CN113671398B - 一种蓄电池内阻实时监测装置及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池内阻实时监测装置及其监测方法,包括:控制终端,用于根据操作者实时的操作指令对蓄电池内阻实时监测装置内部的各元件进行实时控制,还用于接收蓄电池内阻实时监测装置内部各元件检测到的实时数据,并根据检测数据发出相应的维护指令,本发明通过设置电池采集器与内阻测试单元进行相互配合,能够在蓄电池组放电的同时准确的计算出蓄电池组的内阻值,并通过内阻变化之比计算蓄电池组此时的健康状态,同时配合电池监测维护单元,利用维护模块控制辅助电源对蓄电池组进行单节充电,从而使得在线使用的蓄电池组各单体电池电压趋于一致,保证每个单体电池的容量都能充满,提高了蓄电池的使用寿命,有利于实际的应用。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池监测领域,具体为一种蓄电池内阻实时监测装置及其监测方法。
背景技术
现有技术中,变电站直流操作电源***是保障变电站设备安全稳定运行的重要组成设备,其在交流停电时为负载提供不间断供电,蓄电池组是变电站直流操作电源***关键设备之一,随着变电站等级的提高,蓄电池的容量呈递增状态,而蓄电池的费用也呈递增曲线,蓄电池组在整套设备的费用比重远远大于整流电源所占费用比重,随着智能化变电站技术以及无人值守变电站的推广建设,针对直流操作电源***及其蓄电池,实现有效的远程维护管理已成为目前迫切需要解决的问题,而对蓄电池内阻进行实时监测是维护管理过程中较为重要的一项工作。
但是现有的蓄电池内阻实时监测装置在进行使用时,只能单纯的对变电站蓄电池组进行内阻评估监测,不仅导致监测结果的准确性较差,而且无法及时的根据内阻的监测结果评估此时的蓄电池组的健康状态,从而无法及时的对蓄电池组进行维护,不利于实际的应用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种蓄电池内阻实时监测装置及其监测方法,解决了背景技术中提到的问题。
为了解决上述问题,本发明提供了一种技术方案:
一种蓄电池内阻实时监测装置,包括:
控制终端,用于根据操作者实时的操作指令对蓄电池内阻实时监测装置内部的各元件进行实时控制,还用于接收蓄电池内阻实时监测装置内部各元件检测到的实时数据,并根据检测数据发出相应的维护指令;
蓄电池组,用于为变电站提供直流操作电源;
电池采集器,用于监测所述蓄电池组的每节电池的端电压,以及机房温度和湿度,还用于根据所述蓄电池组的放电情况计算蓄电池组的内阻阻值;
电池监测维护单元,用于根据所述电池采集器计算的所述蓄电池组的内阻阻值对所述蓄电池组的单节电池进行维护;
运行状态监测单元,用于监测所述蓄电池组的运行状态;
内阻测试单元,用于控制所述蓄电池组进行放电,同时配合所述电池采集器对所述蓄电池组的内阻阻值进行计算。
作为优选,所述电池采集器、电池监测维护单元、运行状态监测单元、内阻测试单元均与控制终端双向电性连接,所述电池采集器、电池监测维护单元、运行状态监测单元、内阻测试单元均与蓄电池组双向电性连接,所述电池采集器的输出端与内阻测试单元的输入端电性连接。
作为优选,所述运行状态监测单元监测的运行状态包括蓄电池组端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压。
作为优选,所述电池采集器的内部设置有中央处理器CPU、随机存储器RAM、总线光隔接口、电源和A/D接口;
所述中央处理器CPU,用于根据接收的控制指令对所述电池采集器内部的运行进行控制;
所述随机存储器RAM,用于写入或存储所述电池采集器采集与计算的数据;
所述总线光隔接口,用于为所述电池采集器提供通信连接接口;
所述电源,用于为所述电池采集器提供电力供给;
所述A/D接口,用于将接收的模拟信号转换成数字信号,并传递至所述中央处理器CPU内部。
作为优选,所述随机存储器RAM、总线光隔接口、电源、A/D接口均与中央处理器CPU电性连接。
作为优选,所述电池监测维护单元包括第一维护模块、第二维护模块、检测模块和维护主机;
所述维护主机,用于循环采集各信号接口输入的信号,并对其进行运算与存储,还用于将采集存储的数据以串行方式全部送出,完成实时数据传输;
所述第一维护模块和第二维护模块,用于对所述蓄电池组对应的单节电池进行充电维护;
所述检测模块,用于检测模块所述蓄电池组的总电流与总电压。
作为优选,所述第一维护模块、第二维护模块、检测模块均与维护主机电性连接,所述维护主机与控制终端通过互联网保持实时数据互通。
一种蓄电池内阻实时监测装置的监测方法,包括以下步骤:
S1、通过运行状态监测单元对蓄电池组的运行状态进行实时监测,包括蓄电池组端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压,同时运行状态监测单元将监测的数据实时传递至控制终端;
S2、当需要对蓄电池组内部的阻值进行监测时,通过控制终端传递控制指令给电池采集器,然后电池采集器发出遥控命令,内阻测试单元开始工作,对蓄电池组放电,再由电池采集器根据放电数据计算出蓄电池组的内阻阻值,同时电池采集器将计算的数据传递至控制终端;
S3、控制终端接收到电池采集器计算的内阻阻值数据,根据健康状态计算公式计算出蓄电池组的健康状态SOH,然后根据计算结果向电池监测维护单元发出控制指令;
S4、电池监测维护单元根据接收的控制指令控制检测模块对蓄电池组的总电流与总电压进行监测,然后根据监测结果控制第一维护模块和第二维护模块工作,控制辅助电源分别为对应的蓄电池单节进行充电。
作为优选,所述步骤S3中的健康状态计算公式为:
SOH=(REOL-R)/(REOL-Rnew),其中,REOL为电池寿命终结时的内阻,Rnew为电池刚刚投入运行的初始内阻,R为当前状态下电池实际测量的内阻。
本发明的有益效果是:本发明通过设置电池采集器与内阻测试单元进行相互配合,能够在蓄电池组放电的同时准确的计算出蓄电池组的内阻值,并通过内阻变化之比计算蓄电池组此时的健康状态,同时配合电池监测维护单元,利用维护模块控制辅助电源对蓄电池组进行单节充电,从而使得在线使用的蓄电池组各单体电池电压趋于一致,保证每个单体电池的容量都能充满,提高了蓄电池的使用寿命,有利于实际的应用。
附图说明
为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
图1是本发明蓄电池内阻实时监测装置整体结构示意图;
图2是本发明电池采集器原理框图;
图3是本发明电池监测维护单元原理框图。
图中:1、控制终端;2、蓄电池组;3、电池采集器;4、电池监测维护单元;5、运行状态监测单元;6、内阻测试单元。
具体实施方式
如图1-3所示,本具体实施方式采用以下技术方案:
实施例:
一种蓄电池内阻实时监测装置,包括:
控制终端1,用于根据操作者实时的操作指令对蓄电池内阻实时监测装置内部的各元件进行实时控制,还用于接收蓄电池内阻实时监测装置内部各元件检测到的实时数据,并根据检测数据发出相应的维护指令;
蓄电池组2,用于为变电站提供直流操作电源;
电池采集器3,用于监测所述蓄电池组2的每节电池的端电压,以及机房温度和湿度,还用于根据所述蓄电池组2的放电情况计算蓄电池组的内阻阻值;
电池监测维护单元4,用于根据所述电池采集器3计算的所述蓄电池组2的内阻阻值对所述蓄电池组2的单节电池进行维护;
运行状态监测单元5,用于监测所述蓄电池组2的运行状态;
内阻测试单元6,用于控制所述蓄电池组2进行放电,同时配合所述电池采集器3对所述蓄电池组2的内阻阻值进行计算;
通过设置控制终端1、蓄电池组2、电池采集器3、电池监测维护单元4、运行状态监测单元5以及内阻测试单元6共同构成蓄电池内阻实时监测装置,同时通过控制终端1便于更好的对设备整体进行控制。
其中,所述电池采集器3、电池监测维护单元4、运行状态监测单元5、内阻测试单元6均与控制终端1双向电性连接,便于更好的保证设备整体的运作;所述电池采集器3、电池监测维护单元4、运行状态监测单元5、内阻测试单元6均与蓄电池组2双向电性连接,通过蓄电池组2便于更好的为设备整体进行供电;所述电池采集器3的输出端与内阻测试单元6的输入端电性连接,便于更好的保证电池采集器3与内阻测试单元6之间的数据互通。
其中,所述运行状态监测单元5监测的运行状态包括蓄电池组2端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压,便于更好的保证运行状态监测单元5的监测范围。
其中,所述电池采集器3的内部设置有中央处理器CPU、随机存储器RAM、总线光隔接口、电源和A/D接口,便于更好的保证电池采集器3的正常运行与数据传输;
所述中央处理器CPU,用于根据接收的控制指令对所述电池采集器3内部的运行进行控制;
所述随机存储器RAM,用于写入或存储所述电池采集器3采集与计算的数据;
所述总线光隔接口,用于为所述电池采集器3提供通信连接接口;
所述电源,用于为所述电池采集器3提供电力供给;
所述A/D接口,用于将接收的模拟信号转换成数字信号,并传递至所述中央处理器CPU内部。
其中,所述随机存储器RAM、总线光隔接口、电源、A/D接口均与中央处理器CPU电性连接,便于更好的通过中央处理器CPU对随机存储器RAM、总线光隔接口、电源以及A/D接口进行控制。
其中,所述电池监测维护单元4包括第一维护模块、第二维护模块、检测模块和维护主机,便于更好的构成电池监测维护单元4;
所述维护主机,用于循环采集各信号接口输入的信号,并对其进行运算与存储,还用于将采集存储的数据以串行方式全部送出,完成实时数据传输;
所述第一维护模块和第二维护模块,用于对所述蓄电池组2对应的单节电池进行充电维护;
所述检测模块,用于检测模块所述蓄电池组2的总电流与总电压,通过第一维护模块、第二维护模块与检测模块进行相互配合,从而更好的完成检测与维护双重工作。
其中,所述第一维护模块、第二维护模块、检测模块均与维护主机电性连接,所述维护主机与控制终端1通过互联网保持实时数据互通,便于更好的通过维护主机对设备整体进行观察与控制。
一种蓄电池内阻实时监测装置的监测方法,包括以下步骤:
S1、通过运行状态监测单元5对蓄电池组2的运行状态进行实时监测,包括蓄电池组2端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压,同时运行状态监测单元5将监测的数据实时传递至控制终端1;
S2、当需要对蓄电池组2内部的阻值进行监测时,通过控制终端1传递控制指令给电池采集器3,然后电池采集器3发出遥控命令,内阻测试单元6开始工作,对蓄电池组2放电,再由电池采集器3根据放电数据计算出蓄电池组2的内阻阻值,同时电池采集器3将计算的数据传递至控制终端1;
S3、控制终端1接收到电池采集器3计算的内阻阻值数据,根据健康状态计算公式计算出蓄电池组2的健康状态SOH,然后根据计算结果向电池监测维护单元4发出控制指令;
S4、电池监测维护单元4根据接收的控制指令控制检测模块对蓄电池组2的总电流与总电压进行监测,然后根据监测结果控制第一维护模块和第二维护模块工作,控制辅助电源分别为对应的蓄电池单节进行充电。
其中,所述步骤S3中的健康状态计算公式为:
SOH=(REOL-R)/(REOL-Rnew),其中,REOL为电池寿命终结时的内阻,Rnew为电池刚刚投入运行的初始内阻,R为当前状态下电池实际测量的内阻,便于更好的对蓄电池内阻进行实时计算与监测,同时便于更好的根据监测结果对其进行相应的维护操作。
具体的:在实际的应用中,首先通过运行状态监测单元5对蓄电池组2的运行状态进行实时监测,包括蓄电池组2端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压,同时运行状态监测单元5将监测的数据实时传递至控制终端1,通过控制终端1根据操作者实时的操作指令对蓄电池内阻实时监测装置内部的各元件进行实时控制,同时接收蓄电池内阻实时监测装置内部各元件检测到的实时数据,并根据检测数据发出相应的维护指令;当需要对蓄电池组2内部的阻值进行监测时,通过控制终端1传递控制指令给电池采集器3,然后电池采集器3发出遥控命令,内阻测试单元6开始工作,对蓄电池组2放电,再由电池采集器3根据放电数据计算出蓄电池组2的内阻阻值,并监测蓄电池组2的每节电池的端电压,以及机房温度和湿度,同时电池采集器3将计算的数据传递至控制终端1;控制终端1接收到电池采集器3计算的内阻阻值数据,根据健康状态计算公式计算出蓄电池组2的健康状态SOH,其中健康状态计算公式为SOH=REOL-R/REOL-Rnew,其中,REOL为电池寿命终结时的内阻,Rnew为电池刚刚投入运行的初始内阻,R为当前状态下电池实际测量的内阻,然后根据计算结果向电池监测维护单元4发出控制指令,通过电池监测维护单元4对蓄电池组2的单节电池进行维护;电池监测维护单元4根据接收的控制指令控制检测模块对蓄电池组2的总电流与总电压进行监测,然后根据监测结果控制第一维护模块和第二维护模块工作,控制辅助电源分别为对应的蓄电池单节进行充电。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种蓄电池内阻实时监测装置,其特征在于,包括:
控制终端(1),用于根据操作者实时的操作指令对蓄电池内阻实时监测装置内部的各元件进行实时控制,还用于接收蓄电池内阻实时监测装置内部各元件检测到的实时数据,并根据检测数据发出相应的维护指令;
蓄电池组(2),用于为变电站提供直流操作电源;
电池采集器(3),用于监测所述蓄电池组(2)的每节电池的端电压,以及机房温度和湿度,还用于根据所述蓄电池组(2)的放电情况计算蓄电池组的内阻阻值;
电池监测维护单元(4),用于根据所述电池采集器(3)计算的所述蓄电池组(2)的内阻阻值对所述蓄电池组(2)的单节电池进行维护;
运行状态监测单元(5),用于监测所述蓄电池组(2)的运行状态;
内阻测试单元(6),用于控制所述蓄电池组(2)进行放电,同时配合所述电池采集器(3)对所述蓄电池组(2)的内阻阻值进行计算;
所述电池采集器(3)、电池监测维护单元(4)、运行状态监测单元(5)、内阻测试单元(6)均与控制终端(1)双向电性连接,所述电池采集器(3)、电池监测维护单元(4)、运行状态监测单元(5)、内阻测试单元(6)均与蓄电池组(2)双向电性连接,所述电池采集器(3)的输出端与内阻测试单元(6)的输入端电性连接;
所述运行状态监测单元(5)监测的运行状态包括蓄电池组(2)端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压;
所述电池采集器(3)的内部设置有中央处理器CPU、随机存储器RAM、总线光隔接口、电源和A/D接口;
所述中央处理器CPU,用于根据接收的控制指令对所述电池采集器(3)内部的运行进行控制;
所述随机存储器RAM,用于写入或存储所述电池采集器(3)采集与计算的数据;
所述总线光隔接口,用于为所述电池采集器(3)提供通信连接接口;
所述电源,用于为所述电池采集器(3)提供电力供给;
所述A/D接口,用于将接收的模拟信号转换成数字信号,并传递至所述中央处理器CPU内部;
所述随机存储器RAM、总线光隔接口、电源、A/D接口均与中央处理器CPU电性连接;
所述电池监测维护单元(4)包括第一维护模块、第二维护模块、检测模块和维护主机;
所述维护主机,用于循环采集各信号接口输入的信号,并对其进行运算与存储,还用于将采集存储的数据以串行方式全部送出,完成实时数据传输;
所述第一维护模块和第二维护模块,用于对所述蓄电池组(2)对应的单节电池进行充电维护;
所述检测模块,用于检测模块所述蓄电池组(2)的总电流与总电压。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池内阻实时监测装置,其特征在于,所述第一维护模块、第二维护模块、检测模块均与维护主机电性连接,所述维护主机与控制终端(1)通过互联网保持实时数据互通。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种蓄电池内阻实时监测装置的监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、通过运行状态监测单元(5)对蓄电池组(2)的运行状态进行实时监测,包括蓄电池组(2)端电压、直流母线电压、直流母线正极对地电压、直流母线负极对地电压,同时运行状态监测单元(5)将监测的数据实时传递至控制终端(1);
S2、当需要对蓄电池组(2)内部的阻值进行监测时,通过控制终端(1)传递控制指令给电池采集器(3),然后电池采集器(3)发出遥控命令,内阻测试单元(6)开始工作,对蓄电池组(2)放电,再由电池采集器(3)根据放电数据计算出蓄电池组(2)的内阻阻值,同时电池采集器(3)将计算的数据传递至控制终端(1);
S3、控制终端(1)接收到电池采集器(3)计算的内阻阻值数据,根据健康状态计算公式计算出蓄电池组(2)的健康状态SOH,然后根据计算结果向电池监测维护单元(4)发出控制指令;
S4、电池监测维护单元(4)根据接收的控制指令控制检测模块对蓄电池组(2)的总电流与总电压进行监测,然后根据监测结果控制第一维护模块和第二维护模块工作,控制辅助电源分别为对应的蓄电池单节进行充电。
4.根据权利要求3所述的一种蓄电池内阻实时监测装置的监测方法,其特征在于,所述步骤S3中的健康状态计算公式为:
SOH=(REOL-R)/(REOL-Rnew),其中,REOL为电池寿命终结时的内阻,Rnew为电池刚刚投入运行的初始内阻,R为当前状态下电池实际测量的内阻。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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