基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法及系统与流程

本发明涉及蓄电池数字化运维数据处理领域，具体涉及基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法及系统。

背景技术：

1、蓄电池组是变电站的动力来源，负责为电力系统运行提供电能，作为直流系统的核心组成部分，其稳定可靠运行为变电站的运行提供了安全保障。由于蓄电池组维护工作量大，自动化程度不高，尤其是核容维护时需依赖移动维护设备人工核容，存在设备多且重、接线繁多，操作复杂，风险性大等问题，蓄电池组的维护一直是困扰运维人员的难题。

2、目前在蓄电池数字化运维过程中利用时序采集的浮充电压、浮充电流、内阻进行蓄电池监测和评估，替代重复繁琐的人力劳动不仅为基层运维单位节省大量的人力资源和减少成本，而且智能化系统的精细度更高，已成为基层单位的快速发展的原动力。然而，时序采集的浮充电压、浮充电流、内阻等数据很难实现对蓄电池状态的全面评估，通过引入基于频域的电化学阻抗谱测量，将大大丰富蓄电池的评价维度，然而这些历史数据缺少基于算法的数据分析和有效便捷的设备运维经验指导，还不能对当前及未来的直流电源设备运检工作产生有效指导，导致繁重的统计报表等人力劳作与运维人手缺失两者矛盾日益突出、因此开展基于电化学阻抗谱、浮充电压、浮充电流、内阻的铅酸蓄电池远程核容健康度监测分析算法研制，具有非常重要的研究意义。

3、公布号为cn202310167013.7的现有发明专利申请文献《基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法和装置》，该现有方法包括以下步骤：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。以及公布号为cn116224117a的现有发明专利申请文献《一种基于电化学阻抗谱的铅酸电池健康状态诊断方法》，该现有方法，包括以下步骤：(1)利用eis测量设备获取待测电池不同老化状态下的电化学阻抗谱；(2)对步骤(1)中得到的所述电化学阻抗谱进行拆解、分析，得到所述待测电池的交流阻抗各部分在不同老化状态下的变化趋势；(3)根据皮尔逊相关系数量化所述待测电池的阻抗变化与容量衰退之间的相关性，选择交流阻抗虚部作为特征量；(4)对不同频率点的交流阻抗虚部与电池健康状态进行线性拟合，根据拟合优度评价拟合程度的好坏，选择最佳拟合频率作为特征频率，得到用于表征所述待测电池健康状态的健康因子；(5)以步骤(4)中得到的健康因子为自变量，所述待测电池的健康状态为因变量，建立一阶线性估计模型，输入健康因子，输出所述待测电池的当前可输出的最大容量与标称容量之比、即健康状态soh，若soh＜80％，则判断为所述待测电池处于不健康状态。前述现有技术主要关注整组蓄电池的阻抗谱变化，但实际运行过程中，单个蓄电池的劣化往往早于整组劣化，同时单个蓄电池的劣化也会加速整组蓄电池的劣化。同时，传统蓄电池健康状态评估主要依靠时序采集的浮充电压、浮充电流、内阻，目前仅依靠这些时域数据，无法准确评估蓄电池目前的可用容量和剩余寿命，依然需要依靠定期核容来判断蓄电池的可用容量。

4、综上，现有技术存在蓄电池可用容量及剩余寿命评估不准确，以及评估数据有效性较低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有技术中蓄电池可用容量及剩余寿命评估不准确，以及评估数据有效性较低的技术问题。

2、本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的：基于电化学阻抗谱的电力系统蓄电池组巡检方法包括：

3、s1、采集并计算被试蓄电池组的阻抗谱，据以获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱；

4、s2、在相同工况下，按照预置周期，对被试蓄电池进行电化学阻抗谱测量，获取测试电化学阻抗谱；

5、s3、求取测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度、各蓄电池的电化学阻抗谱的不一致程度，根据偏离度、不一致程度进行加权运算，据以判断被试蓄电池组的健康状况。

6、本发明通过获取被试蓄电池的基准电化学阻抗谱和测试电化学阻抗谱，并计算电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，判断被试蓄电池组的健康状况，有助于提升蓄电池良好的供电、安全可靠运行。

7、在更具体的技术方案中，步骤s1中，利用蓄电池组电化学阻抗谱检测装置的正负极，分别连接被试蓄电池组的正负极，据以采集并处理得到被试蓄电池组中，被试蓄电池的阻抗谱，据以形成基准电化学阻抗检测图谱。

8、在更具体的技术方案中，步骤s1中，对被试电池组的试验频率区间范围包括：[0.01hz,7.8khz]。

9、在更具体的技术方案中，步骤s2包括：

10、s21、按照预置运行维护规程，在每次测试前，对比测试温度，以控制温度差别在预置范围内；

11、s22、查询被试蓄电池组监测装置的历史充放电数据，据以规避例行维护均衡充电阶段。

12、在更具体的技术方案中，步骤s22中，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。

13、本发明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；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。

14、在更具体的技术方案中，步骤s3包括：

15、s31、计算测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱在特定相同频率点下的阻抗差值δz1，δz2，δz3；

16、s32、对阻抗差值δz1，δz2，δz3进行算术平均，得到被试蓄电池组内，各被试蓄电池的相对基准电化学阻抗谱偏差δz(b)；

17、s33、根据相对基准电化学阻抗谱偏差δz(b)，对基准电化学阻抗谱中，特定相同频率的阻抗zs1，zs2以及zs3的算术平均值zsa进行偏差计算，得到偏差率δz(b)a：

18、s34、计算各被试蓄电池的阻抗谱特征频点下，阻抗谱数据的平均值zta1，zta2,zta3；

19、s35、对被试蓄电池组中，各被试蓄电池的特征频点下阻抗测量值zt1，zt2,zt3的对阻抗均值，进行离散度计算，以得到离散度δz(b)b；

20、s36、基于检测的电化学阻抗谱，计算相对基准电化学阻抗谱偏差δz(b)、离散度δz(b)b，以判断被试蓄电池组内部的电化学特性，据以获取被试蓄电池组健康状况判断数据。

21、在更具体的技术方案中，步骤s33中，利用下述逻辑进行偏差计算：

22、δz(b)a＝(δz(b)-zsa)/zsa×100％。

23、在更具体的技术方案中，步骤s35中，利用下述逻辑，进行离散度计算，以得到离散度δz(b)b：

24、δz(b)n＝(ztn-ztan)/ztan×100％

25、n＝1、2、3......

26、δz(b)b＝∑|δz(b)n|。

27、在更具体的技术方案中，步骤s36中，利用下述逻辑，计算相对基准电化学阻抗谱偏差δz(b)、离散度δz(b)b：

28、δz＝k1×δz(b)a+k2×δz(b)b

29、式中，k1、k2为权重。

30、本发明引入电化学阻抗谱概念，将蓄电池监测数据维度拓展至多个频域，并基于电化学阻抗谱提取与蓄电池健康寿命相关特征量来完成蓄电池健康寿命的评估，可显著提升蓄电池评估的准确性和有效性。

31、在更具体的技术方案中，电力系统蓄电池组巡检系统包括：

32、基准电化学阻抗谱获取模块，用以采集并计算被试蓄电池组的阻抗谱，据以获取被试蓄电池组的基准电化学阻抗谱；

33、电化学阻抗谱测量模块，用以在相同工况下，按照预置周期，对被试蓄电池进行电化学阻抗谱测量，获取测试电化学阻抗谱；

34、蓄电池组健康状况判断模块，用以求取测试电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度、各蓄电池的电化学阻抗谱的不一致程度，根据偏离度、不一致程度进行加权运算，据以判断被试蓄电池组的健康状况，蓄电池组健康状况判断模块与基准电化学阻抗谱获取模块及电化学阻抗谱测量模块连接。

35、本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过获取被试蓄电池的基准电化学阻抗谱和测试电化学阻抗谱，并计算电化学阻抗谱与基准电化学阻抗谱的偏离度，判断被试蓄电池组的健康状况，有助于提升蓄电池良好的供电、安全可靠运行。

36、本发明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；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。

37、本发明引入电化学阻抗谱概念，将蓄电池监测数据维度拓展至多个频域，并基于电化学阻抗谱提取与蓄电池健康寿命相关特征量来完成蓄电池健康寿命的评估，可显著提升蓄电池评估的准确性和有效性。

38、本发明解决了现有技术中存在的蓄电池可用容量及剩余寿命评估不准确，以及评估数据有效性较低的技术问题。