用于故障指示器电池健康度的监测方法与流程

1.本发明属于电力系统通信技术领域，具体涉及用于故障指示器电池健康度的监测方法。


背景技术：

2.配电线路故障指示器大量用于10kv配电网中，用于指示配电线路的短路和接地故障；目前常见的故障指示器汇集单元采用太阳能板供电，电池作为后备电源，在光照条件不好时或者到了夜间由电池为汇集单元供电；而到了光照条件好的白天，由太阳能电池板为汇集单元供电，并对电池充电；在供电公司现场实际应用中发现，故障指示器存在由于电池容量衰减，不满足夜间为汇集单元供电而导致大量夜间掉线的情况，严重影响故障指示器运行的可靠性。
3.目前故障指示器具备低电量报警功能，在因失电掉线前可以先上传告警信息到配电自动化主站，但是目前故障指示器不具备判断低电量告警是否由于电池健康度不够而导致，而这种情况是真正需要运维人员及时介入处理的情况。


技术实现要素：

4.本发明克服了现有技术存在的不足，提供了用于故障指示器电池健康度的监测方法。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用于故障指示器电池健康度的监测方法，具体包括以下步骤：
6.s1：电池健康度监测模块对电池端口和充电电流进行实时测量，获取数据信息，以频率f、时间间隔t＝1/f进行ad转换，完成数字采样，并测量设备所处环境温度。
7.s2：将电池的放电特性曲线(说明书附图2)和温度对放电容量影响曲线(说明书附图3)存储至所述电池健康度监测模块；所述放电特性曲线表征不同放电电流下电池电压根据时间变化，给出对应的放电截止电压u
cut_off-a；
8.所述温度对容量影响曲线给出不同环境温度下电池的标称容量q
rated-a。
9.s3：测量实时放电电流i，如图2根据线性插值法计算对应放电电流下的截止电压u
cut_off-b；设所述实际放电电流i在附图2中介于给出的设定值i1和i2之间，对应的截止电压分别为u1和u2，则实际放电电流i的截止电压u
cut_off-b为：u
cut_off
＝u1+(u
2-u1)(i-i1)/(i
2-i1)；
10.当测量得到在放电过程中电压达到上述截止电压u
cut_off-b时置电池容量q0＝0；
11.如图3利用线性插值法确定在对应温度、对应放电电流i下电池标称容量q
rated-b。
12.s4：在截止电压u
cut_off-b开始充电过程中对使用充电电流数值积分的电池容量进行计算，电池容量的计算表达式为：q＝∫idt+q0＝∫idt＝t∑i(k)，其中：i(k)为各时刻的电流采样值；
13.若电池电压达到浮充电压时，对应的q为最大容量q
max
，则电池健康度的计算表达
式为：soh＝(q
max
/q
rated
)
×
100％。
14.s5：针对电池健康度soh与阀值进行比对分析，若soh＜阀值，则通过i/o口将告警信息a输入至汇集单元。
15.s6：通过配置故障指示器与配电自动化主站的通信点表，汇集单元生成告警信息b传送至主站。
16.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
17.本发明专利实用、简便，通过增加电池健康度检测模块，实现对汇集单元电池健康度在线监测功能，当电池衰老导致健康度不达标时通过汇集单元及时将电池低健康度告警信息上传至配电自动化主站，提醒运维人员及时更换电池，可以有效解决故障指示器因电池健康度下降而频繁掉线的问题，提高了设备质量水平，保证配电线路故障指示器稳定可靠运行；同时使终端运维工作有的放矢，极大提高了运维效率。
附图说明
18.下面结合附图对本发明做进一步的说明。
19.图1为本发明的结构示意图；
20.图2为本发明的电池放电特性曲线图；
21.图3为本发明的温度对电池放电容量的影响曲线图。
具体实施方式
22.电池健康度(soh)通常定义为当前最大容量与标称容量之比，用来表征电池使用过程中容量衰减，可以规定低健康度阈值，通常认为当健康度低于80％时电池需要更换。
23.电池低健康度告警问题可以分两部分来解决，一是在汇集单元外增加电池健康度在线监测装置，集成电池电量计算、最大容量计算以及健康度在线估计算法；二是当监测装置检测到电池健康度低于阈值时，将信息传至汇集单元，由汇集单元上送电池低健康度告警信息至配电自动化主站，提醒运维人员及时更换电池。
24.如图1-3所示，用于故障指示器电池健康度的监测方法，具体包括以下步骤：
25.s1：电池健康度监测模块对电池端口和充电电流进行实时测量，获取数据信息；
26.s2：将电池的放电特性曲线和温度对放电容量影响曲线存储至所述电池健康度监测模块；
27.s3：测量实时放电电流i，根据线性插值法计算对应放电电流下的截止电压u
cut_off-b；
28.s4：在截止电压u
cut_off-b充电过程中对使用充电电流数值积分的电池容量进行计算，并计算得到电池健康度soh；
29.s5：针对电池健康度soh与阀值进行比对分析，输出告警信息a；
30.s6：通过配置故障指示器与配电自动化主站的通信点表，汇集单元生成告警信息b传送至主站。
31.优选的，所述步骤s1电池健康度监测模块进行实时监测时，以频率f、时间间隔t＝1/f进行ad转换，完成数字采样，并测量设备所处环境温度。
32.优选的，步骤s2所述放电特性曲线表征不同放电电流下电池电压根据时间变化，
给出对应的放电截止电压u
cut_off-a；
33.所述温度对容量影响曲线给出不同环境温度下电池的标称容量q
rated-a。
34.优选的，所述步骤s3具体包括以下步骤：
35.s301：设所述实际放电电流i介于设定值i1和i2之间，对应的截止电压分别为u1和u2，则实际放电电流i的截止电压u
cut_off-b为：u
cut_off
＝u1+(u
2-u1)(i-i1)/(i
2-i1)；
36.s302：在放电过程中当电压达到上述截止电压u
cut_off-b时置电池容量q0＝0；
37.s303：利用线性插值法确定在对应温度、对应放电电流i下电池标称容量q
rated-b。
38.优选的，所述步骤s4中电池容量的计算表达式为：q＝∫idt+q0＝∫idt＝t∑i(k)，其中：i(k)为各时刻的电流采样值。
39.优选的，所述步骤s4若电池电压达到浮充电压时，对应的q为最大容量q
max
，则电池健康度的计算表达式为：soh＝(q
max
/q
rated
)
×
100％。
40.优选的，所述步骤s5在对电池健康度soh与阀值进行对比时，若soh＜阀值，则通过i/o口将告警信息a输入至汇集单元。
41.上述实施方式仅示例性说明本发明的原理及其效果，而非用于限制本发明。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1：电池健康度监测模块对电池端口和充电电流进行实时测量，获取数据信息；s2：将电池的放电特性曲线和温度对放电容量影响曲线存储至所述电池健康度监测模块；s3：测量实时放电电流i，根据线性插值法计算对应放电电流下的截止电压u
cut_off-b；s4：在截止电压u
cut_off-b充电过程中对使用充电电流数值积分的电池容量进行计算，并计算得到电池健康度soh；s5：针对电池健康度soh与阀值进行比对分析，输出告警信息a；s6：通过配置故障指示器与配电自动化主站的通信点表，汇集单元生成告警信息b传送至主站。2.根据权利要求1所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，所述步骤s1电池健康度监测模块进行实时监测时，以频率f、时间间隔t＝1/f进行ad转换，完成数字采样，并测量设备所处环境温度。3.根据权利要求1所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，步骤s2所述放电特性曲线表征不同放电电流下电池电压根据时间变化，给出对应的放电截止电压u
cut_off-a；所述温度对容量影响曲线给出不同环境温度下电池的标称容量q
rated-a。4.根据权利要求1所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：s301：设所述实际放电电流i介于设定值i1和i2之间，对应的截止电压分别为u1和u2，则实际放电电流i的截止电压u
cut_off-b为：u
cut_off
＝u1+(u
2-u1)(i-i1)/(i
2-i1)；s302：在放电过程中当电压达到上述截止电压u
cut_off-b时置电池容量q0＝0；s303：利用线性插值法确定在对应温度、对应放电电流i下电池标称容量q
rated-b。5.根据权利要求1所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，所述步骤s4中电池容量的计算表达式为：q＝∫idt+q0＝∫idt＝tσi(k)，其中：i(k)为各时刻的电流采样值。6.根据权利要求1所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，所述步骤s4若电池电压达到浮充电压时，对应的q为最大容量q
max
，则电池健康度的计算表达式为：soh＝(q
max
/q
rated
)
×
100％。7.根据权利要求6所述的用于故障指示器电池健康度的监测方法，其特征在于，所述步骤s5在对电池健康度soh与阀值进行对比时，若soh＜阀值，则通过i/o口将告警信息a输入至汇集单元。

技术总结
本发明属于电力系统通信技术领域，具体涉及用于故障指示器电池健康度的监测方法；采用的技术方案为：S1：电池健康度监测模块对电池端口和充电电流进行实时测量，获取数据信息；S2：将电池的放电特性曲线和温度对放电容量影响曲线存储至所述电池健康度监测模块；S3：测量实时放电电流i，根据线性插值法计算对应放电电流下的截止电压u


技术研发人员：张凯 王伟 杨冬冬 郑志宏 俞华 晋涛 白鹭
受保护的技术使用者：国网山西省电力公司电力科学研究院
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8