一种磷酸铁锂电池直流电源消防系统及方法

技术领域

本发明属于直流电源安全领域，特别涉及一种磷酸铁锂电池直流电源消防系统及方法。

背景技术

磷酸铁锂电池具有寿命长、温度特性好、可靠性高的优点，已经在厂站用直流电源试点工程中得到应用。然而，锂离子电池由于存在本征安全性问题，在一些滥用情况下可能会发生热失控以及连锁现象，进而引起整个直流屏柜甚至变电站发生火灾事故，对变电站的消防提出新的挑战。

根据无人值守变电站消防规程，变电站建筑室内仅配置手提式干粉灭火剂，当安装在变电站的烟感探测到火灾时，发出报警信号，信号通过网络传至指挥调度中心，中心根据情况通知相关人员赶到现场利用配备在现场的手提式灭火器进行灭火。锂离子电池这类火灾，发展迅猛，以现有的防控策略以及手段，一旦在厂站发生火灾，造成的财产损失与社会影响十分严重。为此，有必要开发针对性的灭火系统，在短时间内遏止直流电源火灾、将损失控制在最小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸铁锂电池直流电源消防系统及方法，以解决现有磷酸铁锂电池直流电源系统存在的消防安全隐患问题。本发明种酸铁锂电池直流电源消防系统及方法，提供磷酸铁锂电池直流电源消防联动，利用屏柜内有限的空间，采集电池单体参数以及环境火灾信号，将所采集的信息参数值与设定的阈值进行比较，当参数超过阈值时发出报警指令，系统根据报警指令执行灭火动作，同时采集灭火剂浓度信息，通过比较设定的浓度阈值持续喷射，提高灭火精度，在火灾初期将事故控制在直流屏柜内，防止二次火灾事故的发生。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种磷酸铁锂电池直流电源消防系统，包括：

检测单元，与控制单元和报警单元连接，用于采集磷酸铁锂电池直流电源的实时参数值，以及将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同的报警指令传输至报警单元和控制单元；

控制单元，与灭火单元连接，用于根据检测单元生成的报警指令切断磷酸铁锂直流电源系统的电源，并生成控制指令发送至灭火单元；

灭火单元，用于根据控制单元传输的控制指令执行对应的灭火操作；

报警单元，用于根据检测单元传输的报警指令执行对应级别的报警操作。

本发明进一步的改进在于：所述参数值包括：磷酸铁锂电池温度、磷酸铁锂电池电压、磷酸铁锂电池直流电源的环境温度和烟雾浓度。

本发明进一步的改进在于：所述磷酸铁锂直流电源设置于变电站的蓄电池室中，包括电池柜、充电柜和馈线柜；

检测单元包括第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器、电压传感器、第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器；

第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测磷酸铁锂电池温度、充电柜环境温度和馈线柜环境温度；

电压传感器设置于电池柜中，用于监测磷酸铁锂电池电压；

第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测电池柜、充电柜和馈线柜中烟雾浓度。

本发明进一步的改进在于：所述预先设置的参数阈值包括：第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器、电压传感器、第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器的参数阈值。

本发明进一步的改进在于：所述灭火单元包括能够向磷酸铁锂电池直流电源喷洒灭火剂的可控灭火剂储罐。

本发明进一步的改进在于：所述报警单元包括声光报警器。

本发明进一步的改进在于：所述检测单元将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同的报警指令传输至报警单元和控制单元，具体包括：

当实时参数值中，电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在预先设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在预先设置的参数阈值范围时，生成第一报警指令；

当实时参数值中，电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在预先设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在预先设置的参数阈值范围时，生成第二报警指令；

当实时参数值中，仅有烟雾浓度不在预先设置的参数阈值范围时，生成第三报警指令。

本发明进一步的改进在于：所述第一报警指令，用于控制单元自动切断酸铁锂电池直流电源，并通过报警单元发出声光报警信号；

所述第二报警指令，用于控制单元自动切断酸铁锂电池直流电源，并向超出预先设置的参数阈值的箱体释放全淹没气体灭火剂；

所述第三报警指令，用于控制单元自动切断酸铁锂电池直流电源，并通过报警单元上报指令信息。

第二方面，本发明提供一种磷酸铁锂电池直流电源消防方法，包括：

采集磷酸铁锂电池直流电源的实时参数值，并将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同的报警指令；

执行所述报警指令。

本发明进一步的改进在于：具体包括以下步骤：

采集磷酸铁锂电池直流电源的实时参数值，将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同的报警指令：当实时参数值中，电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在预先设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在预先设置的参数阈值范围时，生成第一报警指令；当实时参数值中，电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在预先设置的参数阈值范围，且烟雾浓度在预先设置的参数阈值范围时，生成第二报警指令；当实时参数值中，仅有烟雾浓度不在预先设置的参数阈值范围时，生成第三报警指令；所述第一报警指令，用于自动切断酸铁锂电池直流电源，并发出声光报警信号；所述第二报警指令，用于自动切断酸铁锂电池直流电源，并生成灭火控制指令向超出预先设置的参数阈值的箱体释放全淹没气体灭火剂；所述第三报警指令，用于自动切断酸铁锂电池直流电源，发出声光报警信号并上报指令信息；

执行所述报警指令。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种酸铁锂电池直流电源消防系统及方法，采集蓄电池柜内电池本体温度和电压，以及内部气体浓度和烟雾浓度，并将所述采集的参数值与设置的参数阈值进行比较，根据比较结果生成不同级别的报警指令，并根据报警指令的级别生成对应级别的灭火指令，执行对应级别的报警操作，最后根据灭火指令的级别执行对应级别的灭火操作。

本发明实现了对变电站用磷酸铁锂电池直流电源的全方位检测，根据检测结果将直流电源内蓄电池的安全情况进行分级，生成不同级别的报警指令和灭火指令，执行不同级别的报警操作和灭火操作，从而使灭火的效率更高，而且所述方法和系统在采集到的信号持续一段时间后才会生成报警指令，从而在火灾可控范围内有效降低了误报率。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种磷酸铁锂电池直流电源消防系统的结构框图；

图2为本发明一种磷酸铁锂电池直流电源消防方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

实施例1

请参阅图1所示，为了解决现有技术中的厂站用磷酸铁锂直流电源系统仅采用烟雾传感器探测、干粉灭火剂进行扑救的问题，本发明提供一种磷酸铁锂电池直流电源消防系统，所述系统包括：检测单元、报警单元、控制单元以及灭火单元。

检测单元，与控制单元和报警单元连接，用于采集实时参数值，以及将采集的参数值与预先设置的参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令传输至报警单元和控制单元；所述参数值包括：磷酸铁锂电池温度、磷酸铁锂电池电压、磷酸铁锂电池直流电源的环境温度和烟雾浓度。磷酸铁锂直流电源设置于变电站的蓄电池室中，包括电池柜、充电柜和馈线柜。检测单元包括第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器、电压传感器、第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器。第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测磷酸铁锂电池温度、充电柜环境温度和馈线柜环境温度；电压传感器设置于电池柜中，用于监测磷酸铁锂电池电压；第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测电池柜、充电柜和馈线柜中烟雾浓度。检测单元中预设有第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器、电压传感器、第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器的参数阈值，所述参数阈值为电池柜、充电柜和馈线柜正常工作的参数范围。

控制单元，其与检测单元和灭火单元连接，用于根据检测单元的报警指令切断磷酸铁锂直流电源系统的电源，并根据报警指令的级别生成对应级别的控制指令，并将所述控制指令发送至灭火单元；

灭火单元，与控制单元连接，用于根据控制单元传输的控制指令级别执行对应级别的灭火操作。包括灭火剂，储罐，管路，阀门和喷头，其中，储罐用于存储灭火剂，阀门用于控制管路的开关，喷头用于在阀门打开时喷射灭火剂。

报警单元，与检测单元连接，用于根据检测单元传输的报警指令的级别执行对应级别的报警操作。

实施例2

请参阅图2所示，本发明还提供一种磷酸铁锂电池直流电源消防方法，包括以下步骤：

采集第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器、电压传感器、第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器的监测值。其中，第一温度传感器、第二温度温度传感器、第三温度温度传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测磷酸铁锂电池温度、充电柜环境温度和馈线柜环境温度；电压传感器设置于电池柜中，用于监测磷酸铁锂电池电压；第一烟雾传感器、第二烟雾传感器和第三烟雾传感器分别设置于电池柜、充电柜和馈线柜中，分别用于监测电池柜、充电柜和馈线柜中烟雾浓度。

将监测值与预先设置的对应参数阈值进行比较，并根据比较结果，生成不同级别的报警指令：

当电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在设置的正常运行参数阈值范围，烟雾浓度在设置的正常运行参数阈值范围，且持续超过设定(一般为5-30S)时，生成第一报警指令；

当电池温度、电池电压、环境温度中至少有一个参数值不在设置的正常运行参数阈值内，烟雾浓度不在设置的正常运行参数阈值范围，且持续超过设定(一般为5-30S)时，生成第二报警指令；

当仅有烟雾浓度不在设置的正常运行参数阈值范围，且持续超过设定(一般为5-30S)时，生成第三报警指令。

当所述报警指令为第一报警指令时，自动切断酸铁锂电池直流电源，发出声光报警信号提醒技术人员排查隐患；

当所述报警指令为第二报警指令时，自动切断酸铁锂电池直流电源，并向超出正常运行参数阈值的箱体释放全淹没气体灭火剂，如果执行灭火操作后仍无法解除报警操作时，上报火警部门和监控人员；

当所述报警指令为第三报警指令时，自动切断酸铁锂电池直流电源，上报临近人员通过监控视频或现场观察判断情况，并采取相应措施。

本发明一种磷酸铁锂电池直流电源消防方法，利用屏柜内有限的空间，采集电池单体参数以及环境火灾信号，将所采集的信息参数值与设定的阈值进行比较，当参数超过阈值时发出报警指令，系统根据报警指令执行灭火动作，同时采集灭火剂浓度信息，通过比较设定的浓度阈值持续喷射，提高灭火精度，在火灾初期将事故控制在直流屏柜内，防止二次火灾事故的发生。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。