一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法与流程

本发明涉及变电站蓄电池领域，尤其涉及一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法。

背景技术：

蓄电池在实际应用时，由于单体电池电压和容量有限，一般采用多单体电池串联以满足供电设备的充电电压要求。然而单体电池因材料和工艺不一致性，不可避免将存在个体细微差异。这在实际运用过程中，串联电池组中容量小的单体电池充电时首先充满，容易发生过充而出现析气，容量大的则因为欠充导致电解质活性降低。长期以往，充电不均衡将进一步恶化蓄电池使用性能，个别电池性能也将越来越差，整体性能受制于性能最差的单体，造成电池寿命远低于预期的额定寿命。

因此蓄电池的均衡控制是解决单体电池能量不一致问题的关键技术，减少单体电池对串联电池组整体性能影响，延长电池寿命，对加强主网电力系统电源故障情况下的继电保护设备的保供电有重要意义。

电网企业中的变电站普遍采用铅酸蓄电池作为二次系统的备用供电系统，整组蓄电池采用整组控制的充放电运行方式，目前只应用对电池状态测量的巡检仪，缺少有效的电压均衡控制功能，浮充状态下各单体电压不一致，长期维持这种现象将致蓄电池组中个别单体电池性能劣化，使用寿命缩短，甚至会导致核容试验不合格而提前更换。

因此，提供一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法为本领域技术人员人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法，不仅可以对蓄电池组与储能电池进行互换式能量转移，以实现在运两组蓄电池组所有单体电池的电压均衡，处于最佳浮充电状态，解决蓄电池能量不均衡问题。

本发明实施例提供了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法，包括：

获取到蓄电池的荷电状态；

根据蓄电池的荷电状态得到过压蓄电池集合和/或欠压电池集合；

获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围；

获取到执行均衡功能指令后，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围。

优选地，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围具体包括：

遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池导通开关回路并对储能电池进行充电；

获得最大过压蓄电池的第一电压反馈，根据第一电压反馈调整第一控制信号，得到调整后的第一控制信号；

发送调整后的第一控制信号至最大过电压蓄电池，使得最大过压蓄电池改变对储能电池的充电电流，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围。

优选地，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围具体包括：

遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得在最大欠压蓄电池导通开关回路后储能电池对最大欠压蓄电池进行放电；

获得最大欠压蓄电池的第二电压反馈，根据第二电压反馈调整第二控制信号，得到调整后的第二控制信号；

发送调整后的第二控制信号至最大欠电压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池的放电电流，直至最大欠压蓄电池的电压上升至预置正常范围。

优选地，获取到蓄电池的荷电状态之后还包括：

根据蓄电池的荷电状态得到蓄电池电压，在判断蓄电池电压超过预置异常阈值后，执行自修复操作，并闭锁均衡功能再执行报警操作。

优选地，执行自修复操作具体包括：

控制储能电池的dc-dc回路接入蓄电池组中，并获取到获得dc-dc回路进行调控后的直流母线电压反馈，根据直流母线电压反馈调整dc-dc回路直至获取到解除修复指令。

优选地，本发明实施例还提供了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置，包括：

第一获取模块，用于获取到蓄电池的荷电状态；

第二获取模块，用于根据蓄电池的荷电状态得到过压蓄电池集合和/或欠压电池集合；

第一均衡模块，用于获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围；

第二均衡模块，用于获取到执行均衡功能指令后，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围。

优选地，第一均衡模块包括：

第一遍历单元，用于遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池导通开关回路并对储能电池进行充电；

第一调整单元，用于获得最大过压蓄电池的第一电压反馈，根据第一电压反馈调整第一控制信号，得到调整后的第一控制信号；

第一改变单元，用于发送调整后的第一控制信号至最大过电压蓄电池，使得最大过压蓄电池改变对储能电池的充电电流，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围。

优选地，第二均衡模块包括：

第二遍历单元，用于遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得在最大欠压蓄电池导通开关回路后储能电池对最大欠压蓄电池进行放电；

第二调整单元，用于获得最大欠压蓄电池的第二电压反馈，根据第二电压反馈调整第二控制信号，得到调整后的第二控制信号；

第二改变单元，用于发送调整后的第二控制信号至最大欠电压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池的放电电流，直至最大欠压蓄电池的电压上升至预置正常范围。

优选地，本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置还包括：

自修复模块，用于根据蓄电池的荷电状态得到蓄电池电压，在判断蓄电池电压超过预置异常阈值后，执行自修复操作，并闭锁均衡功能再执行报警操作。

优选地，自修复模块包括：接入单元；

接入单元，用于控制储能电池的dc-dc回路接入蓄电池组中，并获取到获得dc-dc回路进行调控后的直流母线电压反馈，根据直流母线电压反馈调整dc-dc回路直至获取到解除修复指令。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法，包括：获取到蓄电池的荷电状态；根据蓄电池的荷电状态得到过压蓄电池集合和/或欠压电池集合；获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围；获取到执行均衡功能指令后，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围。本发明可高效地解决投运年限已久的蓄电池组(特别是劣化程度较深的蓄电池组)和新投运的蓄电池组充放电中因部分单体过充或过放导致的蓄电池组容量降低的技术难题，并使得就地备用单体一直处在最佳状态和最大容量，实现电池的均衡充电。

更具体地，避免蓄电池单体故障情况下的母线电压失稳，有效保障变电站直流系统安全运行，从而保证电力系统的安全运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法的另一流程示意图；

图3为本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的应用例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法，不仅可以对蓄电池组与储能电池进行互换式能量转移，以实现在运两组蓄电池组所有单体电池的电压均衡，处于最佳浮充电状态，解决蓄电池能量不均衡问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法的一个实施例，包括：

101、获取到蓄电池的荷电状态；

实时采集运行蓄电池组每个单体蓄电池的soc(电压、温度状态量)。

102、根据蓄电池的荷电状态得到过压蓄电池集合和/或欠压电池集合；

基于单体蓄电池的soc识别出需要进行均衡控制的过压电池集合和欠压电池集合，并通过温度变化进一步判定电池状态。需要说明的是，本步骤102在执行之前会对蓄电池组进行判断，若判断存在过压蓄电池集合，则执行步骤103，执行完步骤103后，进一步判断是否存在欠压电池集合。

若判断过压蓄电池集合不存在，进一步判断是否存在欠压电池集合，若存在，则执行步骤104，若不存在，则判断是否需要闭均衡功能，若不需要，在一定延时后，重新判断是否存在过压蓄电池集合，若需要，则结束。

103、获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围；

进一步地，步骤103具体包括：

获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池导通开关回路并对储能电池进行充电；

获得最大过压蓄电池的第一电压反馈，根据第一电压反馈调整第一控制信号，得到调整后的第一控制信号；

发送调整后的第一控制信号至最大过电压蓄电池，使得最大过压蓄电池改变对储能电池的充电电流，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围。

104、获取到执行均衡功能指令后，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围。

进一步地，步骤104具体包括：

遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得在最大欠压蓄电池导通开关回路后储能电池对最大欠压蓄电池进行放电；

获得最大欠压蓄电池的第二电压反馈，根据第二电压反馈调整第二控制信号，得到调整后的第二控制信号；

发送调整后的第二控制信号至最大欠电压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池的放电电流，直至最大欠压蓄电池的电压上升至预置正常范围。

在本实施例中，需要说明的是，本发明提供的变电站蓄电池均衡及自修复控制方法是在本发明提供的变电站蓄电池均衡及自修复控制装置(以下简称系统)实现的，该系统可理解为交互终端等，此处不做限定。

均衡功能执行的过程包括步骤103和步骤104。均衡执行功能是通过对蓄电池单体执行能量转移过程以调整电池充电不均衡情况。首先执行过压集合中的过压最严重的单体蓄电池能量均衡，该蓄电池对应的均衡执行单元收到本系统发出的控制信号后，导通开关回路以实现过压电池对储能电池充电，并且通过电压量反馈至系统，以实现系统根据电压量反馈调整控制信号，进而改变充电电流，直至蓄电池电压下降至正常，断开开关回路。然后执行欠压集中的欠压最严重的单体蓄电池能量均衡，该蓄电池对应的均衡执行单元收到系统发出的控制信号，导通开关回路以实现储能电池对欠压电池放电，并且通过电压量反馈至系统，以调整控制信号，进而改变放电电流，直至蓄电池电压上升至正常，断开开关回路。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制方法的一个实施例，包括：

201、获取到蓄电池的荷电状态；

202、根据蓄电池的荷电状态得到蓄电池电压，在判断蓄电池电压超过预置异常阈值后，执行自修复操作，并闭锁均衡功能再执行报警操作。

在步骤202中，若判断蓄电池电压不超过预置异常阈值，则判断是否需要闭锁自修复功能，若不需要，则在一定延时后重新执行步骤201，若需要，则结束。

在步骤202中，根据蓄电池的荷电状态得到蓄电池电压，在判断蓄电池电压超过预置异常阈值后，执行自修复操作具体包括：

控制储能电池的dc-dc回路接入蓄电池组中，并获取到获得dc-dc回路进行调控后的直流母线电压反馈，根据直流母线电压反馈调整dc-dc回路直至获取到解除修复指令。

在本实施例中，系统执行步骤202主要先对蓄电池电池异常故障进行决策分析，并迅速响应发出自修复控制命令以稳定直流母线电压。系统采集单体电池的soc量，同时采集直流母线电压模拟量。当分析soc量发现有单体电池电压过低或过高，超过异常阀值时，判定电池存在异常缺陷，启动自修复算法。系统根据直流母线额定电压和实际电压差异执行自修复操作，同时闭锁均衡功能，并且现场鸣笛告警。

自修复操作主要控制储能电池的dc-dc回路以接入蓄电池供电系统，稳定蓄电池异常情况下的直流母线电压。系统导通储能电池的dc-dc回路，并且根据信号调整dc-dc回路，以实现储能电池转换后的电压满足直流母线系统要求，同时获取到直流母线电压量反馈，不断调整控制信号直至变电站运行人员解除自修复操作，对整组蓄电池开展停电更换。

请参阅图3，本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的一个实施例，包括：

第一获取模块301，用于获取到蓄电池的荷电状态；

第二获取模块302，用于根据蓄电池的荷电状态得到过压蓄电池集合和/或欠压电池集合；

第一均衡模块303，用于获取到执行均衡功能指令后，遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池对储能电池进行充电，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围；

第二均衡模块304，遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池进行放电，直至最大欠压蓄电池的电压上身至预置正常范围。

进一步地，第一均衡模块303包括：

第一遍历单元3031，用于遍历过电压蓄电池集合，得到最大过压蓄电池，发送第一控制信号至最大过压蓄电池，使得最大过压蓄电池导通开关回路并对储能电池进行充电；

第一调整单元3032，用于获得最大过压蓄电池的第一电压反馈，根据第一电压反馈调整第一控制信号，得到调整后的第一控制信号；

第一改变单元3033，用于发送调整后的第一控制信号至最大过电压蓄电池，使得最大过压蓄电池改变对储能电池的充电电流，直至最大过压蓄电池的电压下降至预置正常范围。

进一步地，第二均衡模块304包括：

第二遍历单元3041，用于遍历欠电压蓄电池集合，得到最大欠压蓄电池，发送第二控制信号至最大欠压蓄电池，使得在最大欠压蓄电池导通开关回路后储能电池对最大欠压蓄电池进行放电；

第二调整单元3042，用于获得最大欠压蓄电池的第二电压反馈，根据第二电压反馈调整第二控制信号，得到调整后的第二控制信号；

第二改变单元3043，用于发送调整后的第二控制信号至最大欠电压蓄电池，使得储能电池对最大欠压蓄电池的放电电流，直至最大欠压蓄电池的电压上升至预置正常范围。

进一步地，本发明实施例提供的一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置还包括：

自修复模块305，用于根据蓄电池的荷电状态得到蓄电池电压，在判断蓄电池电压超过预置异常阈值后，执行自修复操作，并闭锁均衡功能再执行报警操作。

进一步地，自修复模块305包括：接入单元3051；

接入单元3051，用于控制储能电池的dc-dc回路接入蓄电池组中，并获取到获得dc-dc回路进行调控后的直流母线电压反馈，根据直流母线电压反馈调整dc-dc回路直至获取到解除修复指令。

上面是对一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的结构和连接方式进行的详细说明，为便于理解，下面将以一具体应用场景对一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的应用进行说明，应用例包括：

变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的核心模块组成：包括均衡决策模块(包括前述的第一获取模块301和第二获取模块302)、自修复决策模块、均衡执行模块(包括前述的第一均衡模块303和第二均衡模块304)、自修复执行模块、人机交互模块。需要说明的是，前述自修复模块305包括：自修复决策模块和自修复执行模块。

请参阅图4，本应用例中提供的各个模块说明如下：

均衡决策模块：均衡决策模块主要对蓄电池能量不均衡情况进行决策分析与控制作用。实时采集运行蓄电池组每个单体电池的soc(电压、温度状态量)，基于单体电池的soc识别出需要进行均衡控制的过压电池集a1和欠压电池集b1，并通过温度变化进一步判定电池状态。识别出控制集后，发出相应单体电池位置的控制信号到均衡执行模块，通过均衡执行模块实现电压均衡功能。

自修复决策模块：自修复决策模块主要对蓄电池电池异常故障进行决策分析，并迅速响应发出自修复控制命令以稳定直流母线电压。自修复决策模块同理采集单体电池的soc量，同时采集直流母线电压模拟量。当分析soc量发现有单体电池电压过低或过高，超过异常阀值时，判定电池存在异常缺陷，启动自修复算法。根据直流母线额定电压和实际电压差异给出控制信号到自修复执行模块，实现自修复功能，同时发出闭锁信号到均衡决策模块，闭锁均衡功能，并且发出告警信号到人机交换模块，现场鸣笛告警。

均衡执行模块：均衡执行模块对蓄电池单体执行能量转移过程以调整电池充电不均衡情况。首先执行过压集a1中的过压最严重的单体蓄电池能量均衡，该蓄电池对应的均衡执行单元收到均衡决策模块发出的控制信号，导通开关回路以实现过压电池对储能电池充电，并且通过电压量反馈至均衡决策模块，以调整控制信号，进而改变充电电流，直至蓄电池电压下降至正常，断开开关回路。接着执行欠压集b1中的欠压最严重的单体蓄电池能量均衡，该蓄电池对应的均衡执行单元收到均衡决策模块发出的控制信号，导通开关回路以实现储能电池对欠压电池放电，并且通过电压量反馈至均衡决策模块，以调整控制信号，进而改变放电电流，直至蓄电池电压上升至正常，断开开关回路。

自修复执行模块：自修复执行模块主要控制储能电池的dc-dc回路以接入蓄电池供电系统，稳定蓄电池异常情况下的直流母线电压。收到控制信号后，该模块导通储能电池的dc-dc回路，并且根据信号调整dc-dc回路，以实现储能电池转换后的电压满足直流母线系统要求，同时通过直流母线电压量反馈至自修复决策模块，不断调整控制信号直至变电站运行人员解除自修复执行模块，对整组蓄电池开展停电更换。

人机交互模块：提供友好的控制画面，显示基本的单体电池和储能电池的soc量，提供界面设置单体电池额定电压范围，直流母线电压控制量。此外接受自修复决策模块信号，提供告警功能。

其他必须的装置供应模块：包括电源供应、通信接口、电压测量模块、感温装置等。

变电站蓄电池均衡及自修复控制装置的连接示意电路：以第一蓄电池组为例，第一蓄电池组串接自修复处理模块后由原先第一直流母线进行相应串联浮充电，同时将第一蓄电池组的每个单体并联接入均衡处理模块；均衡决策模块通过信号线与均衡执行模块连接，同时通过信号线与人机交互模块、自修复决策模块、蓄电池储能电池soc等采集模块互联。自修复决策模块通过信号线与自修复处理模块连接。

本发明设计了一种变电站蓄电池均衡及自修复控制装置，控制系统不仅可以对蓄电池组与储能电池进行互换式能量转移，以实现在运两组蓄电池组所有单体电池的电压均衡，处于最佳浮充电状态，解决蓄电池能量不均衡问题。同时储能电池通过电压转换系统接入蓄电池组的供电回路，实现最多2个蓄电池单体同时故障情况下的直流母线电压稳定控制，尽可能地保障蓄电池直流系统的可靠输出。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。