基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法和装置与流程

本发明涉及电力系统用蓄电池组检测领域，更为具体的，涉及一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法和装置。

背景技术：

1、蓄电池组作为电力系统中重要的后备电源，通常由多只单体蓄电池串联，组成220v或48v直流电源系统。在变电站发生全站交流电源失电时，仍能为用电设备提供可靠的电能供应，是站用电源不中断的最后屏障。近年来，已发生多起由于蓄电池组失效导致全站失电的事故，对蓄电池组健康状况的在线监测技术逐步重视。

2、目前的在线监测手段一般实时采集单体蓄电池的端电压、极柱温度和内阻等数据进行分析判断。但由于传感器数量众多，监测系统较为复杂，导致投入成本较高，安装维护费时费力，且单体电池的电压、温度和内阻等数据对蓄电池组整体健康状况的影响还有待进一步研究，往往需要监测人员结合工作经验自行分析判断，判断结果分散性大。电池电化学阻抗谱测量是获取电池健康状态的重要手段，但目前的装置由于施加电压受限，仅能完成单只电池(或少数电池串联)的电化学阻抗谱测量，无法在运行过程中实现对电池组的电化学阻抗谱检测。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法和装置，能够有效节约电力系统蓄电池组运维成本，提高检测效率及准确性，及时掌握蓄电池组内部劣化情况，保障变电站电源系统安全稳定运行。

2、本发明的目的是通过以下方案实现的：

3、一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，包括以下步骤：

4、预先获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱，再选择相同工况，周期性地对被试蓄电池组进行电化学阻抗谱测量，获取测试电化学阻抗谱；

5、最后计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，用于判断被试蓄电池组的健康状况。

6、进一步地，所述获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱要在浮充时间足够长的情况下进行，并将蓄电池组电化学阻抗谱检测装置的电压电流端分别与被试蓄电池组正负极电连接；再选择幅值为0.05i10～0.25i10的正弦激励电流信号，试验频率f1～f2，施加于被试蓄电池组，采集蓄电池组正负极交变电压信号，计算出不同频率激励信号下的蓄电池组阻抗，形成电化学阻抗检测图谱。

7、进一步地，所述选择相同工况，周期性地对被试蓄电池组进行电化学阻抗谱测量，包括子步骤：

8、按照电力系统用直流电源装置运行维护规程，每次测试前对比测试温度，控制温度差别在设定范围内；

9、再查询被试蓄电池组监测装置的历史充放电数据，确保被试蓄电池组工况与初始工况一致，避开例行维护的均衡充电阶段。

10、进一步地，所述计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，包括子步骤：

11、先计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱在相同频率点下的阻抗差值δzi；

12、再绘制阻抗差值随频率变化的曲线δz(f)；

13、再计算阻抗差值函数δz(f)在f1～f2频段内的积分，即得到偏离度

14、最后基于检测的电化学阻抗谱计算得到的偏离度来判断被试蓄电池组内部的电化学特性，从而完成对被试蓄电池组健康状况的判断。

15、进一步地，所述计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，包括子步骤：利用基于形状的距离或利用基于分段的距离来判断测试图谱与基准图谱的曲线偏离度。

16、一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，该装置用于执行如上任一项所述的方法，还包括交变电流激励源、交变电压采集模块、时钟同步模块、中央处理器、人机交互模块；

17、交变电流激励源与被试蓄电池组正负极连接，用于施加不同频率的正弦波电流；

18、交变电压采集模块与被试蓄电池组正负极连接，用于采集被试蓄电池组端电压信号；

19、时钟同步模块与交变电流激励源、交变电压采集模块连接，用于保证交变电流信号与交变电压信号的同步性；

20、中央处理器与交变电流激励源、交变电压采集模块进行数据交互，用于输出人机交互模块操作指令和接收实时反馈信号，对完成信号调理的电压、电流数据进行存储，并计算被试蓄电池组在各测试频率点的电化学阻抗和曲线偏离度；

21、人机交互模块与中央处理器相连接，用于接收、翻译操作人员操作指令，以及向操作人员输出相关信息。

22、进一步地，还包括专用测试引线，用于连接被试蓄电池组与交变电流激励源、交变电压采集器。

23、进一步地，所述交变电压采集模块的电压最大量程不低于220v，且具备抗干扰功能，用于抑制测试过程中的内、外部干扰，保证采集的交变电压信号的准确性。

24、进一步地，所述中央处理器还具备自检、保护功能，用于核对试验接线是否正确，并对检测过程中出现的异常情况进行预警和发出保护指令停止检测。

25、进一步地，所述人机交互模块还包括显示器、控制软件及数据处理软件。

26、本发明的有益效果包括：

27、本发明通过对现有电化学阻抗谱方案进行优化改进，克服了无法进行成组测量的问题。利用电化学阻抗谱曲线能够灵敏表征被试蓄电池组健康状况的特点，将获取的测试图谱与基准图谱进行对比，计算测试图谱曲线的偏离度，从而完成对被试蓄电池组健康状况的评估判断。利用本发明的装置，可同时开展多组蓄电池的周期性巡检工作，操作简单，过程直观，便于工作人员迅速掌握应用。同时，本发明可有效节约电力系统蓄电池组运维成本，提高检测效率及准确性，及时掌握蓄电池组内部劣化情况，保障变电站电源系统安全稳定运行。

28、本发明解决了现有蓄电池组在线监测系统成本较高，安装维护费时费力和判断结果分散性大等缺点，以及现有电化学阻抗谱仪器无法成组测量的技术问题。

技术特征：

1.一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，其特征在于，所述获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱要在浮充时间足够长的情况下进行，并将蓄电池组电化学阻抗谱检测装置的电压电流端分别与被试蓄电池组正负极电连接；再选择幅值为0.05i10～0.25i10的正弦激励电流信号，试验频率f1～f2，施加于被试蓄电池组，采集蓄电池组正负极交变电压信号，计算出不同频率激励信号下的蓄电池组阻抗，形成电化学阻抗检测图谱。

3.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，其特征在于，所述选择相同工况，周期性地对被试蓄电池组进行电化学阻抗谱测量，包括子步骤：

4.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，其特征在于，所述计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，包括子步骤：

5.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法，其特征在于，所述计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，包括子步骤：利用基于形状的距离或利用基于分段的距离来判断测试图谱与基准图谱的曲线偏离度。

6.一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，其特征在于，该装置用于执行如权利要求1～5任一项所述的方法，还包括交变电流激励源、交变电压采集模块、时钟同步模块、中央处理器、人机交互模块；

7.根据权利要求6所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，其特征在于，还包括专用测试引线，用于连接被试蓄电池组与交变电流激励源、交变电压采集器。

8.根据权利要求6所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，其特征在于，所述交变电压采集模块的电压最大量程不低于220v，且具备抗干扰功能，用于抑制测试过程中的内、外部干扰，保证采集的交变电压信号的准确性。

9.根据权利要求6所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，其特征在于，所述中央处理器还具备自检、保护功能，用于核对试验接线是否正确，并对检测过程中出现的异常情况进行预警和发出保护指令停止检测。

10.根据权利要求6所述的基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检装置，其特征在于，所述人机交互模块还包括显示器、控制软件及数据处理软件。

技术总结
本发明公开了一种基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法和装置，属于电力系统用蓄电池组检测领域，包括以下步骤：预先获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱，再选择相同工况，周期性地对被试蓄电池组进行电化学阻抗谱测量，获取测试电化学阻抗谱；最后计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，用于判断被试蓄电池组的健康状况。本发明能够有效节约电力系统蓄电池组运维成本，提高检测效率及准确性，及时掌握蓄电池组内部劣化情况，保障变电站电源系统安全稳定运行。

技术研发人员：李思全,张银,喻龙,秦义,古全轶,龙英凯,王谦
受保护的技术使用者：国网重庆市电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13