一种电化学储能站电池柜消防控制系统

技术领域

本发明涉及消防安全技术领域，尤其涉及一种电化学储能站电池柜消防控制系统。

背景技术

随着电力系统的发展，电化学储能站的规模越来越大，站内电池仓的安全可靠运行显得更加重要，尤其是在无人值守的偏远区域的电化学储能站，电池故障所分解出的可燃气体将威胁到整个储能站的安全可靠运行，严重时可能发生爆炸，威胁到周边居民的生命财产安全，也制约这储能变电站的发展。

电化学储能站的电池舱集合了大量的蓄电池，在蓄电池运行时易因温度上升导致发生火灾事故，因此，通常会为电池舱配置消防灭火装置，及时检测电池舱是否发生火灾，并在检测到发生火灾时喷出七氟丙烷气体进行灭火。但是现有的电池舱消防灭火装置的消防控制逻辑简单，只要烟感探头探测到烟雾即产生报警，并控制喷出灭火气体，一方面易因烟感探头误报警导致误喷灭火气体，另一方面控制方式不够灵活，不能实现对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制。

发明内容

本发明提供了一种电化学储能站电池柜消防控制系统，用于解决现有的电化学储能站电池舱消防控制逻辑简单，一方面易因烟感探头误报警导致误喷灭火气体，另一方面控制方式不够灵活，不能实现对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制的技术问题。

有鉴于此，本发明提供了一种电化学储能站电池柜消防控制系统，包括电池柜、可燃性气体传感器模块、烟感探头、感温电缆、二氧化碳喷射装置和控制器；

电池柜包括两个以上的子电池舱，两个以上的子电池舱并排设置且相互隔离；

每个子电池舱内均设置有第一数量个可燃性气体传感器模块、第二数量个烟感探头、第三数量根感温电缆和二氧化碳喷射装置，第一数量、第二数量和第三数量均大于1；

所有可燃性气体传感器模块、烟感探头、感温电缆和二氧化碳喷射装置均与控制器连接；

可燃性气体传感器模块、烟感探头和二氧化碳喷射装置分别安装在子电池舱的内侧壁上；

感温电缆安装在子电池舱的内顶部；

控制器用于：

当监测到任一可燃性气体传感器模块检测到可燃性气体时，判断在第一预置时长内是否所有可燃性气体传感器模块都检测到可燃性气体，若是，则判断为子电池舱内有可燃性气体，并发出气体异常告警；

当监测到任一烟感探头检测到子电池舱内有烟时，判断在第二预置时长内是否所有烟感探头都检测到子电池舱内有烟，若是，则判断子电池舱内有烟，并控制二氧化碳喷射装置喷射第一预置量的二氧化碳气体；

当监测到超过第四数量根感温电缆的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置喷射第二预置量的二氧化碳气体，其中，第四数量小于第三数量。

可选地，还包括温度传感器；

温度传感器安装在子电池舱的内侧壁上；

温度传感器与控制器连接；

控制器还用于：

当监测到温度传感器检测到的温度大于第一阈值，且判断子电池舱内无烟时，发出高温告警。

可选地，控制器还用于：

当控制器监测到温度传感器检测到的温度大于第二阈值，且监测到第五数量根感温电缆的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置喷射全部的二氧化碳气体，其中，第五数量大于第四数量但不大于第三数量，第二阈值大于第一阈值。

可选地，第三数量小于10；

当控制器监测到少于第五数量根感温电缆的短路信号时，第二预置量的计算公式为：

D

其中，D

可选地，还包括人体感应模块；

人体感应模块安装在子电池舱的舱门上；

人体感应模块与控制器连接；

控制器还用于：

在控制二氧化碳喷射装置喷射全部的二氧化碳气体之前，启动第一时长倒计时，判断在第一时长倒计时内判断人体感应模块是否感应到人员信息，若是，则将第一时长倒计时延长至第二时长倒计时，并发出语音告警提醒人员撤离现场，在第二时长倒计时结束时，控制二氧化碳喷射装置按第一喷射速度喷射全部的二氧化碳气体，若否，则在第一时长倒计时结束时，控制二氧化碳喷射装置按第二喷射速度喷射全部的二氧化碳气体，其中，第一喷射速度低于第二喷射速度。

可选地，还包括普通摄像头、热成像摄像头和喷水装置；

喷水装置安装在子电池舱的内侧壁上；

每个子电池舱的正面均设置有玻璃观察窗；

喷水装置、普通摄像头和热成像摄像头分别与控制器连接；

电池柜的正面安装有横跨电池柜正面的滑杆，滑杆的安装高度与玻璃观察窗的中心高度对应，普通摄像头和热成像摄像头分别滑动安装在滑杆上；

控制器还用于：

当控制二氧化碳喷射装置喷射完全部的二氧化碳气体之后，控制普通摄像头和热成像摄像头滑动至子电池舱的玻璃观察窗位置拍摄子电池舱内的图片，判断图片中是否有火焰存在，若是，则在切断子电池舱所有电气回路之后，控制喷水装置喷水灭火。

可选地，控制器还用于：

定期控制普通摄像头和热成像摄像头滑动至玻璃观察窗位置拍摄子电池舱内的图片，判断图片中是否有火焰存在，若是，则控制二氧化碳喷射装置按第三喷射速度喷射第三预置量的二氧化碳气体。

可选地，还包括可智能控制开合的出风口；

出风口设置在子电池舱的背面；

控制器还用于：

在二氧化碳喷射装置喷射完第二预置量的二氧化碳气体后，控制出风口打开。

可选地，还包括防爆泄压口；

防爆泄压口设置在子电池舱的背面，防爆泄压口安装有泄压动作接点，泄压动作节点与控制连接；

控制器还用于：

当检测到泄压动作时，控制所有防爆泄压口和出风口关闭，启动第三时长倒计时，判断在第三时长倒计时内是否收到人工闭锁所有防爆泄压口和出风口关闭的命令，若是，则自动结束第三时长倒计时，若否，则在第三时长倒计时结束时，切断子电池舱所有电气回路，控制喷水装置喷水灭火。

可选地，还包括冷却管；

冷却管紧贴子电池舱内的电池模块设置。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的防电磁环网的电化学储能电站控制方法和系统具有以下优点：

本发明提供的电化学储能站电池柜消防控制系统，将电池柜划分为多个独立的子电池舱，避免了将所有电池模块叠放在同一个空间内带来的因一个电池模块引燃导致所有电池模块受损的问题，通过多个可燃性气体传感器模块判断子电池舱内有可燃性气体，多个烟感探头判断子电池舱内有烟，避免了误报警的问题，当判断子电池舱内有可燃性气体时发出气体异常告警，当判断电池舱内有烟时，控制二氧化碳喷射装置喷射第一预置量的二氧化碳气体，当监测到超过第四数量根感温电缆的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置喷射第二预置量的二氧化碳气体，实现了对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制。解决了现有的电化学储能站电池舱消防控制逻辑简单，一方面易因烟感探头误报警导致误喷灭火气体，另一方面控制方式不够灵活，不能实现对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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相关的附图。

图1为本发明中提供的电化学储能站电池柜消防控制系统的整体结构示意图；

图2为本发明中提供的电化学储能站电池柜消防控制系统的正面视图；

图3为本发明中提供的电化学储能站电池柜消防控制系统的基于感温电缆的消防控制策略示意图；

图4为本发明中提供的电化学储能站电池柜消防控制系统的整体控制示意图；

其中，附图标记为：

1、电池柜；2、感温电缆；3、冷却管；4、可燃性气体传感器模块；5、二氧化碳喷射装置；6、烟感探头；7、温度传感器；8、紧急按钮；9、固定件；10、滑杆；11、普通摄像头；12、热成像摄像头；13、舱门；14、观察窗；15、人体感应模块。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。

为了便于理解，请参阅图1至图4，本发明中提供了一种电化学储能站电池柜1消防控制系统的实施例，包括电池柜1、可燃性气体传感器模块4、烟感探头6、感温电缆2、二氧化碳喷射装置5和控制器；

电池柜1包括两个以上的子电池舱，两个以上的子电池舱并排设置且相互隔离；

每个子电池舱内均设置有第一数量个可燃性气体传感器模块4、第二数量个烟感探头6、第三数量根感温电缆2和二氧化碳喷射装置5，第一数量、第二数量和第三数量均大于1；

所有可燃性气体传感器模块4、烟感探头6、感温电缆2和二氧化碳喷射装置5均与控制器连接；

可燃性气体传感器模块4、烟感探头6和二氧化碳喷射装置5分别安装在子电池舱的内侧壁上；

感温电缆2安装在子电池舱的内顶部；

控制器用于：

当监测到任一可燃性气体传感器模块4检测到可燃性气体时，判断在第一预置时长内是否所有可燃性气体传感器模块4都检测到可燃性气体，若是，则判断为子电池舱内有可燃性气体，并发出气体异常告警；

当监测到任一烟感探头6检测到子电池舱内有烟时，判断在第二预置时长内是否所有烟感探头6都检测到子电池舱内有烟，若是，则判断子电池舱内有烟，并控制二氧化碳喷射装置5喷射第一预置量的二氧化碳气体；

当监测到超过第四数量根感温电缆2的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置5喷射第二预置量的二氧化碳气体，其中，第四数量小于第三数量。

需要说明的是，本发明实施例中，将电池柜1划分为并排设置的相互隔离的多个子电池舱，每个子电池舱内均设置有第一数量个可燃性气体传感器模块4、第二数量个烟感探头6、第三数量根感温电缆2和二氧化碳喷射装置5，第一数量、第二数量和第三数量均大于1。所有可燃性气体传感器模块4、烟感探头6、感温电缆2和二氧化碳喷射装置5均与控制器连接。因而可以实现对单个子电池舱的消防隔离控制。

可燃性气体传感器模块4含有可探测一氧化碳、氢气、二氧化硫和甲烷等可燃性气体的传感器，可同时采集多种锂电池燃烧及故障时化学分解的可燃性气体。多个可燃性气体传感器模块4可以在子电池舱的内侧壁的不同水平高度上设置，例如在一个水平高度上设置两个可燃性气体传感器模块4，在另一个水平高度上设置另外两个可燃性气体传感器模块4。

烟感探头6的安装间距在4-8CM之间为宜，确保有烟雾接触时基本可以同时采集到。

在子电池舱的顶部内侧设置有多根感温电缆2，感温电缆2的数量在6～9之间为佳。每根感温电缆2单独通过RS485数据线与控制器数据对接，当感温电缆2接触到火焰或烟熏温度超过其短路温度，感温电缆2里面两根导线间的电阻值会降至短路，从而实现每根感温电缆2单独监测其下方是否有火。

二氧化碳喷射装置5内设置有定量的液态二氧化碳，在喷出时，液态二氧化碳转化为二氧化碳气体进行灭火。二氧化碳喷射装置5可以远程人工控制启停。

电化学储能站电池柜1消防控制系统中可以设置有冷却管3，冷却管3紧贴子电池舱内的电池模块设置，冷却管3里面的冷却液可以为电池模块进行降温。冷却管3的冷却功率可调控，可依据子电池舱内的温度进行调整。

本发明实施例中的电化学储能站电池柜1消防控制系统的工作原理为：

控制器实时监测每个子电池舱里面的所有可燃性气体传感器模块4、烟感探头6和感温电缆2的状态，当控制器监测到任一可燃性气体传感器模块4检测到可燃性气体时，判断在第一预置时长内是否所有可燃性气体传感器模块4都检测到可燃性气体，若在第一预置时长内所有可燃性气体传感器模块4都检测到可燃性气体，则判断为子电池舱内有可燃性气体，此时，发出气体异常告警，若在第一预置时长内未监测到所有可燃性气体传感器模块4都检测到可燃性气体，则认为可燃性气体传感器模块4发生了误告警，控制器不做动作。当控制器监测到任一烟感探头6检测到子电池舱内有烟时，判断在第二预置时长内是否所有烟感探头6都检测到子电池舱内有烟，若在第二预置时长内所有烟感探头6都检测到子电池舱内有烟，则判断子电池舱内有烟，此时，控制二氧化碳喷射装置5喷射第一预置量的二氧化碳气体，若在第二预置时长内未监测到所有烟感探头6都检测到子电池舱内有烟，则判断烟感探头6发生了误告警，控制器不做动作。当控制器监测到超过第四数量根感温电缆2的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置5喷射第二预置量的二氧化碳气体，其中，第四数量小于第三数量。

本发明提供的电化学储能站电池柜1消防控制系统，将电池柜1划分为多个独立的子电池舱，避免了将所有电池模块叠放在同一个空间内带来的因一个电池模块引燃导致所有电池模块受损的问题，通过多个可燃性气体传感器模块4判断子电池舱内有可燃性气体，多个烟感探头6判断子电池舱内有烟，避免了误报警的问题，当判断子电池舱内有可燃性气体时发出气体异常告警，当判断电池舱内有烟时，控制二氧化碳喷射装置5喷射第一预置量的二氧化碳气体，当监测到超过第四数量根感温电缆2的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置5喷射第二预置量的二氧化碳气体，实现了对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制。解决了现有的电化学储能站电池舱消防控制逻辑简单，一方面易因烟感探头6误报警导致误喷灭火气体，另一方面控制方式不够灵活，不能实现对电池舱的分层次异常状态监测及消防控制的技术问题。

作为进一步的改进，在一个实施例中，电化学储能站电池柜1消防控制系统还包括温度传感器7，温度传感器7安装在子电池舱的内侧壁上，温度传感器7与控制器连接。

相应地，控制器还用于：

当监测到温度传感器7检测到的温度大于第一阈值，且判断子电池舱内无烟时，发出高温告警。

需要说明的是，当子电池舱内的温度传感器7检测到舱内温度大于第一阈值时，控制器根据子电池舱内的烟感探头6的状态判断舱内是否有烟，若无烟，则仅发出高温告警。若有烟，则控制二氧化碳喷射装置5喷射第一预置量的二氧化碳气体。当控制器监测到温度传感器7检测到的温度大于第二阈值，且监测到第五数量根感温电缆2的短路信号时，控制二氧化碳喷射装置5喷射全部的二氧化碳气体，其中，第五数量大于第四数量但不大于第三数量，第二阈值大于第一阈值，第二阈值为200℃为佳。第五数量为6最佳。当监测到6根以上的感温电缆2的短路信号，且温度传感器7检测到的温度大于200℃时，控制二氧化碳喷射装置5喷射全部的二氧化碳气体。

当第五数量根感温电缆2瞬间接通又断开时，控制器会判断为感温电缆2异常，不会启动二氧化碳喷射装置5喷射二氧化碳灭火。

作为进一步的改进，在一个实施例中，第三数量小于10，当控制器监测到少于第五数量根感温电缆2的短路信号时，第二预置量根据以下计算公式计算：

D

其中，D

例如，第四数量为1，则二氧化碳喷射装置5喷射的二氧化碳气体量D

作为进一步的改进，在一个实施例中，电化学储能站电池柜1消防控制系统还设置有人体感应模块15。人体感应模块15安装在子电池舱的舱门13上，人体感应模块15与控制器连接。

相应地，控制器还用于：

在控制二氧化碳喷射装置5喷射全部的二氧化碳气体之前，启动第一时长倒计时，第一时长倒计时可以是20s，判断在第一时长倒计时内判断人体感应模块15是否感应到人员信息，若是，则将第一时长倒计时延长至第二时长倒计时，第二时长倒计时可以是1min，并发出语音告警提醒人员撤离现场，在第二时长倒计时结束时，控制二氧化碳喷射装置5按第一喷射速度喷射全部的二氧化碳气体，若否，则在第一时长倒计时结束时，控制二氧化碳喷射装置5按第二喷射速度喷射全部的二氧化碳气体，其中，第一喷射速度低于第二喷射速度。在检测到子电池舱内有作业人员时，延长倒计时可给予作业人员逃离时间，然后将二氧化碳的喷射速度调低，可防止喷出的太多的二氧化碳快速充满子电池舱内导致舱内氧气不足威胁到作业人员的生命安全，也防止急速喷出二氧化碳冻伤作业人员的皮肤。

作为进一步的改进，在一个实施例中，如图2所示，电化学储能站电池柜1消防控制系统还设置有普通摄像头11、热成像摄像头12和喷水装置。喷水装置安装在子电池舱的内侧壁上，每个子电池舱的正面均设置有玻璃观察窗14，喷水装置、普通摄像头11和热成像摄像头12分别与控制器连接，电池柜1的正面安装有横跨电池柜1正面的滑杆10，滑杆10通过固定件9安装在电池柜1上，滑杆10的安装高度与玻璃观察窗14的中心高度对应，普通摄像头11和热成像摄像头12分别滑动安装在滑杆10上。普通摄像头11、热成像摄像头12和滑杆10的安装位置满足不影响子电池舱的舱门13的开闭的要求。

相应地，控制器还用于：

当控制二氧化碳喷射装置5喷射完全部的二氧化碳气体之后，控制普通摄像头11和热成像摄像头12滑动至子电池舱的玻璃观察窗14位置拍摄子电池舱内的图片，判断图片中是否有火焰存在，若是，则在切断子电池舱所有电气回路之后，控制喷水装置喷水灭火。子电池舱内无灯光，若有火焰出现则会比较容易通过热成像摄像头12或者普通摄像头11发现。

控制器还可以定期控制普通摄像头11和热成像摄像头12滑动至玻璃观察窗14位置拍摄子电池舱内的图片，判断图片中是否有火焰存在，若是，则控制二氧化碳喷射装置5按第三喷射速度喷射第三预置量的二氧化碳气体。喷水装置可以远程人工控制启停。

作为进一步的改进，在一个实施例中，电化学储能站电池柜1消防控制系统还可以设置有可智能控制开合的出风口，出风口设置在子电池舱的背面。

相应地，控制器还用于：

在二氧化碳喷射装置5喷射完第二预置量的二氧化碳气体后，控制出风口打开，进行排气。

在一个实施例中，电化学储能站电池柜1消防控制系统还可以设置有防爆泄压口，防爆泄压口设置在子电池舱的背面，防爆泄压口安装有泄压动作接点，泄压动作节点与控制连接

相应地，控制器还用于：

当检测到泄压动作时，控制所有防爆泄压口和出风口关闭，启动第三时长倒计时，判断在第三时长倒计时内是否收到人工闭锁所有防爆泄压口和出风口关闭的命令，若是，则自动结束第三时长倒计时，若否，则在第三时长倒计时结束时，切断子电池舱所有电气回路，控制喷水装置喷水灭火，自动隔离该子电池舱。既可以灭火也可以在灭完火后降低子电池仓内电池模块的化学分解速度，并将可以融入水中的可燃性气体含量降到最低。这种控制方法是最高级别电池柜1自我防护隔离方法，对失控电池进行浸泡式隔离。另外，还可以在子电池舱上设置紧急按钮8，当紧急按钮8按下时，子电池舱所有电气回路被自动切断，喷水装置自动喷水灭火。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。