CN114724327A - 一种锂电池储能站的报警装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池储能站的报警装置及方法，涉及锂电池储能站报警技术领域，所述报警装置包括：检测组件和报警组件，所述检测组件用于检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度；所述报警组件被配置为：当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号。本发明可以从多个维度逐级报警，报警精度高。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池储能站报警技术领域，特别涉及一种锂电池储能站的报警装置及方法。
背景技术
在“双碳”的能源战略目标下，新能源得以大力发展应用和研究，新能源具有难以预测、反调峰的特性，广泛的储能是解决此问题的重要手段。
锂电池储能站是目前较为成熟且使用较多、发展前景较广的储能方法。然而随着充放电次数的增加，锂电池会快速老化，生产过程中的瑕疵会快速增长导致局部放电，从而产生温升，温升带来的化学变化又会扩大短路，导致恶性循环，从而导致储能站失火甚至爆炸，对于锂电池储能站失火的报警是解决此类问题的重要手段。
目前针对锂电池储能站失火的报警主要通过温度传感器（通常为电阻类温度传感器）测温，但是存在以下问题：一方面，仅仅通过温度报警，报警精度不高；另一方面，需要大量的布置温度传感器和测温电路，导致投入的成本较高，且容易受到电磁干扰。
发明内容
本发明实施例提供一种锂电池储能站的报警装置及方法，以解决相关技术中仅仅通过温度报警，报警精度不高的技术问题。
第一方面，提供了一种锂电池储能站的报警装置，所述报警装置包括：
检测组件，所述检测组件用于检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度；
报警组件，所述报警组件被配置为：
当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；
当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；
当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号；其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
一些实施例中，所述检测组件包括：多个光源、耦合器、波分复用器、气腔、波分解复用器、多个光电转换器和信号处理器；
多个所述光源发射多束不同波长的光，多束不同波长的光经过所述耦合器输入所述波分复用器，被所述波分复用器组合后进入所述气腔，被所述气腔的气体部分吸收后进入所述波分解复用器，被所述波分解复用器分解后再形成多束光，再分别被多个光电转换器转换得到多个电信号，信号处理器根据多个光电转换器转换得到的多个电信号计算得到锂电池储能站内多种待测气体的浓度；
所述信号处理器与所述报警组件连接，当任一种待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号。
一些实施例中，所述信号处理器还用于根据一个光电转换器转换得到的一个电信号计算对应发射光的光照强度衰减百分比，再根据该发射光的光照强度衰减百分比计算得到锂电池储能站内烟雾的浓度。
一些实施例中，所述检测组件还包括：多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器、检测光纤、滤波器和两个光电探测器；
所述检测光纤绕设在锂电池单元的外壳壁上；
一个所述光源发射一束光，该束光经过多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器进入检测光纤，再返回经过环形器、滤波器，所述滤波器滤波分解得到斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号，斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号通过两个光电探测器转换得到两个电信号，信号处理器根据两个光电探测器转换得到的两个电信号计算得到所述检测光纤沿线各点处锂电池单元的温度。
一些实施例中，所述检测光纤在锂电池单元的外壳壁上的绕制圈数大于20圈。
一些实施例中，所述检测光纤在锂电池单元的外壳壁上的绕制长度大于20m。
一些实施例中，所述检测光纤绕设在多个锂电池单元时，在相邻锂电池单元之间设置光纤盘，所述检测光纤在一个光纤盘上的绕制长度大于100m。
一些实施例中，所述光源为四个，其分别用于检测得到H2、CO、C2H4和C3H6四种待测气体的浓度。
一些实施例中，四个所述光源的波长分别为1568nm、1626nm、1660nm和760nm。
第二方面，提供了一种锂电池储能站的报警方法，所述报警方法包括以下步骤：
检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度：
当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；
当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；
当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号；其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明实施例提供了一种锂电池储能站的报警装置及方法，所述报警装置设置有检测组件和报警组件，检测组件可以全面检测锂电池储能站内气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度，报警组件根据锂电池储能站内气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度发出第一报警信号、第二报警信号或第三报警信号，从多个维度逐级报警，报警精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种锂电池储能站的报警装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的检测组件检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度的示意图；
图3为本发明实施例提供的检测组件检测锂电池单元的温度的示意图；
图4为本发明实施例提供的检测组件检测锂电池单元温度的另一个示意图；
图5为本发明实施例提供的检测光纤布置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种锂电池储能站的报警装置，其能解决现有技术中仅仅通过温度报警，报警精度不高的技术问题。
参见图1所示，本发明实施例提供了一种锂电池储能站的报警装置，所述报警装置包括：检测组件和报警组件。
所述检测组件用于检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度。所述报警组件被配置为：当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号。其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
具体地，预设第一温度可为65℃，预设第二温度可为80℃，预设第三温度可为95℃。
本发明实施例中的锂电池储能站的报警装置，其设置有检测组件和报警组件，检测组件可以全面检测锂电池储能站内气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度，报警组件根据锂电池储能站内气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度发出第一报警信号、第二报警信号或第三报警信号，从多个维度逐级报警，报警精度高。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述检测组件包括：多个光源、耦合器、波分复用器、气腔、波分解复用器、多个光电转换器和信号处理器。其中，气腔设于锂电池储能站的空间内。
多个所述光源发射多束不同波长的光，多束不同波长的光经过所述耦合器输入所述波分复用器，组合后进入所述气腔，被所述气腔的气体部分吸收后进入所述波分解复用器，被所述波分解复用器分解后再形成多束光，再分别被多个光电转换器转换得到多个电信号，信号处理器根据多个光电转换器转换得到的多个电信号计算得到锂电池储能站内多种待测气体的浓度。所述信号处理器与所述报警组件连接，当任一种待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号。
具体地，所述光源为四个，其分别用于检测得到H2、CO、C2H4和C3H6四种待测气体的浓度，四个所述光源的波长分别为1568nm、1626nm、1660nm和760nm。四个光电转换器转换得到的四个电信号，信号处理器通过四个电信号可以计算得到四种待测气体的浓度。
例如，当一束光射向混合气体时，如果光源光谱覆盖气体吸收线，光通过气体时会发生衰减，则输出光强
、输入光强
和气体浓度
之间的关系式可表示为：
其中，输入光强
为已知参数，信号处理器根据光电转换器转换得到的电信号可以得到输出光强
，
为光和气体的作用长度，
是摩尔分子吸收系数。信号处理器根据上述关系式可以求得气体浓度
。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，所述信号处理器还用于根据一个光电转换器转换得到的一个电信号计算对应发射光的光照强度衰减百分比，再根据该发射光的光照强度衰减百分比计算得到锂电池储能站内烟雾的浓度。
具体地，可以利用检测H2浓度的光源（光源1），其发射光的光照强度为
，信号处理器根据光电转换器转换得到的电信号可以得到输出光强
，光照强度衰减百分比
，再根据光照强度衰减百分比计算得到锂电池储能站内烟雾的浓度。例如，可以预先将光照强度衰减百分比与锂电池储能站内烟雾的浓度进行标定，当光强度经过光电转换器后的电压为10mv，进过烟雾后为8mv，则衰减百分比为20%，再根据标定数据对应计算出锂电池储能站内烟雾的浓度。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图3和图4所示，所述检测组件还包括：多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器、检测光纤、滤波器和两个光电探测器。
所述检测光纤绕设在锂电池单元的外壳壁上，一个所述光源发射一束光，该束光经过多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器进入检测光纤，再返回经过环形器、滤波器，所述滤波器滤波分解得到斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号，斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号通过两个光电探测器转换得到两个电信号，信号处理器根据两个光电探测器转换得到的两个电信号计算得到所述检测光纤沿线各点处锂电池单元的温度。
具体地，可以利用检测H2浓度的光源发射光，利用拉曼放大器和EDFA两级放大，可以大范围增加传感距离，可以监测多个锂电池单元的温度情况。多脉冲光编码调制器的电平为直流15V，重复频率为100kHz~200kHz可调，多脉冲光编码调制器的编码长度选择6位，编码方式选择S编码，可以保证光强不至于太大以至于发生非线性的各类受激拉曼散射等，又不至于其传感距离太短，设置多脉冲光编码调制器的宽度为1.2μs。
本发明实施例测量锂电池储能单元的温度，具体原理为：
分析返回的斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号，由下式求解温度：
其中，
分别是斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号的光强，可由两个光电探测器转换得到的两个电信号换算得到，
分别是普朗克常量和玻尔兹曼常量，
是拉曼频移，
为检测光纤沿线各点的绝对温度，
分别是斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号频率，可由两个光电探测器转换得到的两个电信号测得。通过此方法，可以得到检测光纤沿线各点的温度信息，并通过测得时间结合公式
，可以定位光纤温度变化的位置。其中，t为时间，n为光纤折射率，c为光速，d为检测光纤沿线各点距初始位置的距离。
本发明实施例利用分布式检测光纤检测温度，相比传统电阻式温度传感器测温，抗电磁干扰能力强，投入的成本较低，检测范围广，可同时检测多个锂电池单元，维护检修方便，可检测量多且可分阶段的对锂电池单元的状态进行报警。
作为可选的实施方式，在一个发明实施例中，参见图5所示，所述检测光纤在锂电池单元的外壳壁上的绕制圈数大于20圈、绕制长度大于20m。进一步地，所述检测光纤绕设在多个锂电池单元时，在相邻锂电池单元之间设置光纤盘，所述检测光纤在一个光纤盘上的绕制长度大于100m。光纤盘用隔热材料制成，距离锂电池单元至少5m以上，提高温度测量精度。
本发明实施例提供了一种锂电池储能站的报警方法，所述报警方法包括以下步骤：
检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度：
当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号。
当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号。
当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号。其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种锂电池储能站的报警装置，其特征在于，所述报警装置包括：
检测组件，所述检测组件用于检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度；
报警组件，所述报警组件被配置为：
当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；
当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；
当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号；其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
2.如权利要求1所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于，所述检测组件包括：多个光源、耦合器、波分复用器、气腔、波分解复用器、多个光电转换器和信号处理器；
多个所述光源发射多束不同波长的光，多束不同波长的光经过所述耦合器输入所述波分复用器，被所述波分复用器组合后进入所述气腔，被所述气腔的气体部分吸收后进入所述波分解复用器，被所述波分解复用器分解后再形成多束光，再分别被多个光电转换器转换得到多个电信号，信号处理器根据多个光电转换器转换得到的多个电信号计算得到锂电池储能站内多种待测气体的浓度；
所述信号处理器与所述报警组件连接，当任一种待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号。
3.如权利要求2所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：
所述信号处理器还用于根据一个光电转换器转换得到的一个电信号计算对应发射光的光照强度衰减百分比，再根据该发射光的光照强度衰减百分比计算得到锂电池储能站内烟雾的浓度。
4.如权利要求2所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于，所述检测组件还包括：多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器、检测光纤、滤波器和两个光电探测器；
所述检测光纤绕设在锂电池单元的外壳壁上；
一个所述光源发射一束光，该束光经过多脉冲光编码调制器、EDFA、拉曼放大器、环形器进入检测光纤，再返回经过环形器、滤波器，所述滤波器滤波分解得到斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号，斯托克斯、反斯托克斯拉曼散射光信号通过两个光电探测器转换得到两个电信号，信号处理器根据两个光电探测器转换得到的两个电信号计算得到所述检测光纤沿线各点处锂电池单元的温度。
5.如权利要求4所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：所述检测光纤在锂电池单元的外壳壁上的绕制圈数大于20圈。
6.如权利要求4所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：所述检测光纤在锂电池单元的外壳壁上的绕制长度大于20m。
7.如权利要求4所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：
所述检测光纤绕设在多个锂电池单元时，在相邻锂电池单元之间设置光纤盘，所述检测光纤在一个光纤盘上的绕制长度大于100m。
8.如权利要求2所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：
所述光源为四个，其分别用于检测得到H2、CO、C2H4和C3H6四种待测气体的浓度。
9.如权利要求8所述的锂电池储能站的报警装置，其特征在于：四个所述光源的波长分别为1568nm、1626nm、1660nm和760nm。
10.一种锂电池储能站的报警方法，其特征在于，所述报警方法包括以下步骤：
检测锂电池储能站内待测气体的浓度、烟雾的浓度、锂电池单元的温度：
当待测气体的浓度大于预设气体浓度或锂电池单元的温度大于预设第一温度时，所述报警组件发出第一报警信号；
当烟雾的浓度大于预设烟雾浓度或锂电池单元的温度大于预设第二温度时，所述报警组件发出第二报警信号；
当锂电池单元的温度大于预设第三温度时，所述报警组件发出第三报警信号；其中，预设第一温度＜预设第二温度＜预设第三温度。
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