护信号与对应电容标记i捆绑，生成维护捆绑数据包，输送至外部显示终端内；s42、从待处理电压数据dyi依次提取对应参数，采用得到线性参数lsdi，将线性参数lsdi与预设线性值y2进行比对，当lsdi≤y2时，代表此电容电压正常，当lsdi＞y2时，代表此电容电压异常，并生成异常信号，将异常信号与对应的电容标记i捆绑，生成异常捆绑数据包，并将异常捆绑数据包输送至外部显示终端内。
16.所述调控终端，用于对处理服务器所发送的预充值yci和调整信号进行接收，接收到预充值yci时，对电能互充模块进行控制，向指定电容进行蓄电处理，蓄电量为yci，接收到调整信号时，对对应电容的电压数据dyi进行调整，直至降低至峰值电压参数值fz时止。
17.所述云数据库，对超级电容模组内不同电容的电容值ci进行存储，并同时将所存储的电容值ci输送至分格电容储能模块内，且云数据库内还存储有预设限定值y1以及预设线性值y2。
18.实施例二作为本发明的第二实施例，在具体实施过程中，相较于实施例一，区别在于，步骤
s3中，获取电容的蓄电容量dxi，划分为七组储能阶段，每组储能蓄电容量为dxi/7；实验将实施例一与实施例二散布于若干实验体验半年，得到对应的样本数据，其中样本数据包括蓄电时长以及蓄电总量，样本数据参数如下表所示：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。
19.本发明的工作原理：数据实时监控端从超级电容模组内获取单个电容参数数据和单个电容电压数据，电容参数处理模块对电容参数数据进行处理得到超级电容模组内不同电容的电容值，分格电容储能模块根据不同电容的电容值ci改变不同电容之间的输入功率，对不同的电容进行蓄电处理，并在蓄电过程中，按照电容的蓄电容量，将电容容量划分为多个储能阶段，电容储能检测单元对多个储能阶段的储能数据进行分析，对电量不足的电容再次蓄电，采用阶段式测试储能的方式，并在储能阶段停止蓄电操作，对电容进行检测，并及时对电量不足的电容进行蓄电，便可使每组电容在每组储能阶段均可得到充分储能，虽所花费的时长超出正常蓄能的时长，但此种蓄能方式，使整个电容的蓄电量达到最大的峰值，有效提升蓄电总量；电容超压检测单元对不同电容端部的电压进行检测，查看不同电容端部的电压是否超标并进行实时处理，在每组储能阶段，对电压进行实时检测，对超级电容模组进行实时监测，避免出现异常时，无法及时得知。
20.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。