一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统，包括以下步骤：用于采集电池保护板组串充电电流的充电电流采集模块；基于样本熵和标准差建立电池充电电气隐患检测判据的隐患参数计算模块，并得到电气安全隐患测度值M；通过两级阈值状况来对电池充电电气隐患故障类型进行判断的阈值判断模块。本发明专利技术有效地对充电电气安全隐患进行检测，避免了断路器不动作或者误判带来的不利后果，具有良好的准确性及可靠性，对电动自行车充电系统进行实时监控，保证电网供电可靠性，对解决电动自行车充电系统电气火灾预警、促进我国电池产业发展具有重要意义。产业发展具有重要意义。产业发展具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统


[0001]本专利技术涉及充电安全检测
，尤其涉及一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统。

技术介绍

[0002]电动自行车充电通常散布在大棚、墙角或楼道等地，其直流电池分布杂乱且贴近易燃物，如果存在电气安全隐患则容易引起火灾。电动自行车充电安全隐患主要由电池容量下降、充电器老化和充电电压不稳定等情况引起。随着电动自行车充电安装规模的扩大，由电动自行车充电引起的火灾问题日益严重。为此，美国国家电气规范(national electrical code，NEC)规定电动汽车充电系统需安装电气火灾报警器。
[0003]目前，针对电动自行车电池充电电气安全隐患检测，国内外研究主要包括：建立充电电气安全隐患模型，基于多分辨率小波变换，提取时频特征并制定混合判据；利用小波包分析电弧特征并构建时频特征平面对充电电气安全隐患进行检测；采用EEMD分解和模糊熵相结合的方法对充电电气安全隐患特征进行提取，最后利用FCM算法实现充电电气安全隐患检测。上述研究主要通过小波变换或经验模态分解获取充电电气安全隐患特征，需要复杂的信号处理算法和数百kHz的信号采样率，对硬件要求高，超出一般DSP的采样能力。
[0004]电动自行车电池充电系统可能发生电气火灾，电气安全隐患因与回路串联，不会产生过电流，保护断路器不易动作，电气安全隐患如不能及时检测和消除，其持续存在则会容易引发火灾事故。因此，如何更好地检测到电动自行车电池充电电气安全隐患，对解决电动自行车电池充电、促进我国电池产业发展具有重要意义。
[0005]为此，提供了一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所述的一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法和系统，解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术所述的一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法，包括以下步骤：用于采集电池保护板组串充电电流的充电电流采集模块；基于样本熵和标准差建立电池充电电气隐患检测判据的隐患参数计算模块，并得到电气安全隐患测度值M；通过两级阈值状况来对电池充电电气隐患故障类型进行判断的阈值判断模块。
[0009]优选的，所述充电电流采集模块通过电气火灾隐患的高频特性来采集电池保护板组串输入充电电流；利用所述电池保护板实时采集组串输入端滤波电容支路。
[0010]优选的，所述样本熵为由N个数据组成的时间序列，包括以下计算步骤：按序号组成一组m维的向量序列，并建立向量表达式，所述向量表达式用于表示从i点开始的m个连续x值，所述向量表达式为：
[0011]X
m
(i)＝{x(i)，x(i+1)，
…
，x(i+m
‑
1)}，
[0012]式中，i∈[1 N
‑
m+1]；
[0013]定义向量X
m
(i)与X
m
(j)之间的距离为d，所述d为两者对应元素中最大差值的绝对值，建立绝对值表达式：
[0014]d[X
m
(i)，X
m
(j)]＝max
k＝0
，
…
，
m
‑1(|x(i+k)
‑
x(j+k)|)；
[0015]设阈值为r，统计X
m
(i)与X
m
(j)之间距离小于等于r的j(1≤j≤N
‑
m，j≠i)数目，并记作B
i
，对于N
‑
m≥1，则建立表达式：
[0016][0017]建立B
m
(r)表达式：
[0018][0019]式中，B
m
(r)为两个序列在相似容限r下匹配m个点的概率；
[0020]增加维数至m+1，则有以下表达式：
[0021][0022][0023]式中，B
m+1
(r)为两个序列匹配m+1个点的概率，当N为有限值时，计算样本熵为：
[0024][0025]所述样本熵的大小与参数m、r的取值有关，取m＝2，r＝(0.1～0.25)SD，所述SD为时间序列x(n)的标准差；
[0026]建立电气安全隐患测度值表达式：
[0027]M＝SampEn
x
×
SD；
[0028]式中，sampEn
x
为样本熵。
[0029]优选的，所述阈值判断模块通过两级阈值来判定电池充电电气隐患的类型，所述隐患类型包括可恢复故障与不可恢复故障；通过建立C
R
表达式作为隐患检测的判定依据，则所述C
R
表达式为：
[0030]C
R
≥ε，
[0031]式中，ε为整定阈值；
[0032]通过建立ε
I
表达式与ε
II
表达式，求得电池充电电气安全隐患检测判据，并用ε0表示，则所述ε
I
表达式与ε
II
表达式分别为：
[0033]ε
I
＝k1ε0，
[0034]ε
II
＝k2ε0，
[0035]式中，k1和k2为可靠系数，取k1＝2.0，k2＝4.0。
[0036]优选的，通过两级阈值判定电池充电电气隐患的类型包括以下步骤：
[0037]当电气安全隐患测度值M小于第一阈值ε
I
时，则表明电池充电不存在电气隐患；当电气安全隐患测度值M大于等于阈值ε
I
时，则进行所述绝对值表达式计算；
[0038]当电气安全隐患测度值M大于第二阈值ε
II
时，若表明电池充电存在电气隐患，电池保护板退出故障组串并经通信系统发出报警；当时，则进行所述表达式计算；
[0039]电池保护板断开故障组串后延时固定时间，并再次投入故障组串；
[0040]当检测到组串无压时，表明组串回路存在不可恢复故障，则无法投入组串；当检测到组串有压时，可投入组串，控制直流电流从零缓慢增大；
[0041]当检测到电气安全隐患测度值M大于第二阈值ε
II
时，则确认组串存在电气隐患，电池保护板再次退出故障组串并经通信系统发出报警信息；
[0042]当检测到电气安全隐患测度值时，则系统继续运行，进行所述向量表达式运算。
[0043]本专利技术所述的一种电动自行车组串式充电隐患的检测系统，包括：第一单元，用于采集电池保护板组串充电电流的充电电流采集模块；
[0044]第二单元，基于样本熵和标准差建立电池充电电气隐患检测判据的隐患参数计算模块，并得到电气安全隐患测度值M；
[0045]第三单元，通过两级阈值状况来对电池充电电气隐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：用于采集电池保护板组串充电电流的充电电流采集模块；基于样本熵和标准差建立电池充电电气隐患检测判据的隐患参数计算模块，并得到电气安全隐患测度值M；通过两级阈值状况来对电池充电电气隐患故障类型进行判断的阈值判断模块。2.根据权利要求1所述的一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法，其特征在于，所述充电电流采集模块通过电气火灾隐患的高频特性来采集电池保护板组串输入充电电流；利用所述电池保护板实时采集组串输入端滤波电容支路。3.根据权利要求1所述的一种电动自行车组串式充电隐患的检测方法，其特征在于，所述样本熵为由N个数据组成的时间序列，包括以下计算步骤：按序号组成一组m维的向量序列，并建立向量表达式，所述向量表达式用于表示从i点开始的m个连续x值，所述向量表达式为：X
m
(i)＝{x(i)，x(i+1)，
…
，x(i+m
‑
1)}，式中，i∈[1 N
‑
m+1]；定义向量X
m
(i)与X
m
(j)之间的距离为d，所述d为两者对应元素中最大差值的绝对值，建立绝对值表达式：d[X
m
(i)，X
m
(j)]＝max
k＝0，...，m
‑1(|x(i+k)
‑
x(j+k)|)；设阈值为r，统计X
m
(i)与X
m
(j)之间距离小于等于r的j(1≤j≤N
‑
m，j≠i)数目，并记作B
i
，对于N
‑
m≥1，则建立表达式：建立B
m
(r)表达式：式中，B
m
(r)为两个序列在相似容限r下匹配m个点的概率；增加维数至m+1，则有以下表达式：增加维数至m+1，则有以下表达式：式中，B
m+1
(r)为两个序列匹配m+1个点的概率，当N为有限值时，计算样本熵为：所述样本熵的大小与参数m、r的取值有关，取m＝2，r＝(0.1～0.25)SD，所述SD为时间序列x(n)的标准差；建立电气安全隐患测度值表达式：M＝SampEn
x
×
SD；式中，samp...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭敏，吴宁，肖静，韩帅，陈卫东，郭小璇，卢健斌，阮诗雅，龚文兰，吴晓锐，姚知洋，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：