CN115163431B - 一种海上风电储能设备监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电储能设备监控系统及方法，该系统包括：监测设备、分析设备、参数存储设备、参数计算设备和通信设备；基于当前储能设备类型从所述参数存储设备获取对应的参数范围，并且对所述监测设备发送的多个参数进行分析，同时，在接收到所述分析设备发送的多个参数后，进行多参数综合计算，得到当前储能设备的综合状态值。本发明可以减少储能设备发生异常的可能，提高储能设备的可靠性和安全性，保证海上风电设备发电和储电的正常运行。

Description

一种海上风电储能设备监控系统及方法

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种海上风电储能设备监控系统及方法。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，尤其是海上风电技术越来越受到世界各国的重视。目前电力系统中的储能技术为解决电力供应链(燃料、发电、输电、配电和用电)中存在的一些现有问题和实现电网可持续发展提供了全新的途径，采用大规模电力储能技术，可以有效缓解用电供需矛盾、提高电网安全和稳定性、改善供电质量，并能促进可再生能源的利用和发展。

然而，在将储能系统投入实际应用的实践中，常常会出现因监控系统设计不合理导致控制实时性不好的问题，使得储能设备不能与电力系统动态特征匹配，极大的影响了储能系统效率的发挥。另外，在利用储能系统平抑风电场的功率波动的时候，无法保证对其进行有规律的充放电，容易出现过充过放，所以需要对海上风电场进行实时监控。由于监控系统与其储能设备均安装于风力发电装置的内部，导致储能设备工作过程中会发热过烫，影响其工作性能，且有一定的安全风险。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的技术方案。因此，本发明的一个方面，提供了一种海上风电储能设备监控系统，该系统包括：监测设备、分析设备、参数存储设备、参数计算设备和通信设备；

所述监测设备与储能设备无线通信，并与所述分析设备和所述参数存储设备连接，用于对储能设备进行参数检测和参数读取，并将得到的多个参数和当前储能设备标识同时发送到所述分析设备；其中，所述参数检测为采集储能设备中的环境参数；

所述分析设备与所述监测设备、所述参数存储设备、所述参数计算设备和所述通信设备连接，用于基于当前储能设备类型从所述参数存储设备获取对应的参数范围，并且对所述监测设备发送的多个参数进行分析，将分析结果发送到所述通信设备；

所述参数存储设备中存储多个所述参数范围，相同参数针对不同储能设备类型设置不同的参数范围；

所述参数计算设备与所述分析设备连接，用于在接收到所述分析设备发送的多个参数后，进行多参数综合计算，得到当前储能设备的综合状态值，并将综合状态值反馈到所述分析设备中；

所述通信设备，与所述分析设备连接，用于在接收到所述分析设备发送的分析结果后，根据分析结果发出通知。

可选的，所述当前储能设备类型至少包括储能电池、超级电容器和氢储能设备。

可选的，所述参数存储设备还存储多个设备状态参考值，每一个参考值对应不同的储能设备类型。

可选的，所述分析设备，还用于根据参数分析结果，将所述监测设备发送的多个参数发送到所述参数计算设备中，并接收所述参数计算设备的参数计算结果，对所述参数计算结果进行判断，并将判断结果发送到所述通信设备。

可选的，所述参数计算设备，具体用于接收到所述分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值。

可选的，所述参数综合计算公式如下：

Q＝(MP^*+NE^*)/(Pmax+Emax)

其中，Q为综合状态值，M、N为调节系数，P^*为储能设备的内部参数的加权值，E^*为储能设备的环境参数的加权值，Pmax为储能设备的内部参数最大值的加权值，Emax为储能设备的环境参数最大值的加权值。

可选的，所述分析设备，还用于接收到所述综合状态值后，利用获取的所述设备状态参考值判断所述综合状态值是否符合要求。

可选的，所述判断所述综合状态值是否符合要求，包括：计算所述综合状态值和所述设备状态参考值的偏差，该偏差小于所述设备状态参考值的10％，则认为符合要求，否则不符合要求。

可选的，所述参数读取，包括：从储能设备中直接读取当前设备的内部参数。

本发明还提供一种海上风电储能设备监控方法，具体包括：监测步骤、储能分析步骤、参数存储步骤、参数计算步骤和通信步骤；

监测步骤：实时监控所有类型储能设备的状态，确保储能设备的安全和正常运行；

储能分析步骤：接收到当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数后，首先根据设备标识确定当前储能设备的类型，并从参数存储设备中读取当前储能设备类型对应的参数范围和设备状态参考值，基于所述参数范围逐一对每一个环境参数和内部参数进行判断，确定是否需要进行参数计算；

参数计算步骤：接收到分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值，将所述综合状态值发送到所述分析设备；

通信步骤：接收到状态正常信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备运行正常消息。

由于采用以上所述的技术方案，本发明可以达到以下有益效果：减少储能设备发生异常的可能，提高储能设备的可靠性和安全性，保证海上风电设备发电和储电的正常运行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本发明的海上风电储能设备监控系统示意图；

图2是本发明的海上风电储能设备监控方法流程图。

这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

本发明公开一种海上风电储能设备监控系统，如图1所示，该系统包括：监测设备、分析设备、参数存储设备、参数计算设备和通信设备。

其中，所述监测设备，与储能设备无线通信，并与所述分析设备和所述参数存储设备连接；用于对储能设备进行参数检测和参数读取，并将得到的多个参数和当前储能设备标识同时发送到分析设备。

所述储能设备类型至少包括储能电池、超级电容器和氢储能设备。

所述参数检测具体为采集储能设备中的环境参数，如电压和温度，进行采集，得到电压值和温度值；所述参数读取具体为从储能设备中直接读取当前设备的内部参数，如剩余容量SOC、放电时间和功率密度。

所述分析设备，属于监控系统中的核心设备，与所述监测设备和所述参数存储设备连接，同时，也与所述参数计算设备和所述通信设备连接；用于基于当前储能设备类型从所述参数存储设备获取对应的参数范围，并且对所述监测设备发送的多个参数进行分析，随后，将得到的分析结果发送到所述通信设备。

所述参数存储设备中存储多个所述参数范围数据，相同参数针对不同储能设备类型设置不同的参数范围。例如，储能电池的温度与超级电容器的温度具有不同参数范围。另外，所述参数存储设备还存储多个设备状态参考值，每一个参考值对应不同的储能设备类型。所述设备状态参考值是根据正常状态下相同类型的储能设备正常运行时各个参数计算综合值。

所述分析设备，还用于根据参数分析结果，将所述监测设备发送的多个参数发送到所述参数计算设备中，并接收所述参数计算设备的参数计算结果，随后，对参数计算结果进行判断，并将得到的判断结果发送到所述通信设备。

所述参数计算设备，与所述分析设备连接；用于在接收到所述分析设备发送的多个参数后，进行多参数综合计算，得到当前储能设备的综合状态值，并将综合状态值反馈到所述分析设备中。

所述通信设备，与所述分析设备连接；用于在接收到所述分析设备发送的分析结果后，根据分析结果发出通知。

下面将详细说明海上风电储能设备监控系统的工作原理。

所述监测设备，与海上风电平台中的多个储能设备无线通信，实时监控所有类型储能设备的状态，确保储能设备的安全和正常运行。

所述监测设备读取当前储能设备的标识，随后检测当前储能设备环境参数，这些参数是储能设备在运行过程中实时采集的，如电压值和温度值等，同时，所述监测设备直接读取从当前储能设备中记录的作为设备状态的内部参数，如剩余容量SOC、放电时间和功率密度。

所述监测设备将从当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数发送到所述分析设备。

所述分析设备接收到当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数后，首先根据设备标识确定当前储能设备的类型，并从所述参数存储设备中读取当前储能设备类型对应的所有所述参数范围和所述设备状态参考值。

随后，所述分析设备基于所述参数范围逐一对每一个环境参数和内部参数进行判断，确定是否需要进行参数计算。

具体判断方式为：将每一个环境参数或者内部参数与对应的参数范围进行匹配，如果全部环境参数和内部参数均在各自的参数范围内，则将当前储能设备的全部环境参数和内部参数发送到所述参数计算设备中进行二次处理；如果有环境参数或者内部参数不在对应的参数范围内，则将其标记为异常参数，认为存在一个或者多个异常参数的当前设备处于非正常状态，并将全部异常参数信息和非正常状态的信息发送到所述通信设备。

所述参数计算设备接收到所述分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值。随后，所述参数计算设备将得到的所述综合状态值发送到所述分析设备。

所述参数综合计算公式具体为：

Q＝(MP^*+NE^*)/(Pmax+Emax)

其中，Q为综合状态值，M、N为调节系数，如果储能设备的内部参数更重要，则M>N，如果储能设备的环境参数更重要，则M<N。

P^*为储能设备的内部参数的加权值，P^*＝(a1P1+a2P2+……)，其中，a1、a2……为加权值，可以根据各个内部参数对应当前储能设备的重要度进行设置，越重要的参数加权值最高；另外，P1、P2……为各个内部参数；

E^*为储能设备的环境参数的加权值，E^*＝(b1E1+b2E2+……)，其中，b1、b2……为加权值，可以根据各个环境参数对应当前储能设备的重要度进行设置，越重要的参数加权值最高；另外，E1、E2……为各个环境参数；

Pmax为储能设备的内部参数最大值的加权值，

Pmax＝(a1P1max+a2P2max+……)；

Emax为储能设备的环境参数最大值的加权值，

Emax＝(b1E1max+b2E2max+……)。

所述分析设备接收到所述综合状态值Q后，利用获取的所述设备状态参考值判断所述综合状态值Q是否符合要求，如果符合要求则认为当前储能设备状态正常，并将状态正常信息发送到所述通信设备；如果不符合要求则认为当前储能设备存在风险，并将当前储能设备全部环境参数和内部参数以及风险状态信息发送到所述通信设备。

所述判断所述综合状态值Q是否符合要求具体为：计算所述综合状态值和所述设备状态参考值的偏差，该偏差小于所述设备状态参考值的10％，则认为符合要求，否则不符合要求。

所述通信设备接收到所述状态正常信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备运行正常消息。

所述通信设备接收到所述全部异常参数信息和非正常状态的信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备异常状态，并转发全部异常参数信息，让监控人员及时发现和处理异常问题。

所述通信设备接收到全部环境参数和内部参数以及风险状态信息，则通知对应的远程监控设备当前储能设备可能处于风险状态，并转发全部环境参数和内部参数，让监控人员对各个参数进行分析，找到需要调整的元件或者参数。

本发明公开一种海上风电储能设备监控方法，如图2所示，具体包括：监测步骤、储能分析步骤、参数存储步骤、参数计算步骤和通信步骤。

所述监测步骤，包括实时监控所有类型储能设备的状态，确保储能设备的安全和正常运行。

具体为：读取当前储能设备的标识，随后检测当前储能设备环境参数，这些参数是储能设备在运行过程中实时采集的，如电压值和温度值等，同时，所述监测设备直接读取从当前储能设备中记录的作为设备状态的内部参数，如剩余容量SOC、放电时间和功率密度。

将从当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数发送到所述分析设备。

所述储能分析步骤，包括接收到当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数后，首先根据设备标识确定当前储能设备的类型，并从所述参数存储设备中读取当前储能设备类型对应的所有所述参数范围和所述设备状态参考值。

随后，基于所述参数范围逐一对每一个环境参数和内部参数进行判断，确定是否需要进行参数计算。

具体判断方式为：将每一个环境参数或者内部参数与对应的参数范围进行匹配，如果全部环境参数和内部参数均在各自的参数范围内，则将当前储能设备的全部环境参数和内部参数发送到所述参数计算设备中进行二次处理；如果有环境参数或者内部参数不在对应的参数范围内，则将其标记为异常参数，认为存在一个或者多个异常参数的当前设备处于非正常状态，并将全部异常参数信息和非正常状态的信息发送到所述通信设备。

所述参数计算步骤，包括接收到所述分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值，随后，将得到的所述综合状态值发送到所述分析设备。

所述参数综合计算公式具体为：

Q＝(MP^*+NE^*)/(Pmax+Emax)

其中，Q为综合状态值，M、N为调节系数，如果储能设备的内部参数更重要，则M>N，如果储能设备的环境参数更重要，则M<N。

P^*为储能设备的内部参数的加权值，P^*＝(a1P1+a2P2+……)，其中，a1、a2、……为加权值，可以根据各个内部参数对应当前储能设备的重要度进行设置，越重要的参数加权值最高；另外，P1、P2、……为各个内部参数；

E^*为储能设备的环境参数的加权值，E^*＝(b1E1+b2E2+……)，其中，b1、b2、……为加权值，可以根据各个环境参数对应当前储能设备的重要度进行设置，越重要的参数加权值最高；另外，E1、E2、……为各个环境参数；

Pmax为储能设备的内部参数最大值的加权值，

Pmax＝(a1P1max+a2P2max+……)；

Emax为储能设备的环境参数最大值的加权值，

Emax＝(b1E1max+b2E2max+……)。

所述储能分析步骤，还包括接收到所述综合状态值Q后，利用获取的所述设备状态参考值判断所述综合状态值Q是否符合要求，如果符合要求则认为当前储能设备状态正常，并将状态正常信息发送到所述通信设备；如果不符合要求则认为当前储能设备存在风险，并将当前储能设备全部环境参数和内部参数以及风险状态信息发送到所述通信设备。

所述判断所述综合状态值Q是否符合要求具体为：计算所述综合状态值和所述设备状态参考值的偏差，该偏差小于所述设备状态参考值的10％，则认为符合要求，否则不符合要求。

所述通信步骤，包括接收到所述状态正常信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备运行正常消息。

所述通信步骤，还包括接收到所述全部异常参数信息和非正常状态的信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备异常状态，并转发全部异常参数信息，让监控人员及时发现和处理异常问题。

所述通信步骤，还包括接收到全部环境参数和内部参数以及风险状态信息，则通知对应的远程监控设备当前储能设备可能处于风险状态，并转发全部环境参数和内部参数，让监控人员对各个参数进行分析，找到需要调整的元件或者参数。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或者三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其他地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介。

以上参照附图描述了本公开的优选实施例，但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改，并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。

在该说明书中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，无需说，也可以适当地改变该顺序。

上文所有描述仅仅为本发明的实施方式，本发明所保护的范围并不仅限于此。本领域技术人员可轻易进行任何变化或替换。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种海上风电储能设备监控系统，该系统包括：监测设备、分析设备、参数存储设备、参数计算设备和通信设备；

所述监测设备与储能设备无线通信，并与所述分析设备和所述参数存储设备连接，用于对储能设备进行参数检测和参数读取，并将得到的多个参数和当前储能设备标识同时发送到所述分析设备；其中，所述参数检测为采集储能设备中的环境参数；

所述分析设备与所述监测设备、所述参数存储设备、所述参数计算设备和所述通信设备连接，用于基于当前储能设备类型从所述参数存储设备获取对应的参数范围，并且对所述监测设备发送的多个参数进行分析，将分析结果发送到所述通信设备；

所述参数存储设备中存储多个所述参数范围，相同参数针对不同储能设备类型设置不同的参数范围；

所述参数计算设备与所述分析设备连接，用于在接收到所述分析设备发送的多个参数后，进行多参数综合计算，得到当前储能设备的综合状态值，并将综合状态值反馈到所述分析设备中；

所述通信设备，与所述分析设备连接，用于在接收到所述分析设备发送的分析结果后，根据分析结果发出通知；

所述参数计算设备，具体用于接收到所述分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值；所述参数综合计算公式如下：

Q＝(MP^*+NE^*)/(Pmax+Emax)

其中，Q为综合状态值，M、N为调节系数，P^*为储能设备的内部参数的加权值，E^*为储能设备的环境参数的加权值，Pmax为储能设备的内部参数最大值的加权值，Emax为储能设备的环境参数最大值的加权值。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述当前储能设备类型至少包括储能电池、超级电容器和氢储能设备。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参数存储设备还存储多个设备状态参考值，每一个参考值对应不同的储能设备类型。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析设备，还用于根据参数分析结果，将所述监测设备发送的多个参数发送到所述参数计算设备中，并接收所述参数计算设备的参数计算结果，对所述参数计算结果进行判断，并将判断结果发送到所述通信设备。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析设备，还用于接收到所述综合状态值后，利用设备状态参考值判断所述综合状态值是否符合要求。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述判断所述综合状态值是否符合要求，包括：计算所述综合状态值和所述设备状态参考值的偏差，偏差小于所述设备状态参考值的10％，则认为符合要求，否则不符合要求。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参数读取，包括：从储能设备中直接读取当前设备的内部参数。

8.一种海上风电储能设备监控方法，包括：

监测步骤：实时监控所有类型储能设备的状态，确保储能设备的安全和正常运行；

储能分析步骤：接收到当前储能设备中获取的设备标识、环境参数和内部参数后，首先根据设备标识确定当前储能设备的类型，并从参数存储设备中读取当前储能设备类型对应的参数范围和设备状态参考值，基于所述参数范围逐一对每一个环境参数和内部参数进行判断，确定是否需要进行参数计算；

参数计算步骤：接收到分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值，将所述综合状态值发送到所述分析设备；

通信步骤：接收到状态正常信息后，则通知对应的远程监控设备当前储能设备运行正常消息；

所述参数计算步骤，包括接收到所述分析设备发送的当前储能设备的全部环境参数和内部参数后，利用参数综合计算公式对接收到的所有参数进行综合计算，得到综合状态值；所述参数综合计算公式如下：

Q＝(MP^*+NE^*)/(Pmax+Emax)

其中，Q为综合状态值，M、N为调节系数，P^*为储能设备的内部参数的加权值，E^*为储能设备的环境参数的加权值，Pmax为储能设备的内部参数最大值的加权值，Emax为储能设备的环境参数最大值的加权值。

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