蓄电池监测设备的校验装置及方法、系统与流程

1.本技术涉及电力检测技术领域，尤其是一种蓄电池监测设备的校验装置及方法、系统。


背景技术：

2.蓄电池在电力系统中常作为备用电源和储能电源。为监测蓄电池运行状态，一般在蓄电池组上配装了蓄电池监测设备，用于监测蓄电池内阻与单体电压。因此需要对蓄电池检测设备进行校验。但是，在研究、出厂调试、现场检验等环节，相关技术中没有专门对蓄电池监测设备进行校验的设备，导致生产运行过程中难以对蓄电池监测设备的内阻、电压测量精度进行校验。蓄电池监测设备在未校验的情况下长期运行，测量精度可能发生变化，导致监测结果准确性降低。
3.因此，相关技术存在的上述技术问题亟待解决。


技术实现要素：

4.本技术旨在解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术实施例提供一种蓄电池监测设备的校验装置及方法、系统，能够对蓄电池检测设备进行校验，提高蓄电池监测设备的准确性。
5.根据本技术实施例一方面，提供一种蓄电池监测设备的校验装置，所述装置包括：待校验蓄电池监测设备、超级电容、控制单元、均衡单元和标准电阻单元，所述待校验蓄电池监测设备与所述超级电容连接，所述均衡单元、标准电阻单元分别与所述超级电容连接，用于所述待校验蓄电池监测设备测量电压精度和内阻精度，所述控制单元与所述待校验蓄电池监测设备、超级电容、均衡单元、标准电阻单元连接，用于控制所述待校验蓄电池监测设备、超级电容、均衡单元和标准电阻单元运行。
6.在其中一个实施例中，所述装置还包括均压电路，所述均压电路与所述超级电容并联，用于保持所述超级电容在充电过程中的端电压一致。
7.在其中一个实施例中，所述超级电容与等值电阻串接构成超级电容组，用于模拟串联蓄电池组，其中，所述超级电容的数量与所述等值电阻的数量一致。
8.在其中一个实施例中，所述超级电容的一端与所述标准电阻连接，所述超级电容的另一端设有接线端子，所述标准电阻的一端与所述超级电容连接，所述标准电阻的另一端设有接线端子。
9.在其中一个实施例中，所述控制单元包括充电单元和放电单元，所述充电单元与所述超级电容一端连接，用于对所述超级电容进行预设电压的充电，所述放电单元与所述超级电容另一端连接，用于对所述超级电容进行预设电压的放电。
10.根据本技术实施例一方面，提供一种蓄电池监测设备的校验方法，应用于前面实施例所述的一种蓄电池监测设备的校验装置，所述方法包括：
11.根据校验需求，通过所述控制单元调节所述超级电容的端电压为所述待校验蓄电
池监测设备的浮充电压值；
12.获取所述超级电容两端的第一电压和第二电压；
13.根据所述第一电压和所述第二电压，计算电压测量误差结果。
14.在其中一个实施例中，所述方法还包括：
15.获取所述超级电容的第一内阻和第二内阻；
16.根据所述第一内阻、所述第二内阻和标准电阻，确定所述待校验蓄电池监测设备的内阻误差。
17.在其中一个实施例中，所述获取所述超级电容的第一内阻和第二内阻，包括：
18.在所述超级电容的端电压为所述待校验蓄电池监测设备的浮充电压值后，获取所述超级电容的第一内阻；
19.在所述超级电容的端电压为所述待校验蓄电池监测设备的浮充电压值后，获取所述超级电容的第二内阻。
20.在其中一个实施例中，所述根据所述第一内阻、所述第二内阻和标准电阻，确定所述待校验蓄电池监测设备的内阻误差，包括：
21.计算所述第一内阻和所述第二内阻差值的绝对值；
22.若所述绝对值与所述标准电阻之间的误差高于预设精度指标时，判定待校验蓄电池监测设备不合格。
23.在其中一个实施例中，所述系统包括前面实施例所述的一种蓄电池监测设备的校验装置。
24.本技术实施例提供的一种蓄电池监测设备的校验装置的有益效果为：本发明能对蓄电池监测设备进行校验，使得直流电源系统安全运行，降低直流电源系统的故障率，可广泛应用于直流系统蓄电池监测校验技术领域。
25.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的一种蓄电池监测设备的校验装置的原理图；
28.图2为本技术实施例提供的一种蓄电池监测设备的校验装置的结构示意图；
29.图3为本技术实施例提供的一种蓄电池监测设备的校验方法的流程图；
30.图4为本技术实施例提供的一种蓄电池监测设备的电结构连接图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
32.本技术的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
34.蓄电池在电力系统中常作为备用电源和储能电源。为监测蓄电池运行状态，一般在蓄电池组上配装了蓄电池监测设备，用于监测蓄电池内阻与单体电压。因此需要对蓄电池检测设备进行校验。但是，在研究、出厂调试、现场检验等环节，相关技术中没有专门对蓄电池监测设备进行校验的设备，导致生产运行过程中难以对蓄电池监测设备的内阻、电压测量精度进行校验。蓄电池监测设备在未校验的情况下长期运行，测量精度可能发生变化，导致监测结果准确性降低。
35.为了解决上述问题，本技术提出了一种蓄电池监测设备的校验装置。具体原理如图1所示：蓄电池在线监测装置主要由蓄电池监测模块和分组放电及控制等组成。蓄电池监测模块测量一定数量电池的电压和内阻，分组放电及控制则分别对每个蓄电池监测模块监测的电池小组进行放电。放电过程中，被放电的蓄电池小组对应的蓄电池监测模块通过测量蓄电池端电压、电流及其变化计算出蓄电池内阻。因此，可以在静置态与浮充态两种条件下采用放电法测量蓄电池内阻。蓄电池充放电结束后静置一定时间，测量蓄电池开路电压u1，再通过i2恒流放电，并再恒流放电下测量蓄电池端电压u2，则可计算出蓄电池内阻r。蓄电池在线监测装置是在蓄电池处于浮充状态下测量蓄电池内阻，浮充状态下，蓄电池浮充电流为i1、浮充电压为u1。通过测量恒流(i2)放电下的蓄电池端电压u2，停止恒流放电后蓄电池端电压u3，从而可计算出蓄电池内阻r。从放电法测量内阻原理可以看出，是将蓄电池等效为内阻为r的电压源，充电后的超级电容也可等效为内阻为r的电压源，因此，可以用超级电容等效电池。本发明采用超级电容等效单体电池，为蓄电池在线监测装置提供内阻，标准电阻校验手段，可广泛应用于蓄电池在线监测的研究、产品出厂校验、现场校验等场所。
36.如图2所示，本技术提出的一种蓄电池监测设备的校验装置包括：待校验蓄电池监测设备、超级电容、控制单元、均衡单元和标准电阻单元，所述待校验蓄电池监测设备与所述超级电容连接，所述均衡单元、标准电阻单元分别与所述超级电容连接，用于所述待校验蓄电池监测设备测量电压精度和内阻精度，所述控制单元与所述待校验蓄电池监测设备、超级电容、均衡单元、标准电阻单元连接，用于控制所述待校验蓄电池监测设备、超级电容、均衡单元和标准电阻单元运行，所述标准电阻单元接在所述超级电容的两端，用于测量每个所述超级电容的端电压。在一个具体的实施例中，控制单元可采用现有技术中的微型处理器；超级电容，主要起到模拟串联蓄电池组的功能；控制单元，主要控制超级电容组充放电的作用。
37.在本实施例中，超级电容是由多个单体电容组成的电容组，用来模拟蓄电池组的内部结构。
38.示例性地，以校验第一直流电源系统的蓄电池在线监测装置为例，通过充放电控制单元给单体超级电容组充电至被监测蓄电池浮充电压值，利用蓄电池监测模块和电压测量单元获取该单体超级电容组的第一电压和第二电压，并且利用蓄电池在线监测装置与蓄电池在线监测校验装置通讯，将第一电压数据传输至蓄电池在线监测校验装置的控制单元，控制单元根据获取的第一电压和第二电压，即可计算出该蓄电池监测模块的电压测量误差，并根据电压测量误差判断该蓄电池监测模块的电压测量精度情况。
39.可选地，所述装置还包括均压电路，所述均压电路与所述超级电容并联，用于保持所述超级电容在充电过程中的端电压一致。其中，均压电路单元主要起到保证每个单体超级电容组的端电压大致相同。在电容串联工作场合需要保证串联的电容始终保持均压工作，如果电容上的电压出现偏差会导致电路工作不正常，严重时会出现其中一个电容耐压过高而烧坏。电容的漏电流是它的一个特性，由于制作工艺不完全相同，导致每个电容的漏电流不是一个确定值，在使用过程中，电容的漏电流值也会发生变化，供应商只提供电容漏电流的范围，不能确保每个电容的漏电流值相同。所以在电容串联使用场合，需要本实施例的均压电路确保每个串联电容端电压均压。
40.可选地，所述超级电容与等值电阻串接构成超级电容组，用于模拟串联蓄电池组，其中，所述超级电容的数量与所述等值电阻的数量一致。
41.此外，本技术实施例的蓄电池监测设备的校验装置还包括人机交互单元，主要起到数据信息显示以及界面操作的功能；usb接口模块，主要起到程序和试验报告读写功能；通讯接口模块，主要起到蓄电池在线监测校验装置与蓄电池在线监测装置通讯作用，相互交互测试数据。
42.需要说明的是，在获取第一内阻和第二内阻的过程中，将所述蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块及对应放电控制电路与所述蓄电池在线监测校验装置连接，使蓄电池监测模块每个通道测量接入1个超级电容和1个标准电阻，所述蓄电池在线监测装置获取第一内阻，将所述蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块及对应放电控制电路与所述蓄电池在线监测校验装置连接，使蓄电池监测模块部分通道测量接入1个超级电容，部分通道测量接入1个超级电容和2个标准电阻，所述蓄电池在线监测装置获取第二内阻，因此，cpu单元根据第一内阻、第二内阻和标准电阻确定蓄电池在线监测装置的内阻测量精度情况。
43.可选地，所述超级电容的一端与所述标准电阻连接，所述超级电容的另一端设有接线端子，所述标准电阻的一端与所述超级电容连接，所述标准电阻的另一端设有接线端子。超级电容与电阻的数量相同，一个或多个超级电容对应一个或多个电阻连接，形成相互独立的支路。
44.可选地，所述控制单元包括充电单元和放电单元，所述充电单元与所述超级电容一端连接，用于对所述超级电容进行预设电压的充电，所述放电单元与所述超级电容另一端连接，用于对所述超级电容进行预设电压的放电。
45.本技术还提出了一种蓄电池监测设备的校验方法，应用于前面实施例所述的一种蓄电池监测设备的校验装置，所述方法包括：
46.s301、根据校验需求，通过所述控制单元调节所述超级电容的端电压为所述待校
验蓄电池监测设备的浮充电压值。
47.s302、获取所述超级电容两端的第一电压和第二电压。
48.s303、根据所述第一电压和所述第二电压，计算电压测量误差结果。
49.可选地，所述方法还包括：获取所述超级电容的第一内阻和第二内阻；根据所述第一内阻、所述第二内阻和标准电阻，确定所述待校验蓄电池监测设备的内阻误差。可选地，所述获取所述超级电容的第一内阻和第二内阻，包括：在所述超级电容的端电压为所述待校验蓄电池监测设备的浮充电压值后，获取所述超级电容的第一内阻；在所述超级电容的端电压为所述待校验蓄电池监测设备的浮充电压值后，获取所述超级电容的第二内阻。
50.可选地，所述根据所述第一内阻、所述第二内阻和标准电阻，确定所述待校验蓄电池监测设备的内阻误差，包括：计算所述第一内阻和所述第二内阻差值的绝对值；若所述绝对值与所述标准电阻之间的误差高于预设精度指标时，判定待校验蓄电池监测设备不合格。具体地，本实施例中根据所述第一内阻、所述第二内阻和标准电阻，确定所述待校验蓄电池监测设备的内阻误差具体包括：将所述蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块及对应放电控制电路与所述蓄电池在线监测校验装置连接，使蓄电池监测模块每个通道测量接入1个超级电容和1个标准电阻；将所述单体超级电容组充电至被监测蓄电池浮充电压值后，蓄电池在线监测装置获取第一内阻；调整所述蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块及对应放电控制电路与所述蓄电池在线监测校验装置连接，使蓄电池监测模块部分通道测量接入1个超级电容，而使蓄电池监测模块部分通道测量接入1个超级电容和2个标准电阻；将所述单体超级电容组充电至被监测蓄电池浮充电压值后，蓄电池在线监测装置获取第二内阻；根据所述第一内阻和所述第二内阻，计算所述蓄电池监测模块每个通道两次测量结果差的绝对值，与所述标准电阻值比较，确定蓄电池在线监测装置内阻测量精度结果。
51.本实施例的一种蓄电池在线监测装置校验方法，通过向直流电源系统蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块中接入蓄电池在线监测校验装置，利用蓄电池监测模块和电压测量单元获取每一单体超级电容组的端电压，控制模块根据蓄电池监测模块获取的直流电压和电压测量单元获取的直流电压确定蓄电池在线监测装置的电压测量精度情况；利用蓄电池在线监测装置的放电控制回路获取每一单体超级电容组和1个标准电阻的内阻，调整蓄电池监测模块与蓄电池在线监测校验装置之间的接线方式，同样通过蓄电池在线监测装置的放电控制回路获取部分单体超级电容组的内阻，获取部分单体超级电容组和2个标准电阻的内阻，计算蓄电池监测模块每个通道两次测量结果差的绝对值，与标准电阻值比较，确定蓄电池在线监测装置内阻测量精度情况，保证直流电源系统安全运行，具有实现原理简单的特点。
52.本实施例的校验方法可以应用于不同的电源系统，如图4所示，当本实施例提出的蓄电池监测设备的校验方法应用于直流电源系统时，所述直流电源系统包括第一直流电源系统和第二直流电源系统，所述校验蓄电池在线监测装置校验方法包括以下步骤：
53.步骤一、根据所述蓄电池在线监测装置的蓄电池监测模块数量，接入相应数量的蓄电池在线监测校验装置。
54.步骤二、所述蓄电池在线监测校验装置根据蓄电池在线监测装置的校验需求，利用所述充放电控制单元调节单体超级电容组端电压至被测蓄电池浮充电压值。
55.步骤三、蓄电池在线监测装置和蓄电池在线监测校验装置开始电压采样。
56.步骤四、获取所述单体超级电容组两端的第一电压和第二电压。
57.步骤五、根据所述第一电压和第二电压，确定所述站用直流电源系统的蓄电池在线监测装置电压测量误差结果。
58.本技术的蓄电池在线监测校验装置可用于校验直流电源系统蓄电池在线监测装置电压精度是否满足技术要求，例如，当蓄电池在线监测装置测量模块获取的第一电压与蓄电池在线监测校验装置电压测量单元获取的第二电压之间的误差高于蓄电池在线监测装置本身的电压精度技术指标时，可以判定该蓄电池在线监测装置测量模块电压测量精度不合格。
59.此外，本技术还提出了一种蓄电池监测设备的校验系统，所述系统包括前面实施例所述的一种蓄电池监测设备的校验装置。
60.在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本技术的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
61.此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本技术，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本技术是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本技术。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本技术的范围，本技术的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
62.功能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，本技术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)执行本技术各个实施例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-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
63.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
64.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
65.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
66.在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
67.尽管已经示出和描述了本技术的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。
68.以上，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。