CN111934332B - 一种基于云边协同的储能电站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于云边协同的储能电站系统，包括：电池管理系统用于对储能电站的储能电池进行管理；边缘计算系统用于采集数据；云服务器用于从边缘计算系统获取储能系统的历史数据，并生成诊断结果；能量管理系统用于从边缘计算系统获取云服务器的最新边缘算法和诊断结果，并生成控制指令；自动控制系统用于获取控制指令，并将控制指令发送到电池管理系统、自动控制系统对储能电池进行控制；智能检测系统根据云端诊断结果，进行故障检测，并将检测结果发送到云服务器。本发明通过边缘侧计算与云端计算相结合的方式，对储能电池进行诊断并生成诊断结果，并对储能电池进行快速故障检测。

Description

一种基于云边协同的储能电站系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于云边协同的储能电站系统。
背景技术
储能电站事故频发，安全已成为储能产业发展的瓶颈，因此，快速诊断实现安全预警、电池全生命周期管理实现电池状态的预测、预防的需求迫切。
现有一些储能监控主要依靠就地系统，数据本地存储，不能给故障诊断、机理分析、预警的算法提供大数据支持。现有还有一些储能监控依靠云服务器进行故障诊断，但是由于储能电站数据量大，数据传输到云服务器需要较长时间，因此故障诊断往往不够及时。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种基于云边协同的储能电站系统。
一种基于云边协同的储能电站系统，包括设置在边缘侧的电池管理系统、边缘计算系统、能量管理系统、自动控制系统、智能检测系统以及设置在云端的云服务器；
所述电池管理系统用于对储能电站的储能电池进行管理；
所述边缘计算系统用于采集来自于电池管理系统、自动控制系统、能量管理系统的数据，同时进行数据清洗、预处理，并根据云服务器下发的边缘算法进行快速计算响应；
所述云服务器用于从边缘计算系统获取储能系统的历史数据，并基于大数据结合人工智能算法对储能电池进行诊断并生成诊断结果，同时更新边缘算法并下发；
所述能量管理系统用于从边缘计算系统获取云服务器的最新边缘算法和诊断结果，并生成控制指令；
所述自动控制系统用于从能量管理系统获取控制指令，并将控制指令发送到电池管理系统、自动控制系统对储能电池进行控制；
所述智能检测系统用于根据云端诊断结果，针对性地对问题电池进行线下故障检测，并将检测结果发送到云服务器，实现算法的验证与模型的训练。
优选的，所述云服务器从边缘计算系统获取储能电池的数据，并根据储能电池的数据计算储能电池的衰退值，根据衰退值所处的设定阈值区间生成诊断结果。
优选的，所述云服务器还用于根据储能电池的数据对智能检测系统的检测结果进行验证。
优选的，所述智能检测系统获取储能电池的输出电压，当输出电压大于设定最大电压阈值或小于设定最低电压阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
优选的，所述智能检测系统获取储能电池的输出电流，当输出电流大于设定最大电流阈值或小于设定最低电流阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
优选的，所述储能电池与电池管理系统或自动控制系统或智能检测系统通过有线通讯或无线通讯的方式连接。
优选的，所述云服务器与边缘计算系统或能量管理系统或智能检测系统通过或无线通讯的方式连接。
优选的，所述有线通讯连接方式包括RS485有线通讯、RS232有线通讯、modbusTCP、IEC61850中的一种或多种。
优选的，所述无线通讯连接方式包括低频无线通讯系统、ZigBee通讯系统、WIFI通讯系统、蓝牙通讯系统、3G通讯系统、4G通讯系统、5G通讯系统中的一种或多种。
本发明的有益效果：在储能电站边缘侧设置电池管理系统、能量管理系统、自动控制系统、智能检测系统、边缘计算系统，在云端设置云服务器，通过边缘侧计算与云端计算相结合的方式，对储能电池进行全生命周期管理并预测电池状态，同时对储能电池进行快速故障检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明一实施例一种基于云边协同的储能电站系统的框架示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的基本思想是在储能电站边缘侧设置电池管理系统、能量管理系统、自动控制系统、智能检测系统、边缘计算系统，在云端设置云服务器，通过边缘侧计算与云端计算相结合的方式，对储能电池进行全生命周期管理并预测电池状态，同时对储能电池进行快速故障检测。
基于以上思想，本发明提出了一种基于云边协同的储能电站系统，该方法智能解合环操作系统实现，如图1所示，包括：一种基于云边协同的储能电站系统，包括：设置在边缘侧的电池管理系统，用于对储能电站的储能电池进行管理；设置在边缘侧的边缘计算系统，用于采集来自于电池管理系统、自动控制系统、能量管理系统的数据，同时进行数据清洗、预处理，并根据云端下发的边缘算法进行快速计算响应；设置在云端的云服务器，用于从边缘计算系统获取储能系统的历史数据，并基于大数据结合人工智能算法对储能电池进行诊断并生成诊断结果，同时更新边缘算法并下发；设置在边缘侧的能量管理系统，用于从边缘计算系统获取云服务器的最新边缘算法和诊断结果，并生成控制指令；设置在边缘侧的自动控制系统，用于从能量管理系统获取控制指令，并将控制指令发送到电池管理系统、自动控制系统对储能电池进行控制；设置在边缘侧的智能检测系统，根据云端诊断结果，针对性地对问题电池进行线下故障检测，并将检测结果发送到云服务器，实现算法的验证与模型的训练。
边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的分布式开放平台，就近提供边缘计算服务，满足应用的实时性和数据保护等方面的需求。
电池管理系统(Battery Management System,BMS)是由电子电路设备构成的实时监测系统，有效地监测电池电压、电池电流、电池簇绝缘状态、电池SOC、电池模组及单体状态(电压、电流、温度、SOC等)，对电池簇充、放电过程进行安全管理，对可能出现的故障进行报警和应急保护处理，对电池模块及电池簇的运行进行安全和优化控制，保证电池安全、可靠、稳定的运行。
能量管理系统(Energy Management System，EMS)是通过分层分布式系统体系结构，对现场储能电池的数据进行采集，形成监控和分析为主的能源管理平台。能量管理系统能够对能源信息进行完整的采集、存储、管理，并且可以对能源数据进行分析、处理和加工，使能源调度人员和专业能源管理人员可实时掌握系统状态，经过系统的合理调整，确保系统运行最佳状态。
自动控制系统(PCS)是指用一些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制，使储能电池在受到外界干扰(扰动)的影响而偏离正常状态时，能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生产，大多数是连续性生产，各设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地波动，偏离了正常的工艺条件，当然自动调节是指不需要人的直接参与。
在一些实施例中，云服务器从边缘计算系统获取储能电池的数据，并根据储能电池的数据计算储能电池的衰退值，根据衰退值所处的设定阈值区间生成诊断结果。
云服务器对储能电池的诊断主要是储能电池使用寿命的预计，通常情况下储能电池的衰退值为使用寿命预计的主要依据。首先从边缘计算系统获取储能电池的历史数据，包括储能电池的放电时间、放电功率等，根据历史数据计算储能电池的衰退值，不同的设定阈值区间对应储能电池不同的使用寿命，因此根据根据衰退值所处的设定阈值区间生成诊断结果。
为了保证智能检测系统对储能电池检测的准确性，在一些实施例中，云服务器还用于根据储能电池的数据对智能检测系统的检测结果进行验证。当云服务器验证通过时，则公布检测结果，若验证不通过，则进行再次验证。
在一些实施例中，智能检测系统获取储能电池的输出电压，当输出电压大于设定最大电压阈值或小于设定最低电压阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
在一些实施例中，智能检测系统获取储能电池的输出电流，当输出电流大于设定最大电流阈值或小于设定最低电流阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
根据储能电池的输出电压和输出电流可以对储能电池的大多数故障进行检测，当检测到储能电池输出的电压或者电流异常时，则判断对应的储能电池发生故障。
在一些实施例中，储能电池与电池管理系统或自动控制系统或智能检测系统通过有线通讯或无线通讯的方式连接。
在一些实施例中，云服务器与边缘计算系统或能量管理系统或智能检测系统通过或无线通讯的方式连接。
其中，有线通讯连接方式包括RS485有线通讯、RS232有线通讯等、modbusTCP、IEC61850等。
其中，无线通讯连接方式包括低频无线通讯系统、ZigBee通讯系统、WIFI通讯系统、蓝牙通讯系统、3G通讯系统、4G通讯系统、5G通讯系统中的一种或多种等。
本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，包括设置在边缘侧的电池管理系统、边缘计算系统、能量管理系统、自动控制系统、智能检测系统以及设置在云端的云服务器；
所述电池管理系统用于对储能电站的储能电池进行管理；
所述边缘计算系统用于采集来自于电池管理系统、自动控制系统、能量管理系统的数据，同时进行数据清洗、预处理，并根据云服务器下发的边缘算法进行快速计算响应；
所述云服务器用于从边缘计算系统获取储能系统的历史数据，并基于大数据结合人工智能算法对储能电池进行诊断并生成诊断结果，同时更新边缘算法并下发；
所述能量管理系统用于从边缘计算系统获取云服务器的最新边缘算法和诊断结果，并生成控制指令；
所述自动控制系统用于从能量管理系统获取控制指令，并将控制指令发送到电池管理系统、自动控制系统对储能电池进行控制；
所述智能检测系统用于根据云端诊断结果，针对性地对问题电池进行线下故障检测，并将检测结果发送到云服务器，实现算法的验证与模型的训练。
2.根据权利要求1所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述云服务器从边缘计算系统获取储能电池的数据，并根据储能电池的数据计算储能电池的衰退值，根据衰退值所处的设定阈值区间生成诊断结果。
3.根据权利要求1所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述云服务器还用于根据储能电池的数据对智能检测系统的检测结果进行验证。
4.根据权利要求1所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述智能检测系统获取储能电池的输出电压，当输出电压大于设定最大电压阈值或小于设定最低电压阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
5.根据权利要求1所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述智能检测系统获取储能电池的输出电流，当输出电流大于设定最大电流阈值或小于设定最低电流阈值时，则判断对应的储能电池发生故障。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述储能电池与电池管理系统或自动控制系统或智能检测系统通过有线通讯或无线通讯的方式连接。
7.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，
所述云服务器与边缘计算系统或能量管理系统或智能检测系统通过或无线通讯的方式连接。
8.根据权利要求6所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，所述有线通讯连接方式包括RS485有线通讯、RS232有线通讯、modbusTCP、IEC61850中的一种或多种。
9.根据权利要求6所述的一种基于云边协同的储能电站系统，其特征在于，所述无线通讯连接方式包括低频无线通讯系统、ZigBee通讯系统、WIFI通讯系统、蓝牙通讯系统、3G通讯系统、4G通讯系统、5G通讯系统中的一种或多种。
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