一种电化学储能电站的监测预警系统及方法

本发明涉及电化学储能电站监测预警，特别是涉及一种电化学储能电站的监测预警系统及方法。

背景技术：

1、随着电化学储能电站运行时间的累计和运行模式的变化，单体电池之间的性能和状态会出现明显的差异化特征，造成电化学储能电站运行效率明显减弱和能量利用率显著下降。因此，开展电化学储能电站中锂电池储能系统的一致性管理以及系统级早期安全监控预警技术研究，实现锂电池储能电站的高效、安全、稳定、可靠运行和维护，对其规模化应用有重要影响。

2、电化学储能电站由于其内部电化学反应复杂多样，单体电池热失控现象尚无法完全避免，故储能电站监测预警技术成为保证电化学储能电站安全的关键。但传统的温度、电压等安全监测技术存在难以实现早期预警，因成本和准确度问题尚未解决主动运维、交流阻抗等技术难题。

3、基于此，亟需一种新型的电化学储能电站的监测预警技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电化学储能电站的监测预警系统及方法，通过设置罗氏线圈磁感应装置，能够准确采集得到用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势，后续即可基于感应电动势准确判断单体电池的工作状态，并在工作状态为异常时进行预警，最大程度上避免热失控事故的发生。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种电化学储能电站的监测预警系统，所述监测预警系统包括：罗氏线圈磁感应装置和处理器；

4、所述罗氏线圈磁感应装置与电化学储能电站的电池模组中的单体电池一一对应；所述罗氏线圈磁感应装置用于采集得到用于表征所述单体电池的工作电流的变化的感应电动势；

5、所述处理器与所述罗氏线圈磁感应装置通信连接；所述处理器用于基于所述感应电动势确定所述单体电池的工作状态是否异常，并在所述单体电池的工作状态为异常时进行预警。

6、在一些实施例中，所述罗氏线圈磁感应装置包括罗氏线圈和积分器；

7、所述罗氏线圈环绕所述单体电池四周设置，所述罗氏线圈用于感应得到用于表征所述单体电池的工作电流的变化的电动势；

8、所述积分器与所述罗氏线圈电连接；所述积分器用于对所述电动势进行放大和积分，得到与所述工作电流成正比的感应电动势。

9、在一些实施例中，所述罗氏线圈包括罗氏线圈环形骨架和线匝，所述线匝均匀绕制在所述罗氏线圈环形骨架上；所述罗氏线圈环形骨架采用温度膨胀系数小于第一设定值且自感系数大于第二设定值的材料；

10、所述积分器包括电容器；所述电容器采用聚酯电容器。

11、在一些实施例中，所述监测预警系统还包括数据采集装置，所述数据采集装置分别与所述罗氏线圈磁感应装置和所述处理器通信连接；

12、所述数据采集装置包括多个采集通道，每一所述采集通道对应一所述罗氏线圈磁感应装置；所述数据采集装置用于同时对多个所述罗氏线圈磁感应装置采集得到的感应电动势进行采集，并将采集得到的所有所述感应电动势传输至所述处理器。

13、在一些实施例中，所述数据采集装置还用于采用扩展卡尔曼滤波算法对所述感应电动势进行滤波，得到滤波后数据，并将所述滤波后数据传输至所述处理器。

14、在一些实施例中，每一所述采集通道均具有两种工作状态，所述工作状态包括第一采集状态和第二采集状态，所述第一采集状态的采集频率低于所述第二采集状态的采集频率；当所述单体电池的工作状态为正常时，则所述处理器控制所述单体电池对应的所述采集通道处于第一采集状态；当所述单体电池的工作状态为异常时，则所述处理器控制所述单体电池对应的所述采集通道处于第二采集状态。

15、在一些实施例中，当所述单体电池的工作状态为异常时，则所述处理器还控制以所述单体电池为中心的预设范围内的每一单体电池对应的所述采集通道处于第二采集状态。

16、在一些实施例中，所述处理器用于判断所述感应电动势是否超过第一预设阈值，或者所述感应电动势相较于上一时刻的感应电动势的变化率是否超过第二预设阈值，若是，则确定所述单体电池的工作状态为异常，若否，则确定所述单体电池的工作状态为正常。

17、在一些实施例中，所述处理器所用的预警方式包括视觉预警和听觉预警；所述视觉预警为在所述处理器中的显示面板上标识出所述工作状态为异常的单体电池，所述显示面板上显示有按照单体电池所在位置进行排列的所有单体电池；所述听觉预警为通过报警器进行预警。

18、一种电化学储能电站的监测预警方法，基于上述的监测预警系统进行工作，所述监测预警方法包括：

19、接收罗氏线圈磁感应装置采集得到的用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势；

20、基于所述感应电动势确定所述单体电池的工作状态是否异常，并在所述单体电池的工作状态为异常时进行预警。

21、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

22、本发明用于提供一种电化学储能电站的监测预警系统及方法，包括：罗氏线圈磁感应装置和处理器，罗氏线圈磁感应装置与电化学储能电站的电池模组中的单体电池一一对应，罗氏线圈磁感应装置用于采集得到用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势，处理器与罗氏线圈磁感应装置通信连接，处理器用于基于感应电动势确定单体电池的工作状态是否异常，并在单体电池的工作状态为异常时进行预警，能够在热失控事故发生前进行警示，便于人员及时处理，相较于在热失控事故发生后进行报警的方式，能够避免热失控事故的发生。通过设置罗氏线圈磁感应装置，能够准确采集得到用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势，后续即可基于感应电动势准确判断单体电池的工作状态，并在工作状态为异常时进行预警，最大程度上避免热失控事故的发生。

技术特征：

1.一种电化学储能电站的监测预警系统，其特征在于，所述监测预警系统包括：罗氏线圈磁感应装置和处理器；

2.根据权利要求1所述的监测预警系统，其特征在于，所述罗氏线圈磁感应装置包括罗氏线圈和积分器；

3.根据权利要求2所述的监测预警系统，其特征在于，所述罗氏线圈包括罗氏线圈环形骨架和线匝，所述线匝均匀绕制在所述罗氏线圈环形骨架上；所述罗氏线圈环形骨架采用温度膨胀系数小于第一设定值且自感系数大于第二设定值的材料；

4.根据权利要求1所述的监测预警系统，其特征在于，所述监测预警系统还包括数据采集装置，所述数据采集装置分别与所述罗氏线圈磁感应装置和所述处理器通信连接；

5.根据权利要求4所述的监测预警系统，其特征在于，所述数据采集装置还用于采用扩展卡尔曼滤波算法对所述感应电动势进行滤波，得到滤波后数据，并将所述滤波后数据传输至所述处理器。

6.根据权利要求4所述的监测预警系统，其特征在于，每一所述采集通道均具有两种工作状态，所述工作状态包括第一采集状态和第二采集状态，所述第一采集状态的采集频率低于所述第二采集状态的采集频率；当所述单体电池的工作状态为正常时，则所述处理器控制所述单体电池对应的所述采集通道处于第一采集状态；当所述单体电池的工作状态为异常时，则所述处理器控制所述单体电池对应的所述采集通道处于第二采集状态。

7.根据权利要求6所述的监测预警系统，其特征在于，当所述单体电池的工作状态为异常时，则所述处理器还控制以所述单体电池为中心的预设范围内的每一单体电池对应的所述采集通道处于第二采集状态。

8.根据权利要求1所述的监测预警系统，其特征在于，所述处理器用于判断所述感应电动势是否超过第一预设阈值，或者所述感应电动势相较于上一时刻的感应电动势的变化率是否超过第二预设阈值，若是，则确定所述单体电池的工作状态为异常，若否，则确定所述单体电池的工作状态为正常。

9.根据权利要求1所述的监测预警系统，其特征在于，所述处理器所用的预警方式包括视觉预警和听觉预警；所述视觉预警为在所述处理器中的显示面板上标识出所述工作状态为异常的单体电池，所述显示面板上显示有按照单体电池所在位置进行排列的所有单体电池；所述听觉预警为通过报警器进行预警。

10.一种电化学储能电站的监测预警方法，基于权利要求1-9任一项所述的监测预警系统进行工作，其特征在于，所述监测预警方法包括：

技术总结
本发明公开一种电化学储能电站的监测预警系统及方法，涉及电化学储能电站监测预警技术领域，罗氏线圈磁感应装置与电化学储能电站的电池模组中的单体电池一一对应，罗氏线圈磁感应装置用于采集得到用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势，处理器与罗氏线圈磁感应装置通信连接，处理器用于基于感应电动势确定单体电池的工作状态是否异常，并在单体电池的工作状态为异常时进行预警，能够在热失控事故发生前进行警示。通过设置罗氏线圈磁感应装置，能够准确采集得到用于表征单体电池的工作电流的变化的感应电动势，后续即可基于感应电动势准确判断单体电池的工作状态，并在工作状态为异常时进行预警，最大程度上避免热失控事故的发生。

技术研发人员：聂百胜,马昕钰,赵丹,张雨舒,胡贝,马超,张怡兰,赵九红,柳先锋,周彪,常里
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17