配网直流电源系统的蓄电池组检测方法和装置与流程

本技术涉及电力系统配电自动化及直流电源监测，尤其涉及一种配网直流电源系统的蓄电池组检测方法及装置。

背景技术：

1、目前，配网直流电源系统是保障继电保护、通信及控制设备持续运行的重要后备供电系统，通常由整流充电模块、直流母线和蓄电池组构成。在正常运行状态下，蓄电池组长期接入直流母线并处于浮充备用状态；当交流输入失电或系统发生故障时，蓄电池组需要及时向关键负载供电。因此，蓄电池组的健康状态和动态供电能力直接关系到配网设备的可靠运行。

2、现有蓄电池组在线检测主要依赖静态电压、电流等参数，难以反映长期浮充蓄电池组的实际带载能力；而离线核容或直接放电检测又可能影响配网直流电源系统的正常供电，并存在过放、过热等风险。因此，现有技术难以对长期处于浮充状态的蓄电池组进行安全可控的在线检测。

技术实现思路

1、本技术提供了一种配网直流电源系统的蓄电池组检测方法及装置，旨在不影响配网直流电源系统正常供电的情况下，对长期处于浮充状态的蓄电池组进行安全可控的在线检测。

2、为了实现上述目的，本技术的第一方面提供了一种配网直流电源系统的蓄电池组检测方法，

3、适用于配备蓄电池组检测电路的配网直流电源系统；其中，所述配网直流电源系统包括直流母线和蓄电池组；所述蓄电池组检测电路包括第一开关器件和受控放电支路；所述第一开关器件的一端与所述直流母线电连接，所述第一开关器件的另一端与所述蓄电池组电连接，所述受控放电支路与所述蓄电池组电连接；

4、所述蓄电池组检测方法包括：

5、获取所述配网直流电源系统的运行状态信息，并根据所述运行状态信息和预设准入条件，得到所述蓄电池组的准入判断结果；

6、根据所述准入判断结果，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组断开，并控制所述第一开关器件断开，以采集所述蓄电池组的开路电压变化数据，并根据所述开路电压变化数据和预设开路条件，得到所述蓄电池组的开路预判结果；

7、根据所述开路预判结果，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组导通，以对所述蓄电池组进行脉冲放电，并采集所述蓄电池组的放电响应数据；

8、脉冲放电完成后，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组断开，并控制所述第一开关器件接通，以采集所述蓄电池组的恢复响应数据；

9、根据所述开路电压变化数据、所述放电响应数据和所述恢复响应数据，确定所述蓄电池组的检测结果。

10、本技术通过获取配网直流电源系统的运行状态信息，并根据所述运行状态信息对蓄电池组进行准入判断，能够在执行检测前确认配网直流电源系统、蓄电池组及蓄电池组检测电路是否具备检测条件，降低在系统运行异常时启动检测所产生的供电风险。在准入判断通过后，保持受控放电支路与蓄电池组断开，并通过第一开关器件使蓄电池组脱离直流母线，能够在不接入测试放电负载的情况下采集蓄电池组的开路电压变化数据，以较低扰动方式预先判断蓄电池组是否适合进行后续脉冲放电。在开路预判通过后，保持蓄电池组与直流母线断开，并控制受控放电支路与蓄电池组导通，能够避免直流母线或整流充电模块对放电过程造成干扰，并通过脉冲放电获取蓄电池组的动态带载响应数据，提高对静态电压正常但实际带载能力下降等异常的识别能力。在脉冲放电结束后，断开受控放电支路并使蓄电池组重新接入直流母线，能够及时恢复蓄电池组的浮充备用状态，并通过采集恢复响应数据反映蓄电池组在放电后的电压及电流恢复能力。最后，综合开路电压变化数据、放电响应数据和恢复响应数据确定蓄电池组的检测结果，能够从脱离浮充、短时带载和恢复连接多个阶段评价蓄电池组的运行状态，从而在保障配网直流电源系统正常供电的前提下，实现对长期处于浮充状态的蓄电池组的安全可控在线检测。

11、进一步地，根据所述运行状态信息和预设准入条件，得到所述蓄电池组的准入判断结果，包括：

12、从所述运行状态信息中获取所述直流母线的电压和负载电流、所述蓄电池组的电压和温度、所述第一开关器件的开关状态以及所述受控放电支路的支路状态；

13、将所述直流母线的电压和负载电流、所述蓄电池组的电压和温度分别与所述预设准入条件中对应的预设运行条件进行比较，并将所述第一开关器件的开关状态以及所述受控放电支路的支路状态分别与所述预设准入条件中对应的预设状态进行比较；

14、在所述直流母线的电压和负载电流、所述蓄电池组的电压和温度分别满足对应的所述预设运行条件，且所述第一开关器件的开关状态以及所述受控放电支路的支路状态分别满足对应的所述预设状态时，得到表征所述蓄电池组准入判断通过的准入判断结果。

15、实施上述方案，通过从运行状态信息中获取直流母线的电压和负载电流，能够判断直流母线的供电状态及当前负载水平是否适合开展蓄电池组检测；通过获取蓄电池组的电压和温度，能够避免在蓄电池组欠压或温度异常时启动检测；通过获取第一开关器件和受控放电支路的状态，能够确认检测电路的开关状态及数据采集功能是否正常；通过将上述数据和状态分别与对应的预设条件进行比较，并在各项条件均符合要求时确定准入判断通过，能够对检测前的系统状态进行多维安全筛查，降低在母线异常、负载过大、蓄电池组异常或检测电路故障时盲目执行检测所产生的供电及设备风险。

16、进一步地，采集所述蓄电池组的开路电压变化数据，并根据所述开路电压变化数据和预设开路条件，得到所述蓄电池组的开路预判结果，包括：

17、在所述第一开关器件断开后的预设开路时段内，按照预设采样频率采集所述蓄电池组的开路电压，得到所述开路电压变化数据；

18、根据所述开路电压变化数据，确定所述蓄电池组的电压跌落幅值、电压跌落速率和电压变化趋势；

19、将所述电压跌落幅值与预设跌落幅值阈值进行比较，将所述电压跌落速率与预设跌落速率阈值进行比较，并判断所述电压变化趋势是否满足预设稳定趋势条件；

20、在所述电压跌落幅值小于或等于所述预设跌落幅值阈值、所述电压跌落速率小于或等于所述预设跌落速率阈值，且所述电压变化趋势满足所述预设稳定趋势条件时，得到表征所述蓄电池组开路预判通过的开路预判结果。

21、实施上述方案，通过在第一开关器件断开后的预设开路时段内，按照预设采样频率采集蓄电池组的开路电压，能够连续获取蓄电池组脱离浮充后的电压松弛变化过程；通过根据开路电压变化数据确定电压跌落幅值、电压跌落速率和电压变化趋势，能够分别表征蓄电池组脱离浮充后的电压下降程度、下降速度及趋稳状态；通过将各开路电压特征与对应的预设开路条件进行比较，能够在接入测试放电负载前识别浮充电压虚高、开路电压异常跌落或连接异常等风险，从而以较低扰动方式筛除不适合继续进行脉冲放电的蓄电池组，提高后续检测的安全性。

22、进一步地，受控放电支路包括依次串联的第二开关器件、第三开关器件和测试放电负载；

23、所述第二开关器件的一端与所述第一开关器件和所述蓄电池组正极之间的连接节点电连接，所述第二开关器件的另一端与所述第三开关器件的一端连接，所述第三开关器件的另一端与所述测试放电负载的一端电连接，所述测试放电负载的另一端接地；

24、所述控制所述受控放电支路与所述蓄电池组导通，包括：

25、控制所述第二开关器件接通，并获取所述第二开关器件的开关状态；

26、根据所述第二开关器件对应的开关状态，确定所述第二开关器件已接通后，控制所述第三开关器件接通，以使所述测试放电负载接入所述蓄电池组。

27、实施上述方案，通过将第二开关器件、第三开关器件和测试放电负载依次串联，并将该受控放电支路连接于蓄电池组正极侧节点与地之间，能够形成独立于蓄电池组主接入回路的受控放电通路，以便在第一开关器件断开后对蓄电池组实施脉冲放电；通过串联设置第二开关器件和第三开关器件，能够在非检测状态下对测试放电负载形成双重隔离，降低单个开关器件误导通或粘连导致测试放电负载意外接入的风险；通过先控制第二开关器件接通并获取其开关状态，在确认第二开关器件接通后再控制第三开关器件接通，能够在放电支路完全导通前校验开关动作状态，实现测试放电负载的顺序接入，降低误接入风险并提高脉冲放电过程的可控性。

28、进一步地，对所述蓄电池组进行脉冲放电，并采集所述蓄电池组的放电响应数据，包括：

29、采集所述蓄电池组的放电前电压；

30、控制所述受控放电支路在预设放电时长内保持导通，以对所述蓄电池组进行脉冲放电，并采集所述蓄电池组的端电压、放电电流和温度；

31、根据所述端电压，确定所述受控放电支路导通时的瞬时电压、脉冲放电期间的最低电压以及脉冲放电结束时的电压，并根据采集到的所述放电电流和所述温度，分别确定放电电流特征值和温度变化值；

32、将所述放电前电压、所述瞬时电压、所述最低电压、所述脉冲放电结束时的电压、所述放电电流特征值和所述温度变化值确定为所述放电响应数据。

33、实施上述方案，通过控制受控放电支路在预设放电时长内保持导通，能够将蓄电池组的放电过程限制在预设时间范围内，避免长时间放电导致蓄电池组过放或测试放电负载过热；通过采集蓄电池组的端电压、放电电流和温度，能够分别获取蓄电池组在脉冲放电过程中的电压响应、实际带载电流及温升状态；通过确定放电前电压、受控放电支路导通时的瞬时电压、脉冲放电期间的最低电压及脉冲放电结束时的电压，能够反映蓄电池组的瞬时压降、持续带载电压及放电过程中的电压变化；通过确定放电电流特征值和温度变化值，能够判断放电回路是否正常导通以及蓄电池组是否存在异常发热；由此形成放电响应数据，能够提高对蓄电池组内阻增大、容量衰减及短时带载能力下降等隐性异常的识别能力。

34、进一步地，还包括：

35、若所述蓄电池组在检测过程中脱离所述直流母线后，则获取所述直流母线的电压、所述第一开关器件的开关状态、所述第二开关器件的开关状态及所述第三开关器件的开关状态；

36、根据开路电压变化数据或放电响应数据、所述直流母线的电压、所述第一开关器件的开关状态、所述第二开关器件的开关状态和所述第三开关器件的开关状态，判断所述蓄电池组的检测过程是否存在预设异常状态；

37、当所述蓄电池组的检测过程存在所述预设异常状态时，依次控制所述第三开关器件和所述第二开关器件断开，并获取所述受控放电支路的放电电流；

38、根据所述放电电流和预设断开条件，控制所述第一开关器件接通，以使所述蓄电池组重新接入所述直流母线。

39、实施上述方案，通过在蓄电池组脱离直流母线后获取直流母线电压及各开关器件的开关状态，能够在检测过程中持续监测原直流电源系统和检测电路是否正常运行；通过结合当前检测阶段的开路电压变化数据或放电响应数据进行异常判断，能够识别蓄电池组欠压、放电电流异常、温度超限、直流母线异常以开关器件动作异常等风险；在确定存在预设异常状态时，依次控制第三开关器件和第二开关器件断开，能够优先切断测试放电负载并通过两个开关器件对放电支路形成隔离；通过在获取的放电电流满足预设断开条件后再控制第一开关器件接通，能够确认放电支路已停止放电后再使蓄电池组重新接入直流母线，避免放电支路尚未完全切除时恢复接入对直流母线造成扰动，从而实现异常情况下的安全退出和供电状态恢复。

40、进一步地，采集所述蓄电池组的恢复响应数据，包括：

41、在所述第一开关器件接通后的预设恢复时段内，采集所述蓄电池组的端电压和复充电流；

42、根据采集到的所述端电压，确定所述蓄电池组的端电压恢复至预设恢复电压所需的电压恢复时长和电压恢复曲线特征，并根据采集到的所述复充电流，确定所述蓄电池组的复充电流峰值；

43、将所述电压恢复时长、所述电压恢复曲线特征和所述复充电流峰值确定为所述恢复响应数据。

44、实施上述方案，通过在第一开关器件接通后的预设恢复时段内采集蓄电池组的端电压和复充电流，能够获取蓄电池组重新接入直流母线后的电压及充电响应过程；通过根据端电压确定电压恢复时长和电压恢复曲线特征，能够反映蓄电池组在脉冲放电后的电压恢复速度和恢复趋势；通过根据复充电流确定复充电流峰值，能够表征蓄电池组恢复浮充后的充电接受状态；通过将电压恢复时长、电压恢复曲线特征和复充电流峰值确定为恢复响应数据，能够从恢复阶段补充评价蓄电池组的动态性能；通过综合开路电压变化数据、放电响应数据和恢复响应数据与对应评价条件的比较结果确定检测结果，能够从脱离浮充、短时带载及恢复连接三个阶段对蓄电池组进行评价，避免仅依赖单一静态参数或单一放电数据进行判断，提高蓄电池组在线检测结果的全面性和可靠性。

45、进一步地，准入判断结果还包括准入不通过结果；

46、在所述直流母线的电压、所述直流母线的负载电流、所述蓄电池组的电压或所述蓄电池组的温度不满足对应的所述预设运行条件，或者所述第一开关器件的开关状态或所述受控放电支路的支路状态不满足对应的所述预设状态时，得到所述准入不通过结果；

47、根据所述准入不通过结果，记录准入拒绝原因，输出告警信息，并控制所述配网直流电源系统保持待机状态。

48、实施上述方案，通过在直流母线的电压和负载电流、蓄电池组的电压或温度不满足对应的预设运行条件，或者第一开关器件的开关状态或受控放电支路的支路状态不满足对应的预设状态时，得到准入不通过结果，能够在检测开始前识别母线运行异常、蓄电池组状态异常或检测电路状态异常，避免在不具备检测条件的情况下启动蓄电池组检测；通过根据准入不通过结果记录准入拒绝原因，能够保留本次检测未执行的具体依据，便于后续故障排查和运维追溯；通过输出告警信息，能够及时提示运维人员处理对应异常；通过控制配网直流电源系统保持待机状态，能够避免检测动作对原有供电过程造成扰动，保障配网直流电源系统继续稳定运行。

49、进一步地，开路预判结果还包括开路预判不通过结果；

50、在所述电压跌落幅值大于所述预设跌落幅值阈值、所述电压跌落速率大于所述预设跌落速率阈值，或者所述电压变化趋势不满足所述预设稳定趋势条件时，得到所述开路预判不通过结果；

51、根据所述开路预判不通过结果，控制所述第一开关器件接通，输出异常信息并终止本次检测。

52、实施上述方案，通过在电压跌落幅值大于预设跌落幅值阈值、电压跌落速率大于预设跌落速率阈值，或者电压变化趋势不满足预设稳定趋势条件时，得到开路预判不通过结果，能够根据蓄电池组脱离浮充后的电压下降程度、下降速度及稳定状态，识别开路电压异常跌落、浮充虚高或连接异常等风险，避免异常蓄电池组继续进入脉冲放电阶段；通过根据开路预判不通过结果控制第一开关器件接通，能够使蓄电池组重新接入直流母线，及时恢复蓄电池组的浮充备用状态；通过输出异常信息，能够向运维人员提示蓄电池组在开路预判阶段出现异常；通过终止本次检测，能够避免继续放电加重蓄电池组异常或影响配网直流电源系统的正常供电。

53、第二方面，本技术提供了一种配网直流电源系统的蓄电池组检测装置，应用于配备蓄电池组检测电路的配网直流电源系统；所述配网直流电源系统包括直流母线和蓄电池组；所述蓄电池组检测电路包括第一开关器件和受控放电支路；所述第一开关器件的一端与所述直流母线电连接，所述第一开关器件的另一端与所述蓄电池组电连接，所述受控放电支路与所述蓄电池组电连接；

54、所述蓄电池组检测装置包括准入判断模块、开路预判模块、脉冲放电模块、恢复采样模块和检测结果确定模块；

55、所述准入判断模块，用于获取所述配网直流电源系统的运行状态信息，并根据所述运行状态信息和预设准入条件，得到所述蓄电池组的准入判断结果；

56、所述开路预判模块，用于根据所述准入判断结果，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组断开，并控制所述第一开关器件断开，以采集所述蓄电池组的开路电压变化数据，并根据所述开路电压变化数据和预设开路条件，得到所述蓄电池组的开路预判结果；

57、所述脉冲放电模块，用于根据所述开路预判结果，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组导通，以对所述蓄电池组进行脉冲放电，并采集所述蓄电池组的放电响应数据；

58、所述恢复采样模块，用于脉冲放电完成后，控制所述受控放电支路与所述蓄电池组断开，并控制所述第一开关器件接通，以采集所述蓄电池组的恢复响应数据；

59、所述检测结果确定模块，用于根据所述开路电压变化数据、所述放电响应数据和所述恢复响应数据，确定所述蓄电池组的检测结果。