CN110860061B - 一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法 - Google Patents
一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，为任意拓扑结构分散布置的电化学储能装置提供远近后备的灭火方法。具体步骤如下：首先在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀；接着将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成的拓扑节点进行编号并形成邻接矩阵，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值；然后获得具备有效灭火装置的节点集合和火情监测点集合，算出各电化学储能装置灭火设备的可能连接通路及距离；通过烟感和温感监视电化学储能装置，当出现火情时，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备技术领域，具体涉及一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法。
背景技术
电化学储能装置呈分散独立布置，电化学储能装置配备有独立的消防灭火装置。电化学储能装置灭火设备通常为气体灭火设备。气体灭火设备内所存的消防气体容量有限。若出现灭火设备拒动，或灭火设备有限的消防气体不能完成扑灭电化学储能装置的火情，则火情将失控蔓延。目前电化学储能装置仅采用设置超大裕量的方法防范以上风险。
本发明创新的提出在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀，将分散布置的各灭火装置连接成网络。通过将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成的拓扑节点进行编号并形成邻接矩阵，将各电化学储能装置灭火设备组网形成的选路动作问题转化为图论的路径选择问题，进而实现了策略的标准化了，并交给计算机完成，使得根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火的方法实现自动检测和控制。
本发明为任意拓扑结构分散布置的电化学储能装置提供了可靠的远近后备的灭火方法，为冷却和灭火等多功能动作提供技术支持，为保障电化学储能装置安全生产，可靠灭火提供了重要技术支持。此外，分散布置的电化学储能装置无需预留较大裕量的气瓶，各分散布置的灭火设备通过本专利实现了备用互济和协同灭火，进而降低了电化学储能装置灭火设备的造价成本。
发明内容
本发明提供一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀，接着将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成的拓扑节点进行编号并形成邻接矩阵，通过算出各电化学储能装置灭火设备的可能连接通路及距离，达到为任意拓扑结构分散布置的电化学储能装置提供了可靠的远近后备的灭火方法的目标。
一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，包括以下步骤：
(1)在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀；
(2)将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑节点进行编号，将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑结构T转化为邻接矩阵TT，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值qw；
(3)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE，算出节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离vect_Path；
(4)通过烟感和温感监视电化学储能装置，当烟感和温感探测到火情后，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火。
上述方法中，步骤(2)所述将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑节点进行编号，将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑结构T转化为邻接矩阵TT，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值，由以下步骤获得：
(2.1)从1开始对拓扑结构T中各节点依次不重复编号，并将相邻节点的编号分别存到的二维表B的第1列和第2列中，将两相邻节点间的距离存到二维表B的第3列中；
(2.2)将二维表B的第1～2列存到矩阵numSE中，将二维表B的第3列存到矩阵qw中；
(2.3)获取矩阵numSE的行数m和列数n；
(2.4)对矩阵numSE内所有元素取唯一值后形成矩阵netnodes，并获得矩阵netnodes的元素个数legsheetMatri；
(2.5)设矩阵sheetMatri是legsheetMatri×legsheetMatri的全零的稀疏矩阵；
(2.6)设i＝1；
(2.7)设j＝1；
(2.8)sheetMatri(numSE(i,j)，numSE(i,j+1))赋值为qw(i)；
(2.9)j的值加1，若j的值不大于n-1则转至执行第(2.8)步，否则转至执行第(2.10)步；
(2.10)i的值加1，若i的值不大于M则转至执行第(2.7)步，否则转至执行第(2.11)步；
(2.11)矩阵sheetMatri加上矩阵sheetMatri的转置，即获得邻接矩阵TT。
上述方法中，步骤(3)所述算出具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离，由以下步骤获得：
(3.1)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB的元素个数vectlenB，获得火情监测点集合gasboltE的元素个数vectlenE；
(3.2)设i＝1；
(3.3)设j＝1；
(3.4)当gasboltB(i)不等于gasboltE(j)时，使用图论深度优先搜索(DFS)算法找出邻接矩阵TT中节点gasboltB(i)到节点gasboltE(j)间所有可能的路径和距离矩阵tmppossiablePaths，将矩阵tmppossiablePaths与矩阵vect_Path进行合并，当gasboltB(i)等于gasboltE(j)时，执行(3.5)；
(3.5)j的值加1，若j的值不大于vectlenE则转至执行第(3.4)步，否则转至执行第(3.6)步；
(3.6)i的值加1，若i的值不大于vectlenB则转至执行(3.3)，否则转至执行(3.7)；
(3.7)则矩阵vect_Path则记录了具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离。
上述方法中，步骤(4)所述烟感和温感探测到火情后，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火，包括以下步骤：
(4.1)获得烟感和温感探测到火情的火情监测点节点编号selnode；
(4.2)从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode的各可能连接的路径及距离，并获取距离最长的连接通路，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，若灭火设备的灭火介质未用尽而烟感和温感探测到火情已消失，则关闭连接通路上的旁通电磁阀，若灭火设备的灭火介质用尽而烟感和温感探测到火情仍存在，则关闭连接通路上的旁通电磁阀，继续从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode的其他各可能连接的路径及距离，并获取其中距离最长的连接通路，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至烟感和温感探测到电化学储能装置已无火情。
灭火介质可为七氟丙烷、二氧化碳。
与现有技术相比，本发明填补了工程界的空白，具有以下优点和技术效果：
①本发明将各电化学储能装置灭火设备组网形成的选路动作问题转化为图论的路径选择问题，通过标准化方法实现计算机对灭火设备的自动检测和控制，为任意拓扑结构分散布置的电化学储能装置提供的选路策略，可靠的反复灭火或冷却/灭火模式切换动作，以及实现远近后备的方法；
②本发明在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀，规避了分散布置的电化学储能装置灭火设备消防气体不足或拒动情况下，以及电化学储能装置反复复燃灭火设备消防气体不足的情况下，独立灭火装置不能完成扑灭电化学储能装置的火情，火情将失控蔓延的风险。
③本发明通过标准化方法实现计算机对灭火设备的自动检测和控制，分散布置的电化学储能装置无需预留较大裕量的气瓶，各分散布置的灭火设备通过本专利实现了备用互济和协同灭火，进而降低了电化学储能装置灭火设备的造价成本。
附图说明
图1为本实例中一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法的流程图。
图2为本实例中联通管路和旁通电磁阀组成的拓扑结构图。
图3为本实例中不重复编号后形成的拓扑结构图，具备有效灭火装置的节点编号为9、10、11、12，火情监测点编号为1、4、6、8。
图4为本实例中不重复编号后形成的拓扑节点图，具备有效灭火装置的节点编号为9、10、11、12，火情监测点编号为1、4、6、8。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。
以下对某电池储能站为例进行说明。
结合图1流程，一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法包括以下步骤：
(1)在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀，形成以下所示拓扑结构图，图中红色为在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备基础上设置的联通管路和旁通电磁阀。
(2)将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑节点进行编号，将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑结构T转化为邻接矩阵TT，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值；
(2.1)如下图所示从1开始对拓扑结构T中各节点依次不重复编号，并将相邻节点的编号分别存到的表1所示二维表B的第1列和第2列中，将两相邻节点间的距离存到二维表B的第3列中；
表1
(2.2)将二维表B的第1～2列存到矩阵numSE中，
将二维表B的第3列存到矩阵qw中，
(2.3)获取矩阵numSE的行数m和列数n，m＝11，n＝2；
(2.4)对矩阵numSE内所有元素取唯一值后形成矩阵netnodes，
并获得矩阵netnodes的元素个数legsheetMatri，legsheetMatri＝12；
(2.5)设矩阵sheetMatri是12×12的全零的稀疏矩阵；
(2.6)设i＝1；
(2.7)设j＝1；
(2.8)sheetMatri(numSE(i,j)，numSE(i,j+1))赋值为qw(i)；
(2.9)j的值加1，若j的值不大于n-1则转至执行第(2.8)步，否则转至执行第(2.10)步；
(2.10)i的值加1，若i的值不大于M则转至执行第(2.7)步，否则转至执行第(2.11)步；
(2.11)矩阵sheetMatri与矩阵sheetMatri的转置相加，即获得邻接矩阵TT，矩阵TT为稀疏矩阵，以下各元素为数值为1的元素：TT(2,1)、TT(1,2)、TT(3,2)、TT(9,2)、TT(2,3)、TT(4,3)、TT(5,3)、TT(10,3)、TT(3,4)、TT(3,5)、TT(6,5)、TT(7,5)、TT(11,5)、TT(5,6)、TT(5,7)、TT(8,7)、TT(12,7)、TT(7,8)、TT(2,9)、TT(3,10)、TT(5,11)、TT(7,12)。
(3)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE，算出节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离vect_Path；
(3.1)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB＝[9,10,11,12]的元素个数vectlenB＝4，获得火情监测点集合gasboltE＝[1,4,6,8]的元素个数vectlenE＝4；
(3.2)设i＝1；
(3.3)设j＝1；
(3.4)当gasboltB(i)不等于gasboltE(j)时，使用图论深度优先搜索(DFS)算法找出邻接矩阵TT中节点gasboltB(i)到节点gasboltE(j)间所有可能的路径和距离矩阵tmppossiablePaths，将矩阵tmppossiablePaths与矩阵vect_Path进行合并，当gasboltB(i)等于gasboltE(j)时，执行(3.5)；
(3.5)j的值加1，若j的值不大于vectlenE则转至执行第(3.4)步，否则转至执行第(3.6)步；
(3.6)i的值加1，若i的值不大于vectlenB则转至执行(3.3)，否则转至执行(3.7)；
(3.7)则矩阵vect_Path则记录了节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离，
(4)通过烟感和温感监视电化学储能装置，当烟感和温感探测到火情后，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火。
(4.1)获得烟感和温感探测到火情的节点编号selnode＝4；
(4.2)从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode＝4的各可能连接的路径及距离
并获取距离最长的连接通路[12 7 53 4 0 0 0 0 0 0 0 4]，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，若灭火设备的灭火介质未用尽而烟感和温感探测到火情已消失，则关闭连接通路上的旁通电磁阀，若灭火设备的灭火介质用尽而烟感和温感探测到火情仍存在，则关闭连接通路上的旁通电磁阀，继续从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode的其他各可能连接的路径及距离
并获取其中距离最长的连接通路[9 2 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 3]或[11 5 3 4 0 0 0 0 0 0 0 0 3]，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至烟感和温感探测到电化学储能装置已无火情。
若同时存在两条最长的连接通路时，选择节点数大的优先，若同时存在两条最长的连接通路且节点数相同时，随机选择。
结论：
可见，本发明提供一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，用自动检测和控制的方式，为任意拓扑结构分散布置的电化学储能装置提供了可靠的反复灭火，或冷却/灭火模式切换动作，以及实现远近后备的方法。规避了分散布置的电化学储能装置灭火设备消防气体不足或拒动情况下，以及电化学储能装置反复复燃灭火设备消防气体不足的情况下，独立灭火装置不能完成扑灭电化学储能装置的火情，火情将失控蔓延的风险。各分散布置的灭火设备通过本专利实现了备用互济和协同灭火，进而降低了电化学储能装置灭火设备的造价成本。
Claims (5)
1.一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)在各分散布置的电化学储能装置的灭火设备上设置联通管路和旁通电磁阀；
(2)将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑节点进行编号，将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑结构T转化为邻接矩阵TT，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值qw；
(3)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE，算出节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离，得到矩阵vect_Path；
(4)通过烟感和温感监视电化学储能装置，当烟感和温感探测到火情后，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火。
2.根据权利要求1所述的一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，其特征在于，所述步骤(2)中将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑节点进行编号，将联通管路和各电化学储能装置灭火设备旁通电磁阀组成拓扑结构T转化为邻接矩阵TT，并将各节点间的距离存为邻接矩阵的权值，由以下步骤获得：
(2.1)从1开始对拓扑结构T中各节点依次不重复编号，并将相邻节点的编号分别存到的二维表B的第1列和第2列中，将两相邻节点间的距离存到二维表B的第3列中；
(2.2)将二维表B的第1～2列存到矩阵numSE中，将二维表B的第3列存到矩阵qw中；
(2.3)获取矩阵numSE的行数m和列数n；
(2.4)对矩阵numSE内所有元素取唯一值后形成矩阵netnodes，并获得矩阵netnodes的元素个数legsheetMatri；
(2.5)设矩阵sheetMatri是legsheetMatri×legsheetMatri的全零的稀疏矩阵；
(2.6)设i＝1；
(2.7)设j＝1；
(2.8)sheetMatri(numSE(i,j)，numSE(i,j+1))赋值为qw(i)；
(2.9)j的值加1，若j的值不大于n-1则转至执行第(2.8)步，否则转至执行第(2.10)步；
(2.10)i的值加1，若i的值不大于M则转至执行第(2.7)步，否则转至执行第(2.11)步；
(2.11)矩阵sheetMatri与矩阵sheetMatri的转置相加，即获得邻接矩阵TT。
3.根据权利要求1所述的一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，其特征在于，所述步骤(3)中算出具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离，由以下步骤获得：
(3.1)获得具备有效灭火装置的节点集合gasboltB的元素个数vectlenB，获得火情监测点集合gasboltE的元素个数vectlenE；
(3.2)设i＝1；
(3.3)设j＝1；
(3.4)当gasboltB(i)不等于gasboltE(j)时，使用图论深度优先搜索(DFS)算法找出邻接矩阵TT中节点gasboltB(i)到节点gasboltE(j)间所有可能的路径和距离矩阵tmppossiablePaths，将矩阵tmppossiablePaths与矩阵vect_Path进行合并，当gasboltB(i)等于gasboltE(j)时，执行(3.5)；
(3.5)j的值加1，若j的值不大于vectlenE则转至执行第(3.4)步，否则转至执行第(3.6)步；
(3.6)i的值加1，若i的值不大于vectlenB则转至执行(3.3)，否则转至执行(3.7)；
(3.7)则矩阵vect_Path则记录了具备有效灭火装置的节点集合gasboltB和火情监测点集合gasboltE的各可能连接的路径及距离。
4.根据权利要求1所述的一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，其特征在于，所述步骤(4)中烟感和温感探测到火情后，根据各电化学储能装置灭火设备的连接通路的距离，由远及近通过旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至电化学储能装置完全熄火，包括以下步骤：
(4.1)获得烟感和温感探测到火情的火情监测点节点编号selnode；
(4.2)从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode的各可能连接的路径及距离，并获取距离最长的连接通路，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，若灭火设备的灭火介质未用尽而烟感和温感探测到火情已消失，则关闭连接通路上的旁通电磁阀；若灭火设备的灭火介质用尽而烟感和温感探测到火情仍存在，则关闭连接通路上的旁通电磁阀，继续从矩阵vect_Path中获取终点为节点编号selnode的其他各可能连接的路径及距离，并获取其中距离最长的连接通路，开启连接通路上的旁通电磁阀控制灭火设备动作喷射灭火介质灭火，直至烟感和温感探测到电化学储能装置已无火情。
5.根据权利要求4所述一种用于电化学储能装置的分散布置协同灭火方法，其特征在灭火介质为七氟丙烷或二氧化碳。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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