带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法及系统，实时获取内检测器蓄电池组的端电压、端电流和表面温度，监控内检测器中AC/DC转换电路和DC-DC?Buck电路是否出现过压或过流，根据端电压、端电流和表面温度，利用蓄电池等效电路计算出得到SOC估计值，对SOC估计值实时判断，根据SOC估计值大小来控制传感器的开启与关闭，并对蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测，带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控系统，包括SOC估计模块、电源监控模块、充放电模块和能源预测模块，本发明从不同角度修正了SOC值，提高了可靠性与稳定性，使得石油管道内检测器更加精确估算剩余电量来保证正常的检测工作。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于电气工程及其自动化【技术领域】，具体涉及带自发电系统的石油管道内 检测器的电源监控系统及方法。 带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法及系统
【背景技术】
[0002] 随着我国油田开发的迅猛趋势，石油管道运输业技术尤其是对石油管线损伤和缺 陷的探伤检测技术的发展要求日益显著。电源控制系统作为整个检测器电力系统的核心部 分，承担着对检测器各个功能环节的电力支持。电源控制系统包括多个功能模块，其中核心 部分为电池组荷电状态S0C估计模块，其余模块围绕此模块配合协作，达到电源管理的目 的。所以设计合理完善的电源管理系统是内检测器安全稳定运行的技术保障。
[0003] 内检测器安装电池组后要长期运行于管道内部，一般要求航行距离为50- 100km， 电池组随时间老化，而电池组无法取出测量其参数性能的变化，所以传统的内检测器电源 控制系统中对电池组荷电状态S0C的分析与定义模糊、不准确且不易于进行预测与控制， 很难满足现有内检测器充放电等状态下对蓄电池组电量的估算和预警，所以存在预测不准 确导致的供电不稳、安全可靠性低、经济成本高、能源浪费和效率低等问题。
[0004] 目前石油管道内检测器多带有自发电系统，由内检测器在管道中运行发出的电能 为用电设备供电，同时为电池组充电。传统电源控制系统没有充分考虑自发电模块的应用， 设计功能不够全面。针对以上缺陷，结合现有内检测器技术特点，充分考虑内检测器功能模 块之间的工作关系与逻辑特点，设计一套完整的电源控制系统，实现内检测器准确估计电 池组荷电状态S0C估计值及各种工作模式智能切换等功能具有一定现实意义。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明提供一种带自发电系统的石油管道内检测器的 电源监控方法及系统。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法，包括以下步骤：
[0008] 步骤1 :石油管道内检测器在管道内工作过程中，内检测器自发电系统实时对蓄 电池组进行充电并对内检测器的各用电设备进行供电，实时获取蓄电池组的端电压、蓄电 池组的端电流、蓄电池组的表面温度、用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路的电压和 DC-DC Buck电路的电压、用于对各用电设备供电的DC-DC Buck电路的电压和电流。
[0009] 步骤2 :判断用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路、用于对蓄电池组充电的 DC-DC Buck电路、用于对各用电设备进行供电的DC-DC Buck电路是否出现过压或过流现 象，若是，则对出现过压或过流现象的电路输出故障封锁信号，对该电路进行重启，并返回 步骤1，否则，执行步骤3。
[0010] 步骤3 :根据蓄电池组的端电压、端电流和表面温度，利用蓄电池等效电路模型得 到蓄电池组的开路电压，进而得到S0C值，并对S0C值进行修正，得到S0C估计值。
[0011] 步骤4 :若S0C估计值> 20%，则内检测器处于正常工作状态，内检测器的所有传 感器处于开启状态，对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测， 执行步骤10,若S0C估计值< 20%，执行步骤5。
[0012] 步骤5 :内检测器处于电量不足状态，内检测器继续工作，同时关闭内检测器的轴 向、径向和周向上1/3的传感器，对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时 间进行预测。
[0013] 步骤6 :判断S0C估计值是否小于10%，若是，执行步骤7,否则，返回步骤5。
[0014] 步骤7 :内检测器继续工作，同时关闭内检测器的轴向、径向和周向上2/3的传感 器，对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测。
[0015] 步骤8 :判断S0C估计值是否小于截止S0C值，若是，则执行步骤9,否则，返回步骤 7。
[0016] 步骤9 :内检测器处于待机状态，关闭内检测器所有传感器，内检测器自发电系统 实时对蓄电池组进行充电，若S0C估计值大于10%，执行步骤10,否则，内检测器继续处于 待机状态。
[0017] 步骤10 :判断内检测器是否完成石油管道检测工作任务，若是，则内检测器处于 待机状态，关闭内检测器所有传感器，将内测器的蓄电池组取出，对蓄电池组进行市电充 电，否则，返回步骤1。
[0018] 步骤11 :内检测器处于待机状态时，根据内检测器工作需求，重新开启内检测器 进行工作。
[0019] 其中，步骤3中对S0C值进行修正，包括老化、循环修正和充电修正，老化、循环修 正S0C值为
【权利要求】
1. 带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :石油管道内检测器在管道内工作过程中，内检测器自发电系统实时对蓄电池 组进行充电并对内检测器的各用电设备进行供电，实时获取蓄电池组的端电压、蓄电池组 的端电流、蓄电池组的表面温度、用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路的电压和DC-DC Buck电路的电压、用于对各用电设备供电的DC-DC Buck电路的电压和电流； 步骤2 :判断用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路、用于对蓄电池组充电的DC-DC Buck电路、用于对各用电设备进行供电的DC-DC Buck电路是否出现过压或过流现象，若是， 则对出现过压或过流现象的电路输出故障封锁信号，对该电路进行重启，并返回步骤1，否 贝1J，执行步骤3; 步骤3 :根据蓄电池组的端电压、端电流和表面温度，利用蓄电池等效电路模型得到蓄 电池组的开路电压，进而得到SOC值，并对SOC值进行修正，得到SOC估计值； 步骤4 :若SOC估计值> 20%，则内检测器处于正常工作状态，内检测器的所有传感器 处于开启状态，对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测，执行 步骤10,若SOC估计值< 20%，执行步骤5 ; 步骤5 :内检测器处于电量不足状态，内检测器继续工作，同时关闭内检测器的轴向、 径向和周向上1/3的传感器，对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进 行预测； 步骤6 :判断SOC估计值是否小于10 %，若是，执行步骤7,否则，返回步骤5 ; 步骤7:内检测器继续工作，同时关闭内检测器的轴向、径向和周向上2/3的传感器，对 内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测； 步骤8 :判断SOC估计值是否小于截止SOC值，若是，则执行步骤9,否则，返回步骤7 ; 步骤9 :内检测器处于待机状态，关闭内检测器所有传感器，内检测器自发电系统实时 对蓄电池组进行充电，若SOC估计值大于10%，执行步骤10,否则，内检测器继续处于待机 状态； 步骤10 :判断内检测器是否完成石油管道检测工作任务，若是，则内检测器处于待机 状态，关闭内检测器所有传感器，将内测器的蓄电池组取出，对蓄电池组进行市电充电，否 贝1J，返回步骤1 ; 步骤11 :内检测器处于待机状态时，根据内检测器工作需求，重新开启内检测器进行 工作。
2. 根据权利要求1所述的带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法，其特征 在于：所述的步骤3中对SOC值进行修正，包括老化、循环修正和充电修正，老化、循环修正 SOC值为 >
其中，蓄电池组已经衰减容量
I Q为蓄电池组初 始额定容量，Ci为蓄电池组报废时额定容量，T为蓄电池组可使用时长，t为蓄电池组已经 使用时长，SOC为SOC值，充电修正SOC值：S卩S0C估计值=
，其中％为蓄电 池组自发电系统充入电量。
3. 根据权利要求1所述的带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法，其特征 在于：所述的对内检测器在该工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时间进行预测，具体按 如下方法：蓄电池组能耗对应的剩余时间，其中，P为内检测器在该工作 Γ 正常工作状态开启的电气设备的总功耗，单位为W。
4.实现权利要求1所述的带自发电系统的石油管道内检测器的电源监控方法的系统， 其特征在于：包括SOC估计模块、电源监控模块、充放电模块和能源预测模块； 所述的电源监控模块用于实时获取蓄电池组的端电压、蓄电池组的端电流、蓄电池组 的表面温度、用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路的电压和DC-DC Buck电路的电压、用 于对各用电设备进行供电的DC-DC Buck电路的电压和电流，判断用于对蓄电池组充电的 AC/DC转换电路、用于对蓄电池组充电的DC-DC Buck电路、用于对各用电设备供电的DC-DC Buck电路是否出现过压或过流现象，若是，则对出现过压或过流现象的电路输出故障封锁 信号，对该电路进行重启，重新实时获取蓄电池组的端电压、蓄电池组的端电流、蓄电池组 的表面温度、用于对蓄电池组充电的AC/DC转换电路的电压和DC-DC Buck电路的电压、用于 对各用电设备进行供电的DC-DC Buck电路的电压和电流，否则，将获取的蓄电池组的端电 压、蓄电池组的端电流、蓄电池组的表面温度传送至SOC估计模块； 所述的SOC估计模块用于根据从电源监控模块获得的蓄电池组的端电压、端电流和表 面温度，利用蓄电池等效电路模型得到蓄电池组的开路电压，进而得到SOC值，并对SOC值 进行老化、循环修正和充电修正，得到SOC估计值； 所述的充放电模块用于控制内检测器自发电系统实时对蓄电池组进行充电并对内检 测器的各用电设备进行供电； 所述的能耗预测模块用于对内检测器在不同工作状态下蓄电池组能耗对应的剩余时 间的预测。
【文档编号】H02J7/00GK104052120SQ201410284200
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2014年6月20日
【发明者】吴振宁, 刘金海, 张化光, 冯健, 马大中, 汪刚, 赵阳, 杨威, 王若宇 申请人:东北大学