CN105990834B - 一种电池储能电站的故障诊断与评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，包括：基于电池、变流装置、配电设备、通信系统的状态信息，分别构建电池故障诊断与评估模型、变流装置故障诊断与评估模型、配电设备故障诊断与评估模型、通信系统故障诊断与评估模型；基于电池、变流装置、配电设备、通信系统的故障诊断与评估模型，对电池储能电站中的电池、变流装置、配电设备、通信系统进行故障诊断和评估；建立电池储能电站故障诊断与评估模型，进行电池储能电站故障诊断与评估。本发明的方法根据电池储能电站的特点，采用分布式诊断与集中诊断相结合的方式，能够快速实现整个储能电站的电池储能电站故障诊断，找出故障点。

Description

一种电池储能电站的故障诊断与评估方法

技术领域：

本发明涉及电池储能电站领域，更具体涉及一种电池储能电站的故障诊断与评估方法。

背景技术：

目前，传统电站的故障诊断技术相对已经比较成熟，主要采用了:基于专家系统的诊断方法、基于人工神经网络的诊断方法、基于优化技术的诊断方法、基于Petri网络的诊断方法、基于粗糙集理论的诊断方法、基于模糊集理论的诊断方法、基于多代理系统的诊断方法。

能源结构低碳化正逐渐成为全世界能源可持续发展的目标，智能电网也成为当前电力系统发展的热点，储能系统作为其中的关键元素，引发业界对储能技术新一轮的追捧。电池储能电站作为一种新型电站，加入了变流器、电池的储能设备,整个电站的配电和通信系统也有别于传统电站；目前储能电站的故障诊断还采用传统电子的诊断模式，多是针对电站的主配电系统。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，能够快速实现整个储能电站的电池储能电站故障诊断，找出故障点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，包括：通过分布式诊断的分类处理法对电池储能电站进行故障诊断与评估。

本发明提供的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，所述分布式诊断的分类处理法包括：

建立电池储能电站中电池的故障诊断与评估模型、变流装置的故障诊断与评估模型、配电设备的故障诊断与评估模型和通信系统的故障诊断与评估模型；

初步对所述电池、变流装置、配电设备和通信系统进行故障诊断和评估；

建立电池储能电站故障诊断与评估模型，进行电池储能电站故障诊断与评估。

本发明提供的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，通过所述电池、变流装置、配电设备和通信系统的各自运行特性和状态信息建立各自的故障诊断与评估模型。

本发明提供的另一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，建立所述电池故障诊断与评估模型包括：

设定所述电池中的电池单体特性信息阈值；

设定所述电池中的电池组特性信息阈值；

设定所述电池中的电池系统特性信息阈值；

对所述各个阈值进行故障诊断算法处理，建立所述电池故障诊断与评估模型。

本发明提供的再一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，建立所述变流装置的故障诊断与评估模型包括：

通过对所述变流装置的运行信息、告警信息、开关信息、保护信息和控制信息进行诊断算法处理，搭建变流装置故障诊断与评估模型。

本发明提供的又一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，建立所述配电设备的故障诊断与评估模型包括：

通过对配电设备的储能单元的变压器信息、配单柜信息和开关信息进行诊断算法处理，搭建配电设备故障诊断与评估模型。

本发明提供的又一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，建立所述通信系统的故障诊断与评估模型包括：

通过对通信系统的通信硬件设备信息、网络状态信息和监控设备状态信息进行诊断算法处理，搭建通信系统故障诊断与评估模型。

本发明提供的又一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，所述电池、变流装置、配电设备和通信系统的故障诊断和评估通过对各自的模型进行诊断处理确定。

本发明提供的又一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，所述电池储能电站故障诊断与评估模型通过所述电池的故障诊断与评估模型、变流装置的故障诊断与评估模型、配电设备的故障诊断与评估模型和通信系统的故障诊断与评估模型间的关联建立。

本发明提供的又一优选的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，根据所述电池储能电站故障诊断与评估模型对所述电池储能电站进行故障诊断和评估。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明提供的技术方案它根据电池储能电站的特点，采用分布式诊断与集中诊断相结合的方式，能够快速实现整个储能电站的电池储能电站故障诊断，找出故障点；

2、本发明提供的技术方案能够保证储能电站的安全运行；

3、本发明提供的技术方案使得储能电站更加迎合了现代能源结构低碳化的趋势，绿色环保；

4、本发明提供的技术方案能够更有效地减少电能的浪费，改善电能的质量。

附图说明

图1为本发明提供的技术方案的储能电站故障诊断与评估系统结构图；

图2为本发明提供的技术方案的电池系统故障诊断与评估结构和流程图；

图3为本发明提供的技术方案的变流装置故障诊断与评估结构和流程图；

图4为本发明提供的技术方案的配电系统故障诊断与评估结构和流程图；

图5为本发明提供的技术方案的通信系统故障诊断与评估结构和流程图；

图6为本发明提供的技术方案的储能电站综合故障诊断与评估系统流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-6所示，本例的发明一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，包括：

步骤一：基于电池、变流装置、配电设备、通信系统的状态信息，分别构建电池故障诊断与评估模型、变流装置故障诊断与评估模型、配电设备故障诊断与评估模型、通信系统故障诊断与评估模型；

储能电站电池系统拓扑结构复杂，单体电池通过串并联成组，电池组在通过串并联组成电池系统，在实际运行过程中，需要对电池系统、电池组、电池单体都进行故障诊断与评估，确保系统的安全运行。

通过对电池的单体信息(电压、电流、温度)、成组信息(电压、电流、温度、容量、SOC、SOH)等影响电池特性的关键信息设定合理阈值，基于阈值进行故障诊断算法处理，搭建电池故障诊断与评估模型；

储能电站变流装置是储能电站实现调节功能的工具，在实际运行能够实现交流系统与直流系统的能量双向流动。通过对变流装置的运行信息、断路器、保护与控制功能等进行故障诊断与评估处理，搭建变流装置故障诊断与评估模型；

储能电站由不同的储能单元组成，每个储能单元都由变压器和配电系统；通过对变压器信息和配电开关等信息进行处理，搭建配电系统故障诊断与评估模型；

储能电站由于加入了电池和变流装置，通信系统拓扑结构复杂；通过组网设备、网络结构、网络配置信息、实时运行信息进行信息处理，搭建通信系统故障诊断与评估模型；

步骤二：基于电池、变流装置、配电设备、通信系统的故障诊断与评估模型，初步对电池储能电站中的电池、变流装置、配电设备、通信系统进行故障诊断和评估；

(2-1)基于电池故障诊断与评估模型，对电池系统、电池组和电池单体的运行信息、实际状态进行诊断处理，实现电池系统的故障诊断与评估；

电池系统通过BMS系统对电池单体、电池组及电池系统状态进行监测，通过对监测的实时信息进行诊断分析，实现故障诊断与保护功能；

电池系统的故障诊断包括告警信息和故障信息；

通过对电池单体电压、温度监测信息进行诊断分析，设定由厂家推荐的保护阈值，当出现单体电压过高/过低、温度过高/过低的情况时及时告警，依据储能电池系统的单体电压运行上下限，设置分级告警。

单体电池的告警信息主要包括：单体过压、单体欠压、单体过温、单体低温；

通过对电池组和电池系统的电压、电流、温度和SOC监测信息进行诊断分析处理，设定相关的保护阈值，当出现电池组及电池系统的电压过高/过低、电流过大、温度过高/过低、SOC过高/过低的情况时及时告警；

电池组及电池系统的告警信息主要包括：充电过流、放电过流、压差多大、温差过压、绝缘过压、SOC过低、SOC过高、电芯温度和电压极限告警；

电池系统具有测量电压、温度、电流的元器件及其通讯管理单元，需要对这些元器件和通讯管理单元进行监测，避免出现测量和通讯故障。

电池系统的故障信息主要包括：BMS故障、电路故障、通信故障、继电器故障、测量故障、散热风扇故障等；

(2-2)基于变流装置故障诊断与评估模型，对变流装置的运行信息、告警信息等进行诊断处理，实现变流装置的故障诊断与评估；

储能变流器故障诊断：储能变流器一方面通过对自身系统的关键量进行检测，另一方面接收电池系统送来的故障信号，实现故障诊断与保护功能；

储能变流器的自身故障诊断：通过对系统交流侧、直流侧电压、电流等电能质量参量进行监测，实现变流器系统过压、欠压、过载，变流器交流侧过压、过流、过频、电压不平衡，直流侧的过压、过流等故障的诊断；

通过对变流器中的硬件(电抗器、功率模块、接触器、散热器等)进行监测，实现变流器电抗器和散热器过温、功率模块过载、接触器变位等告警和故障的诊断；

通过对电池系统的重要告警信号进行信息交互，当电池系统发生故障告警时，在变流器侧实现对电池系统的保护，这些主要的告警信号包括电池充电电流过大、电池温度过高(过低)、单体电池欠压(过压)等重要信息；

为确保储能系统安全高效的运行，需要对一些故障信号进行分级告警处理，对不同级别的告警信号应采取不同的保护措施，主要包括：交流侧和电池侧的I段过流和II段过流故障，直流侧的I段过压和II压故障信息。

(2-3)基于配电系统故障诊断与评估模型，对储能电站配电装置的状态信息、开关信息等进行诊断处理，实现配电系统的故障诊断与评估；

对配电系统开关信号、状态信息进行实时监测；

当开关量发生变化时，会产生开关变位告警；

对配电系统电压、电流信息进行监测诊断，依据国标为判定标准，当电压、电流产生异常情况时，产生异常告警，并记录异常事件；

(2-4)基于通信系统故障诊断与评估模型，对储能电站通信系统的网络通信状态、硬件通信设备状态等进行诊断处理，实现通信系统的故障诊断与评估；

对储能电站的网络通信信号、硬件设备通信状态进行实时监测；

储能电站监控系统与设备间的通信信号实时监测，当某一设备与监控系统无通信信号时，及时产生通讯故障信号；

步骤三：建立电池储能电站故障诊断与评估模型，进行电池储能电站故障诊断与评估。

通过对储能电站的电池、变流装置、配电系统、通信系统的状态信息进行诊断处理，基于电池、变流装置、配电设备、通信系统的故障诊断与评估模型，建立它们之间的关联关系；通过储能电站故障诊断与评估模型，实现储能电站的故障诊断与评估。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，其特征在于：包括：通过分布式诊断的分类处理法对电池储能电站进行故障诊断与评估；

所述分布式诊断的分类处理法包括：

建立电池储能电站中电池的故障诊断与评估模型、变流装置的故障诊断与评估模型、配电设备的故障诊断与评估模型和通信系统的故障诊断与评估模型；

初步对所述电池、变流装置、配电设备和通信系统进行故障诊断和评估；

建立电池储能电站故障诊断与评估模型，进行电池储能电站故障诊断与评估；

通过所述电池、变流装置、配电设备和通信系统的各自运行特性和状态信息建立各自的故障诊断与评估模型；

建立所述变流装置的故障诊断与评估模型包括：

通过对所述变流装置的运行信息、告警信息、开关信息、保护信息和控制信息进行诊断算法处理，搭建变流装置故障诊断与评估模型；

建立所述配电设备的故障诊断与评估模型包括：

通过对配电设备的储能单元的变压器信息、配单柜信息和开关信息进行诊断算法处理，搭建配电设备故障诊断与评估模型；

建立所述通信系统的故障诊断与评估模型包括：

通过对通信系统的通信硬件设备信息、网络状态信息和监控设备状态信息进行诊断算法处理，搭建通信系统故障诊断与评估模型；

所述电池、变流装置、配电设备和通信系统的故障诊断和评估通过对各自的模型进行诊断处理确定；

所述电池储能电站故障诊断与评估模型通过所述电池的故障诊断与评估模型、变流装置的故障诊断与评估模型、配电设备的故障诊断与评估模型和通信系统的故障诊断与评估模型间的关联建立。

2.如权利要求1所述的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，其特征在于：建立所述电池故障诊断与评估模型包括：

设定所述电池中的电池单体特性信息阈值；

设定所述电池中的电池组特性信息阈值；

设定所述电池中的电池系统特性信息阈值；

对所述各个阈值进行故障诊断算法处理，建立所述电池故障诊断与评估模型。

3.如权利要求1所述的一种电池储能电站的故障诊断与评估方法，其特征在于：根据所述电池储能电站故障诊断与评估模型对所述电池储能电站进行故障诊断和评估。