CN114545281A - 一种储能电站状态监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种储能电站状态监测方法及系统，其方法包括：按照第一采样率、第二采样率和第三采样率分别采集储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数和第三实时性能参数，判断所述第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求，若是，则基于分析结果生成第一报警信息，判断所述第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求，若是，则基于校验结果生成第二报警信息，判断所述第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求，若是，则基于监测结果生成第三报警信息。本申请具有更好地跟踪储能电站的健康状态的效果。

Description

一种储能电站状态监测方法及系统

技术领域

本申请涉及电化学储能技术领域，尤其涉及一种储能电站状态监测方法及系统。

背景技术

最近几年，国内外电化学储能迅猛发展，与之相关的火灾等重大事故也迅速增加，迫切需要使用一些监测手段来对其加强状态监测和健康管理；储能系统存在大量同样的部件和同类测点，以电柜为例，1个电柜包含16个电箱，每个电箱包含14个电芯。也就是说一个电柜包含224个电芯，224个电芯电压测点，若干个温度测点和1个电流测点。

相关技术中，储能系统的电池管理系统BMS的电柜层级通常会进行电芯温度的高低温和温差报警、电芯单体的高低压和压差报警、系统高压低压报警、充放电电流过大报警、SOC过低报警、均衡异常报警以及内侧、累加和压差等报警，这些报警方式主要是基于关键测量量的固定阈值作为依据执行报警操作。

针对上述相关技术，发明人认为，相关技术中仅采用一种报警方式对储能电站的健康状态进行监测，且该报警方式不能较早的对储能电站的健康状态进行跟踪与预警，而当发生警报时，往往是问题已经比较严重了，留给工作人员处理的时间裕度很小。

发明内容

为了更好地跟踪储能电站的健康状态，本申请提供一种储能电站状态监测方法及系统。

一种储能电站状态监测方法，包括：

按照第一采样率、第二采样率和第三采样率分别采集储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数和第三实时性能参数，其中，所述第一采样率小于所述第二采样率，所述第二采样率小于所述第三采样率，所述第一实时性能参数包括多个相关联的实时性能参数，所述第二实时性能参数包括所述储能系统中同类型的多个测点的实时性能参数；

基于所述第一实时性能参数对所述储能系统的性能进行长期劣化趋势分析，判断所述第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求，若是，则基于分析结果生成第一报警信息；

基于所述第二实时性能参数对所述储能系统中同类型测点进行参数一致性校验，判断所述第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求，若是，则基于校验结果生成第二报警信息；

基于所述第三实时性能参数对所述储能系统中所有测点进行固定阈值监测，判断所述第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求，若是，则基于监测结果生成第三报警信息。

通过采用上述技术方案，能有助于提前发现储能系统潜在故障的早期征兆，给工作人员提供更多处理时间，也有助于工作人员可以根据报警信息的严重程度优先处理较为严重的报警信息；同时，采用多重报警系统，也能加强对储能系统的检测，从而有助于更好地跟踪储能电站的健康状态。

可选的，所述判断所述第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求的具体步骤包括：

获取测点历史数据，基于所述历史数据建立状态矩阵模型；

基于所述测点实时值与所述状态矩阵模型计算测点估计值；

获取所述测点实时值与所述测点估计值的残差值的绝对值；

将所述残差值的绝对值与预设的第一阈值相比较分析，并生成分析结果；

若所述分析结果为所述述残差值绝对值大于或等于所述第一阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第一警报要求。

通过采用上述技术方案，计算得到测点实时值和测点估计值的残差值的绝对值，再将该绝对值与预设的第一阈值相比较，从而判断该实时性能参数是否满足第一警报要求。

可选的，所述判断所述第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求的具体步骤包括：

获取同类型测点的中位数；

分别获取每个所述测点与所述中位数之间的偏离值；

将所述偏离值与预设的第二阈值进行一致性校验，并生成校验结果；

若所述校验结果为所述偏离值大于或等于所述第二阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第二警报要求。

通过采用上述技术方案，计算得到每个测点与中位数之间的偏离值，再将该偏离值与预设的第二阈值相比较，从而判断该实时性能参数是否满足第二警报要求。

可选的，所述判断所述第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求的具体步骤包括：

所述原始采集量数值与预设的第三阈值相比较，并生成监测结果；

若所述监测结果为所述原始采集量数值大于或等于所述第三阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第三警报要求。

通过采用上述技术方案，将原始采集量数值与第三阈值相比较，从而判断该实时性能参数是否满足第三警报要求。

可选的，所述第一实时性能参数包括范围参数，生成所述第一报警信息的具体步骤包括：

基于所述第一实时性能参数，向第一客户端发送所述第一报警信息，所述第一客户端与所述范围参数相匹配。

通过采用上述技术方案，当实时性能参数满足第一警报要求时，控制器向第一客户端发送第一报警信息。

可选的，所述生成所述第二报警信息的具体步骤包括：

基于所述第二实时性能参数，向第一客户端和第二客户端发送第二报警信息，所述第二客户端与所述第一客户端相匹配。

通过采用上述技术方案，当实时性能参数满足第二警报要求时，控制器向第一客户端和第二客户端发送第二报警信息。

可选的，所述生成所述第三报警信息的具体步骤包括：

基于所述第三实时性能参数，向第一客户端、第二客户端和第三客户端发送第三报警信息，所述第三客户端与所述第二客户端相匹配。

通过采用上述技术方案，当实时性能参数满足第三警报要求时，控制器向第一客户端、第二客户端和第三客户端发送第三报警信息。

一种储能电站状态监测系统，包括：

控制系统和客户端系统；

所述控制系统用于：

分别获取储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数以及第三实时性能参数；

判断第一性能参数是否满足预设的第一警报要求、第二性能参数是否满足预设的第二警报要求以及第三性能参数是否满足预设的第三警报要求；

以及向客户端系统发送报警信息；

所述客户端系统用于接收所述控制系统发送的报警信息。

通过采用上述技术方案，向与各报警要求相匹配的客户端系统发送对应报警信息，不仅有助于提前发现储能系统中潜在的故障征兆，给工作人员提供更多处理时间；也能加强对储能系统的检测，从而有助于更好地跟踪储能电站的健康状态。

可选的，所述客户端系统包括第一客户端、第二客户端和第三客户端；

所述报警信息包括第一报警信息、第二报警信息和第三报警信息；

所述第一客户端用于接收所述第一报警信息、所述第二报警信息和所述第三报警信息；

所述第二客户端用于接收所述第一报警信息和所述第二报警信息；

所述第三客户端用于接收所述第一报警信息。

通过采用上述技术方案，根据故障的紧急情况，分别向不同客户端发送报警信息，有助于加强对储能系统的检测，从而有助于更好地跟踪储能电站的健康状态。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

能有助于提前发现储能系统潜在故障的早期征兆，给工作人员提供更多处理时间，分别向不同客户端发送报警信息，也有助于工作人员可以根据报警信息的严重程度优先处理较为严重的报警信息；同时，采用多重报警系统，也能加强对储能系统的检测，从而有助于更好地跟踪储能电站的健康状态。

附图说明

图1是本申请实施例一种储能电站状态监测方法的主要流程图；

图2是本申请实施例一种储能电站状态监测方法中判断实时性能参数是否满足预设的第一警报要求的流程框图；

图3是本申请实施例一种储能电站状态监测方法中判断实时性能参数是否满足预设的第二警报要求的流程框图；

图4是本申请实施例一种储能电站状态监测方法中判断实时性能参数是否满足预设的第三警报要求的流程框图。

具体实施方式

本申请实施例公开一种储能电站状态监测方法。

参照图1，一种储能电站状态监测方法，包括S100~S500：

S100：按照第一采样率、第二采样率和第三采样率分别采集储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数和第三实时性能参数。

具体的，第一实时性能参数包括多个相关联的实时性能参数（如测点实时值）以及范围参数，范围参数为工程师对应的负责范围信息；第二实时性能参数包括储能系统中同类型的多个测点的实时性能参数；第三实时性能参数包括储能系统中的原始采集量数值。

本实施例中，原始采集量数值包含所有原始采集量的数值，包括电芯温度的高低温和温差报警、电芯单体的高低压和压差报警、系统高压低压报警、充放电电流过大报警、SOC过低报警、均衡异常报警以及内侧、累加和压差等。

本实施例中，第一采样率为对储能系统中第一实时性能参数的采样频率；第二采样率为对储能系统中第二实时性能参数的采样频率；第三采样率为对储能系统中第三实时性能参数的采样频率。

S200：基于第一实时性能参数对储能系统的性能进行长期劣化趋势分析，判断第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求，若是，则基于分析结果生成第一报警信息。

本实施例中，采用基于多元状态估计的预警方法对储能系统的第一实时性能参数进行采集，基于多元状态估计的预警方法主要用于发现具有长期缓慢变化特征的降级模式；该预警方法计算量较大、紧急程度低，采用低采样率（例如10分钟1次）降低计算负荷，并提高长期趋势的可调用性。基于多元状态估计的预警方法通过长期劣化趋势分析，有助于把潜在问题消灭在萌芽状态，形成跟踪储能电站的健康状态第一道防线。

本实施例中，第一报警信息为一般报警信息，严重程度较轻微，其包括基于多元状态估计的一般报警和基于多元状态估计的严重报警

S300：基于第二实时性能参数对储能系统中同类型测点进行参数一致性校验，判断第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求，若是，则基于校验结果生成第二报警信息。

本实施例中，采用基于一致性监测的报警方法对储能系统的第二实时性能参数进行采集，基于一致性监测的报警方法主要用于发现具有中期变化特征的降级模式；该方法计算量较小、紧急程度较低，采用中采样率（例如1分钟1次）降低计算负荷。基于一致性监测的报警方法主要用于解决发生在中期阶段的故障，形成跟踪储能电站的健康状态第二道防线。

本实施例中，第二报警信息为严重报警信息，严重程度为中等。

S400：基于第三实时性能参数对储能系统中所有测点进行固定阈值监测，判断第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求，若是，则基于监测结果生成第三报警信息。

其中，第一报警信息至第三报警信息的严重程度依次递增。

本实施例中，采用固定阈值报警方法对储能系统的第三实时性能参数进行采集，固定阈值报警方法计算量小，紧急程度高，通常采用高采样率（小于或等于1s）；固定阈值报警方法主要用于解决发生在后期阶段的故障，形成跟踪储能电站的健康状态第三道防线。

本实施例中，第三报警信息包括固定阈值报警的高阈值或低阈值报警以及固定阈值报警的高高阈值或低低阈值报警，固定阈值报警的高阈值或低阈值报警为严重报警信息，严重程度为中等；固定阈值报警的高高阈值或低低阈值报警为紧急报警信息，严重程度为高等。

参照图2，判断实时性能参数是否满足预设的第一警报要求的具体步骤包括S210A~S260A：

S210A：获取测点历史数据，基于历史数据建立状态矩阵模型。

本实施例中状态矩阵模型为代表设备各种正常运行模式的电柜模型。

S220A：基于测点实时值与状态矩阵模型计算测点估计值。

具体的，本实施例中测点为测量值，如电芯电压、电流、温度等；测点估计值为当前时刻，当储能系统正常运行时的相关参数的估计值。

S230A：获取测点实时值与测点估计值的残差值的绝对值。

本实施例中，残差值即差值。

S240A：将残差值的绝对值与预设的第一阈值相比较分析，并生成分析结果。

具体的，本实施例中第一阈值为所有用于检测第一报警要求的阈值总称，即第一阈值包括电箱充/放电电流阈值、电柜进风温度阈值、电箱内电芯电压阈值等。

S250A：若分析结果为述残差值绝对值大于或等于第一阈值，则判定实时性能参数满足预设的第一警报要求。

具体的，当残差值为正数时，将残差值与预设的第一阈值相比较；当残差值为负时，将残差值的绝对值与预设的第一阈值相比较。

具体的，即设备当前运行模式仍然处于设备状态矩阵模型所代表的正常运行模式范围。

参照图3，判断实时性能参数是否满足预设的第二警报要求的具体步骤包括S210B~S250B：

S210B：获取同类型测点的中位数。

本实施例中，根据储能系统层级会选用不同的参数，比如：在电箱（或电池模组）层级，会使用电芯电压；在电柜（电池簇）层级，会使用电芯电压、电流、温度等。

S220B：分别获取每个测点与中位数之间的偏离值。

本实施例中，偏离值为绝对值。

S230B：将偏离值与预设的第二阈值进行一致性校验，并生成校验结果。

具体的，本实施例中第二阈值为所有用于检测第二报警要求的阈值总称，即第二阈值包括电芯电压阈值、电流阈值、温度阈值等。

S240B：若校验结果为偏离值大于或等于第二阈值，则判定实时性能参数满足预设的第二警报要求。

参照图4，判断实时性能参数是否满足预设的第三警报要求的具体步骤包括S210C~S230C：

S210C：原始采集量数值与预设的第三阈值相比较，并生成监测结果。

具体的，本实施例中第三阈值为所有用于检测第三报警要求的阈值总称，即第三阈值包括所有原始采集量的阈值。

S220C：若监测结果为原始采集量数值大于或等于第三阈值，则判定实时性能参数满足预设的第三警报要求。

S300的具体步骤包括：基于第一实时性能参数，向第一客户端发送第一报警信息，第一客户端与范围参数相匹配。

具体的，第一客户端与满足第一警报要求的范围参数相匹配即指报警发生在使用该第一客户端的工程师所负责的范围内。

S400的具体步骤包括：基于第二实时性能参数，向第一客户端和第二客户端发送第二报警信息，第二客户端与第一客户端相匹配。

S500的具体步骤包括：基于第三实时性能参数，向第一客户端、第二客户端和第三客户端发送第三报警信息，第三客户端与第二客户端相匹配。

具体的，本实施例中第一客户端供工程师使用，第二客户端供主管领导使用，第三客户端供主管领导的上一级领导使用，不同工程师负责不同的报警范围，主管领导分管不同的工程师，主管领导的上一级领导分管不同的主管领导。第二客户端与第一客户端相匹配，即使用该第二客户端的主管领导分管使用该第一客户端的工程师。

当某个工程师负责的范围内发生一级警报，一级报警即与第一报警信息相对应的报警，控制器通过邮件向该工程师使用的第一客户端发送第一报警信息；当某个工程师负责的范围内发生二级警报，二级报警即与第二报警信息相对应的报警，控制器通过邮件和短信向该工程师使用的第一客户端以及分管该工程师的主管领导所使用的第二客户端发送第二报警信息；当某个工程师负责的范围内发生三级警报，三级报警即与第三报警信息相对应的报警，控制器通过邮件和短信向该工程师使用的第一客户端、分管该工程师的主管领导所使用的第二客户端以及分管该主管领导的第三客户端发送第三报警信息。

本申请实施例一种储能电站状态监测方法的实施原理为：按照第一采样率、第二采样率和第三采样率分别采集储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数和第三实时性能参数，判断第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求，若是，则基于分析结果生成第一报警信息；判断第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求，若是，则基于校验结果生成第二报警信息；判断第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求，若是，则基于监测结果生成第三报警信息；通过计算资源消耗不同采取不同的计算频率，按照不同的紧急程度和重要程度，分为不同的报警等级通知给不同级别的工程师，确保报警可以按照优先级从高到低及时处理。

基于一种储能电站状态监测方法，本申请还公开了一种储能电站状态监测系统。

实施例1

一种储能电站状态监测系统，

控制系统和客户端系统；

控制系统用于：

分别获取储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数以及第三实时性能参数；

判断第一性能参数是否满足预设的第一警报要求、第二性能参数是否满足预设的第二警报要求以及第三性能参数是否满足预设的第三警报要求；

以及向客户端系统发送报警信息；

客户端系统用于接收控制系统发送的报警信息。

其中，客户端系统包括第一客户端、第二客户端和第三客户端；报警信息包括第一报警信息、第二报警信息和第三报警信息；第一客户端用于接收第一报警信息、第二报警信息和第三报警信息；第二客户端用于接收第一报警信息和第二报警信息；第三客户端用于接收第一报警信息。

本申请实施例一种储能电站状态监测系统的实施原理为：控制系统通过判断所获取的第一性能参数是否满足预设的第一警报要求、第二性能参数是否满足预设的第二警报要求以及第三性能参数是否满足预设的第三警报要求，按照不同的紧急程度和重要程度，分为不同的报警等级通知给不同级别的工程师，确保报警可以按照优先级从高到低及时处理，有助于加强对储能系统的检测，从而有助于更好地跟踪储能电站的健康状态。

实施例2

本申请实施例与实施1不同之处在于：

客户端系统包括第一客户端、第二客户端、第三客户端和固定端；

固定端用于接收第一报警信息、第二报警信息和第三报警信息。

具体的，本实施例中固定端可以为软件应用或程序链接等，工程师每天需要使用该固定端查看是否有报警，工程师收到通知后会分析报警并对报警进行状态更新和响应。固定端上设置有待处理模块、正在处理模块以及完成处理模块，且该固定端实时进行数据更新。

例如：当用户使用该固定端后，若有报警信息，则待处理模块中会有相应提示；若工程师正在处理该项报警，则需要工程师将此项报警信息从待处理模块移至正在处理模块，因此控制系统能得到该项报警正在被处理的信息；若工程师处理完毕该项报警后，需将该项报警信息从正在处理模块移至完成处理模块，则控制系统能得到该项报警已经处理完毕的信息。

若固定端收到报警信息后，工程师长时间未处理该项报警，如第一报警信息为10分钟，第二报警信息为5分钟，第三报警信息为2分钟，控制系统则会根据报警信息的紧急程度通过邮件或短信向对应的客户端发送报警信息。

本申请实施例一种储能电站状态监测系统的实施原理为：控制系统向固定端发送报警信息，工程师通过使用固定端接收并响应该报警信息，当工程师长时间未处理该项报警，控制系统则会根据报警信息的紧急程度通过邮件或短信向对应的客户端发送报警信息。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储能电站状态监测方法，其特征在于，包括：

按照第一采样率、第二采样率和第三采样率分别采集储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数和第三实时性能参数，其中，所述第一采样率小于所述第二采样率，所述第二采样率小于所述第三采样率，所述第一实时性能参数包括多个相关联的实时性能参数，所述第二实时性能参数包括所述储能系统中同类型的多个测点的实时性能参数，所述第三实时性能参数包括所述储能系统中的原始采集量数值；

基于所述第一实时性能参数对所述储能系统的性能进行长期劣化趋势分析，判断所述第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求，若是，则基于分析结果生成第一报警信息；

基于所述第二实时性能参数对所述储能系统中同类型测点进行参数一致性校验，判断所述第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求，若是，则基于校验结果生成第二报警信息；

基于所述第三实时性能参数对所述储能系统中所有测点进行固定阈值监测，判断所述第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求，若是，则基于监测结果生成第三报警信息；

其中，所述第一报警信息至所述第三报警信息的严重程度依次递增。

2.根据权利要求1所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述判断所述第一实时性能参数是否满足预设的第一警报要求的具体步骤包括：

获取测点历史数据，基于所述历史数据建立状态矩阵模型；

基于所述测点实时值与所述状态矩阵模型计算测点估计值；

获取所述测点实时值与所述测点估计值的残差值的绝对值；

将所述残差值的绝对值与预设的第一阈值相比较分析，并生成分析结果；

若所述分析结果为所述述残差值绝对值大于或等于所述第一阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第一警报要求。

3.根据权利要求1所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述判断所述第二实时性能参数是否满足预设的第二警报要求的具体步骤包括：

获取同类型测点的中位数；

分别获取每个所述测点与所述中位数之间的偏离值；

将所述偏离值与预设的第二阈值进行一致性校验，并生成校验结果；

若所述校验结果为所述偏离值大于或等于所述第二阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第二警报要求。

4.根据权利要求1所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述判断所述第三实时性能参数是否满足预设的第三警报要求的具体步骤包括：

所述原始采集量数值与预设的第三阈值相比较，并生成监测结果；

若所述监测结果为所述原始采集量数值大于或等于所述第三阈值，则判定所述实时性能参数满足预设的第三警报要求。

5.根据权利要求1所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述第一实时性能参数包括范围参数，生成所述第一报警信息的具体步骤包括：

基于所述第一实时性能参数，向第一客户端发送第一报警信息，所述第一客户端与所述范围参数相匹配。

6.根据权利要求5所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述生成所述第二报警信息的具体步骤包括：

基于所述第二实时性能参数，向第一客户端和第二客户端发送第二报警信息，所述第二客户端与所述第一客户端相匹配。

7.根据权利要求6所述的一种储能电站状态监测方法，其特征在于，所述生成所述第三报警信息的具体步骤包括：

基于所述第三实时性能参数，向第一客户端、第二客户端和第三客户端发送第三报警信息，所述第三客户端与所述第二客户端相匹配。

8.一种储能电站状态监测系统，其特征在于，包括：

控制系统和客户端系统；

所述控制系统用于：

分别获取储能系统的第一实时性能参数、第二实时性能参数以及第三实时性能参数；

判断第一性能参数是否满足预设的第一警报要求、第二性能参数是否满足预设的第二警报要求以及第三性能参数是否满足预设的第三警报要求；

以及向客户端系统发送报警信息；

所述客户端系统用于接收所述控制系统发送的报警信息。

9.根据权利要求8所述的一种储能电站状态监测系统，其特征在于，所述客户端系统包括第一客户端、第二客户端和第三客户端；

所述报警信息包括第一报警信息、第二报警信息和第三报警信息；

所述第一客户端用于接收所述第一报警信息、所述第二报警信息和所述第三报警信息；

所述第二客户端用于接收所述第一报警信息和所述第二报警信息；

所述第三客户端用于接收所述第一报警信息。

Images