[發明專利]一種配電終端用超級電容狀態在線監測方法

有效

• 申請號: 201811038226.5
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109361261B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 吳鵬;陳波;何洪流;陳浩敏;席禹;陳宇;付宇;鄭友卓;李前敏;柏毅輝;張銳鋒;黃如云;肖小兵
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02J7/34
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種配電終端用超級電容狀態在線監測方法，配電終端采集的超級電容端電壓信號和記錄時間，由配電終端計算超級電容端電壓信號、平均壓降速率V_u和完成一次實際合閘操作所產生的壓降ΔU；計算該超級電容在最低持續供電時間T_min并完成n次合閘操作所產生總壓降∑U；將總壓降與超級電容端電壓偏差允許范圍做比較，結果以健康狀態指標H表示，以判斷超級電容是否處于健康狀態，實現在線監測，本方法成本較低，實施方便，效果可靠。

技術領域

本發明涉及配電自動化技術領域，尤其涉及一種配電終端用超級電容狀態在線監測方法。

背景技術

配電自動化終端是安裝在10kV及以上配電網的各種遠方監測、控制單元的總稱，主要包括饋線終端(FTU)、站所終端(DTU)、配電變壓器終端(TTU) 等。一個大型的配網自動化系統中的接入配電自動化終端數量可達到數千臺。在配電自動化系統中，饋線終端和站所終端(以下簡稱配電終端)是當配電網線路發生故障停電時，實現故障隔離和恢復供電的關鍵設備。配電終端一般配置了蓄電池或超級電容作為后備電源，正常狀態下終端設備由PT(電壓互感器)供電，當線路停電時，自動切換到蓄電池或超級電容供電。超級電容因其高能量密度、高充放電循環壽命等優越性能，在配電網中得到越來越多的應用。超級電容的充電電源取PT，當配電線路因檢修或故障停電時，將失去充電電源，此時超級電容必須維持足夠的電荷量供配電終端實現遙測、遙信和遙控功能，否則將造成配電終端通訊中斷、配電開關無法分合閘，影響停電線路的及時恢復。所以實時掌握配電終端用超級電容的健康狀態，尤其是已投入使用時間較長的超級電容的健康狀態，對提高配電網可靠性來說具有重要意義。

超級電容的健康狀態通常用SOC(荷電狀態)和SOH(健康度)來表示，常規的檢測方式是通過電壓、電流檢測設備對其充放電過程進行測量，根據測試數據計算其SOC和SOH值，但這種方法對已經在配電網中投運的配電終端超級電容來說顯然不太實用，因為配電終端安裝范圍廣、數量大，且不便拆卸或接線，逐個對這些超級電容進行檢測必然耗費大量人力物力，且影響配電網正常運行。

按照規程《DL/T 721-2013配電網自動化系統遠方終端》要求，對饋線終端和站所終端來說，超級電容應保證停電后能分合閘操作三次，維持終端及通信模塊至少運行15min，供電電壓允許偏差為+15％～-20％。

超級電容的端電壓與SOC(荷電狀態)近似線性關系。可將超級電容在保證停電后能分合閘操作三次且維持終端及通信模塊至少運行15min情況下，端電壓偏差是否超出允許范圍，作為判斷其健康與否的依據。依靠配電終端的電壓采集和數據處理能力以及配電自動化主站的集中監視功能，實現對配電網中大量超級電容的健康狀態進行在線監測。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：本發明通過一種配電終端用超級電容狀態在線監測方法，以解決現有技術超級電容的健康狀態檢測方式通過電壓、電流檢測設備對其充放電過程進行測量，配電終端安裝范圍廣、數量大，且不便拆卸或接線，逐個對這些超級電容進行檢測必然耗費大量人力物力，且影響配電網正常運行的問題。

本發明的技術方案是：一種配電終端用超級電容狀態在線監測方法，包括如下步驟：

步驟一：當配電線路停電，超級電容單獨為配電終端供電時，配電終端自行啟動超級電容健康狀態評估程序；

步驟二：配電終端采集的超級電容端電壓信號和記錄時間，由配電終端計算超級電容端電壓信號、平均壓降速率V_u和完成一次實際合閘操作所產生的壓降ΔU；

步驟三：根據第二步計算結果計算該超級電容在最低持續供電時間T_min并完成n次合閘操作所產生總壓降∑U；

步驟四：將步驟三中的總壓降與超級電容端電壓偏差允許范圍做比較，若總壓降在端電壓偏差允許范圍內，則表明超級電容狀態良好，若超出偏差允許范圍，則說明超級電容性能下降，計算評估結果，評估結果以健康狀態指標H表示；