[發明專利]一種變電站用鉛酸蓄電池壽命快速估算方法

在審

• 申請號: 202210022898.7
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114398829A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 杜旭浩;李秉宇;曾四鳴;劉宏亮;劉振;何瑞東;李練兵;姚芳;蔡子文;馬建輝;劉杰
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/08;G06N3/00;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 石家莊新世紀專利商標事務所有限公司 13100
• 代理人: 彭鋰

本發明涉及一種變電站用鉛酸蓄電池壽命快速估算方法，其包括以下步驟，1經驗數據獲取：所述經驗數據包括若干個額定電壓相同的樣本鉛酸蓄電池的開路電壓、質量和容量；2容量估算模型的建立：用步驟1的開路電壓和質量作為輸入數據，容量作為輸出數據，采用麻雀搜索算法對BP神經網絡模型進行優化，建立容量估算模型；3估算容量：將鉛酸蓄電池充滿電后靜置24小時，測量其開路電壓和質量，作為容量估算模型的輸入數據，容量估算模型的輸出值為估算容量。本發明能夠較為準確地快速估算出鉛酸蓄電池的容量，無須對電池進行放電，僅需利用開路電壓和質量即可對鉛酸蓄電池的容量進行快速、少耗損地估算。

技術領域

本發明屬于鉛酸蓄電池檢測技術領域，具體地說，涉及一種變電站用鉛酸蓄電池壽命快速估算方法。

背景技術

鉛酸電池(VRLA)，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V；在應用中，經常用6個單格鉛酸電池串聯起來組成標稱是12V的鉛酸電池，還有24V、36V、48V等。

目前，對于變電站儲能系統、電動汽車動力系統等領域中應用的鉛酸蓄電池來說，實際可放電容量(簡稱容量)需要根據標準對鉛酸蓄電池進行容量性能試驗予以確定(即核容)。容量性能試驗的步驟為：將鉛酸蓄電池滿充，然后開路靜置24h，再在規定倍率下進行放電，放電至截止電壓時所放出的容量為實際可放電容量(簡稱容量)；當鉛酸蓄電池的可放電容量低于其額定容量的80％時，認為其已經失效，應給予更換。根據容量性能試驗的核容，覆蓋沒有任何意義的電能消耗、壽命耗損和時間成本多方投入的放電過程，放電后還需要再充電才能進入正常的電源狀態，再充電也會消耗時間、耗損壽命。而鉛酸蓄電池新品需要初次核容，在運鉛酸蓄電池組中的單體需要定期核容，浮充耐久性試驗、放充耐久性和沖擊放電試驗也均需要對電池試品核容。核容在時間消耗和壽命耗損方面的代價相當可觀。因此，如何利用可測量到的數據與可放電容量建立聯系，據此進行快速準確的可放電容量估算是值得研究人員思考的問題，這對于提高儲能或動力用鉛酸蓄電池電源的高效應用具有重要意義。

目前，鉛酸蓄電池可放電容量的估算方面已經取得了一些相關成果。專利號為CN201811206032.1的發明專利公開了一種鉛酸蓄電池容量預估方法，依據鉛酸蓄電池的等效電路模型，分析了蓄電池容量與開路電壓之間的關系，但鉛酸蓄電池的等效電路模型的選取及模型參數的估算精度會對結果產生較大影響。專利號為CN201110079263.2的發明專利提出將電池進行2小時恒流放電，再靜置30秒測量電池的回升電壓，利用此電壓估算電池的可放電容量，但此方法的容量估算方程組參數為經驗常數，對于不同的鉛酸蓄電池此數值可能存在差異。

綜上所述，目前對于鉛酸蓄電池的容量評估取得了一定的研究成果，但也存在這一些問題需要解決：第一，在實際應用中，待檢測變量的選取應該簡單易實現；第二，容量評估相關方法應減少對經驗公式的依賴，以增加方法的普適性和準確性；第三，預測方法的準確性應足夠高，能夠應用于實際系統中。

發明內容

本發明旨在提供一種變電站用鉛酸蓄電池壽命快速估算方法，能夠較為準確地快速估算出鉛酸蓄電池的容量，無須對電池進行放電，僅需利用開路電壓和質量即可對鉛酸蓄電池的容量進行快速、少耗損地估算。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：其包括以下步驟，

(1)經驗數據獲取：所述經驗數據包括若干個額定電壓相同的樣本鉛酸蓄電池的開路電壓、質量和容量；

(2)容量估算模型的建立：用步驟(1)的開路電壓和質量作為輸入數據，容量作為輸出數據，采用麻雀搜索算法對BP神經網絡模型進行優化，建立容量估算模型；

(3)估算容量：將鉛酸蓄電池充滿電后靜置24小時，測量其開路電壓和質量，作為容量估算模型的輸入數據，容量估算模型的輸出值為估算容量。