一种变电站用蓄电池状态评估方法及装置与流程

本申请属于变电站用蓄电池
技术领域：
，尤其是涉及一种变电站用蓄电池状态评估方法及装置。
背景技术：
：变电站用蓄电池状态是衡量变电站直流系统健康状态的重要因素之一，其状态的好坏直接影响变电站直流系统的安全稳定运行。目前，变电站对蓄电池状态评估采用核对性充放电试验方法，核对性充放电是对蓄电池容量进行周期性检验的有效手段，但核对性充放电只能在充放电试验时发现蓄电池容量不足的问题，而在充放电周期之间无法判断蓄电池优劣，会导致容量不足的蓄电池无法及时发现，且目前核对性充放电无法在线评估电池状态，需要借助电源车将蓄电池组脱离系统进行测试。因此，需要寻找一种更为有效的手段来检测在运蓄电池的运行状态。目前，多采用蓄电池内阻或者蓄电池内阻方差来计算蓄电池组的整体soh的方法以进行变电站用蓄电池组状态的评估，但这种方法仅可评估蓄电池组整体的状态，而无法对组成蓄电池组的单只蓄电池进行状态评估，而站用蓄电池组由单只蓄电池串联而成，单只蓄电池故障往往导致整组蓄电池的失效，导致较为严重的后果，因此需要研究一种可以对蓄电池组内单只蓄电池的状态进行评估和预警的办法，在单只蓄电池状态不合格时进行及时预警，替换故障单只蓄电池，将蓄电池组故障排除在萌芽状态，保证变电站用直流系统的稳定运行。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中缺少蓄电池组中单只蓄电池状态的在线评估方法的不足，从而提供一种变电站用蓄电池状态评估方法及装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变电站用蓄电池状态评估方法，包括蓄电池正常运行模式状态评估方法、蓄电池放电模式状态评估方法、蓄电池充电模式状态评估方法中的至少一种；所述蓄电池正常运行模式状态评估方法为：采集单只蓄电池在正常运行过程中两个时间点的蓄电池内阻，计算所述蓄电池在两个时间点的内阻变化率，根据内阻变化率对蓄电池状态进行评价；所述蓄电池放电模式状态评估方法为：采集单只蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的蓄电池端电压，计算所述蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的端电压变化率，根据端电压变化率对蓄电池状态进行评价；所述蓄电池充电模式状态评估方法为：采集单只蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的蓄电池温度，计算所述蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的温度变化率，根据温度变化率对蓄电池状态进行评价。优选地，对单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的至少两种模式的蓄电池状态分别进行评价得到评价分数，将评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价结果，通过综合评价结果对单只蓄电池状态进行评价。优选地，将单只蓄电池正常运行模式、放电模式和充电模式的三种模式的蓄电池状态评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价分数，所述蓄电池状态综合评价分数c0i根据下述公式计算：c0i＝b1c1i+b2c2i+b3c3i；式中：c1i、c2i、c3i分别为单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，b1、b2、b3为权值系数；所述c1i、c1i、c3i的计算公式如下：式中：为通过蓄电池正常运行模式状态评估方法得到的内阻变化率，为内阻变化率预警值；式中：为通过蓄电池放电模式状态评估方法得到的电压变化率，为端电压变化率预警值；式中：为通过蓄电池充电模式状态评估方法得到的温度变化率，为温度变化率预警值。优选地，所述b1为0.4-0.6，b2优选为0.2-0.4，b3优选为0.15-0.3。优选地，所述蓄电池正常运行模式为浮充模式。优选地，所述蓄电池放电模式为在核对性放电试验或者事故放电条件下的蓄电池状态。优选地，所述蓄电池充电模式为均充模式。本发明还提供一种变电站用蓄电池状态评估装置，包括蓄电池正常运行模式状态评估单元、蓄电池放电模式状态评估单元、蓄电池充电模式状态评估单元中的至少一种；所述蓄电池正常运行模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在正常运行过程中两个时间点的蓄电池内阻，计算所述蓄电池在两个时间点的内阻变化率，并根据内阻变化率来判定蓄电池状态；所述蓄电池放电模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的蓄电池端电压，计算所述蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的端电压变化率，并根据端电压变化率来判定蓄电池状态；所述蓄电池充电模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的蓄电池温度，计算所述蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的温度变化率，并根据温度变化率来判定蓄电池状态。优选地，所述变电站用蓄电池状态评估装置还包括蓄电池状态综合评价单元，用于根据蓄电池正常运行模式状态评估单元获得的内阻变化率、蓄电池放电模式状态评估单元获得的端电压变化率、蓄电池充电模式状态评估单元获得的温度变化率中的至少两种分别对相应模式下的蓄电池状态进行评价得到评价分数，根据评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价结果。优选地，所述蓄电池状态综合评价单元用于根据内阻变化率、端电压变化率、温度变化率分别计算单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，并根据蓄电池状态评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价分数，所述单只蓄电池状态综合评价分数c0i根据下述公式计算：c0i＝b1c1i+b2c2i+b3c3i；式中：c1i、c2i、c3i分别为单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，b1、b2、b3为权值系数；所述c1i、c1i、c3i的计算公式如下：式中：为通过蓄电池正常运行模式状态评估方法得到的内阻变化率，为内阻变化率预警值；式中：为通过蓄电池放电模式状态评估方法得到的电压变化率，为端电压变化率预警值；式中：为通过蓄电池充电模式状态评估方法得到的温度变化率，为温度变化率预警值；所述b1优选为0.35-0.55，b2优选为0.2-0.4，b3优选为0.15-0.3。本发明的有益效果是：本发明提供了一种变电站用蓄电池状态评估方法及装置，根据单只蓄电池所处状态模式，分别选取了蓄电池在正常运行模式、放电模式、充电模式下的内阻变化率、端电压变化率及温度变化率作为蓄电池状态的有效评估判据，为了进一步对蓄电池状态进行评估，则综合上述至少两种(优选为三种)模式的评价结果，采用加权求和的方法，对每只蓄电池的状态进行综合评价，能够全面评估单只蓄电池的状态，有效提高了单只蓄电池状态评估的准确性和可靠性，以在单只蓄电池出现问题时及时发出预警，提醒运维人员及时更换出现问题的蓄电池，有效解决了单只蓄电池断格导致的整组蓄电池失效的问题，进而有效避免了在单只蓄电池出现故障时全站失去直流的风险。附图说明下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。图1为蓄电池正常运行(浮充)模式下的内阻变化率与蓄电池容量关系图；图2为蓄电池放电(核对性充放电)模式下的端电压变化率与蓄电池容量关系图；图3为蓄电池充电(均充)模式下的温度变化率与蓄电池容量关系图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请的技术方案。实施例1本实施例提供了一种变电站用铅酸蓄电池状态评估方法，具体是：(1)在蓄电池运行在浮充状态下时，收集每个月的蓄电池内阻值，计算两个月收集的蓄电池内阻值的变化率，具体由下述公式计算出每只蓄电池的内阻变化率：式中，为第i只蓄电池的内阻变化率，rij为第j月测得的第i只蓄电池内阻值，ri(j-1)第j-1月测得的第i只蓄电池内阻值，j的取值范围为2-12，i的取值范围为蓄电池组电池数量。根据内阻变化率对浮充模式下的蓄电池状态进行评价，对蓄电池的评价可采用百分制进行评分，得分按照下述公式计算：式中，c1i为蓄电池正常运行模式下第i只蓄电池状态评价分数，为第i只蓄电池的内阻变化率，为内阻变化率预警值。根据现场试验、聚类分析及蓄电池正常运行(浮充)模式下的内阻变化率与蓄电池容量关系图(图1)，在内阻增长大于30％时，该蓄电池处于临界故障状态，因此，在本实施实例中，将设定为30％，即在单只蓄电池达到30％时即发出预警信号。(2)在核对性充放电试验放电过程中，收集蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的端电压，计算两次放电过程中放相同电量后的端电压变化率，具体可由下述公式进行计算出同每只蓄电池的在相同放电量条件下的电压变化率：式中，为放电量为c时，第i块蓄电池的端电压变化率，uicj为第j次放电过程中第i块蓄电池在放电量为c时的端电压值，i的取值范围为蓄电池组电池数量的正整数。根据端电压变化率对放电模式下的蓄电池状态进行评价，对蓄电池的评价可采用百分制进行评分，得分按照下述公式计算：式中，c2i为放电模式下第i只蓄电池状态评价分数，δuic为放电量为c时，第i块蓄电池的端电压变化率，为放电量为c时，端电压变化率预警值。根据现场试验、聚类分析及蓄电池放电(核对性充放电)模式下的端电压变化率与蓄电池容量关系图(图2)，两次放电量相同时相同蓄电池端电压变化量超过30％时，说明该蓄电池处于临界故障状态。因此，在此实施实例中，将设定为30％，即在单只蓄电池达到30％时即发出预警信号。(3)当蓄电池处于均充电状态时，收集蓄电池在两次充电过程中相同充电时间后的蓄电池温度，计算两次充电过程中充相同时间后的温度变化率，具体由下述公式计算出每只蓄电池温度变化率：式中，δtic为在充电时间为c时，第i块蓄电池温度变化率，ticj第j次充电过程中第i块蓄电池在充电时间为c时的单体温度，i的取值范围为蓄电池组电池数量的正整数。根据内阻变化率对均充模式下的蓄电池状态进行评价，对蓄电池的评价可采用百分制进行评分，得分按照下述公式计算：式中，c3i为充电模式下蓄电池状态评价分数，δtic为充电电流为c时，第i块蓄电池的温度变化率，为温度变化率预警值。根据现场试验、聚类分析及蓄电池充电(均充)模式下的温度变化率与蓄电池容量关系图(图3)，两次充电相同时相同蓄电池温度变化量超过30％时，说明该蓄电池处于临界故障状态。因此，在此实施实例中，将设定为30％，即在单只蓄电池达到30％时即发出预告信号。(4)针对(1)或(2)或(3)得到的单只蓄电池正常运行模式或放电模式或充电模式的蓄电池状态评价分数低于60分的单只蓄电池，根据单只蓄电池在正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价分数，所述单只蓄电池状态综合评价分数c0i根据下述公式计算：c0i＝b1c1i+b2c2i+b3c3i；式中：c1i、c2i、c3i分别为单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，b1、b2、b3为权值系数；所述b1可为0.35-0.55，b2可为0.2-0.4，b3可为0.15-0.3，本实施选择b1为0.46、b2为0.31、b3为0.23。具体实施时，在蓄电池正常运行模式下，得到单只蓄电池正常运行模式的蓄电池状态评价分数后，结合据此最近一次的放电模式评价得分和充电模式评价得分计算综合评价得分，若在综合评价中得分低于60分，再次发出预警；在蓄电池放电模式下，得到单只蓄电池在放电模式的蓄电池状态评价分数，并结合据此最近的一次正常运行模式评价得分和充电模式评价得分计算综合评价得分，若在综合评价中得分低于60分，再次发出预警；在蓄电池充电模式下，得到单只蓄电池在充电模式的蓄电池状态评价分数，并结合据此最近的一次正常运行模式评价得分和放电模式评价得分计算综合评价得分，若在综合评价中得分低于60分，再次发出预警。在本实施例中，在某一蓄电池组的每只蓄电池处于正常运行状态(浮充状态)时，使用蓄电池正常运行模式状态评估方法对该蓄电池组的每只蓄电池状态进行评估，结果该蓄电池组的1-9号蓄电池在正常运行模式下的蓄电池状态评价分数均小于等于60分，蓄电池状态评估结果如表1。表1蓄电池运行状态评估结果表蓄电池序号内阻变化量率蓄电池状态评价分数133.8％56.2235.7％54.3330％60430％60539.6％50.4639.6％50.4742.1％47.9845.5％44.5947.2％42.8为进一步判断1-9号蓄电池状态进行更换的必要性，本实施例收集了1-9号蓄电池的上一次处于均充状态和放电状态的蓄电池状态评价分数，采用c0i＝0.46c1i+0.31c2i+0.23c3i以对1-9号蓄电池状态进行综合评价，评估结果如表2所示。表2蓄电池状态综合评估结果表由表2可知，1-3号、5-9号电池综合评估结果不合格，判断出的结果是容量低于标准值(60分)，建议进行更换；4号蓄电池在浮充状态评估时发出预警，但综合评估未告警，由于两次评估不一致，因此，安排对该组蓄电池进行了核对性充放电实验，实验结果表明，1-3号、5-9号蓄电池在按照i10放电电流放电5小时后，端电压下降到1.85v(放电截止电压)，说明该蓄电池容量低于50％不满足容量要求，而4号蓄电池在放电8小时后，端电压下降到1.85v，其容量约为80％，处于临界故障状态，该试验的结果印证了该评估方法的有效性，可有效发现状态不合格的单只蓄电池并进行更换。实施例2本实施例提供了一种变电站用铅酸蓄电池状态评估装置，包括蓄电池正常运行模式状态评估单元、蓄电池放电模式状态评估单元、蓄电池充电模式状态评估单元中的至少一种；所述蓄电池正常运行模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在正常运行过程中两个时间点的蓄电池内阻，计算所述蓄电池在两个时间点的内阻变化率，并根据内阻变化率来判定蓄电池状态；所述蓄电池放电模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的蓄电池端电压，计算所述蓄电池在两次放电过程中放相同电量后的端电压变化率，并根据端电压变化率来判定蓄电池状态；所述蓄电池充电模式状态评估单元用于获取单只蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的蓄电池温度，计算所述蓄电池在两次充电过程中充相同时间后的温度变化率，并根据温度变化率来判定蓄电池状态。进一步，所述变电站用蓄电池状态评估装置还包括蓄电池状态综合评价单元，用于根据蓄电池正常运行模式状态评估单元获得的内阻变化率、蓄电池放电模式状态评估单元获得的端电压变化率、蓄电池充电模式状态评估单元获得的温度变化率中的至少两种分别对相应模式下的蓄电池状态进行评价得到评价分数，根据评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价结果。进一步，所述蓄电池状态综合评价单元用于根据内阻变化率、端电压变化率、温度变化率分别计算单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，并根据蓄电池状态评价分数采用加权求和的方法得到蓄电池状态综合评价分数，所述单只蓄电池状态综合评价分数c0i根据下述公式计算：c0i＝b1c1i+b2c2i+b3c3i；式中：c1i、c2i、c3i分别为单只蓄电池正常运行模式、放电模式、充电模式的蓄电池状态评价分数，b1、b2、b3为权值系数；所述c1i、c1i、c3i的计算公式如下：式中：为通过蓄电池正常运行模式状态评估方法得到的内阻变化率，为内阻变化率预警值；式中：为通过蓄电池放电模式状态评估方法得到的电压变化率，为端电压变化率预警值；式中：为通过蓄电池充电模式状态评估方法得到的温度变化率，为温度变化率预警值；所述b1优选为0.35-0.55，b2优选为0.2-0.4，b3优选为0.15-0.3。以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。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。当前第1页12