一种移动式储能电源的可靠性诊断系统

技术领域

本发明涉及移动式储能电源技术领域，具体为一种移动式储能电源的可靠性诊断系统。

背景技术

移动式储能电源是一种能够提供移动设备或系统电力需求的电源装置。它通常由储能设备（如电池、超级电容器等）和相应的控制系统组成，能够在不依赖传统电网供电的情况下，为移动设备提供稳定可靠的电能。移动式储能电源在户外应急场景中发挥着至关重要的作用，因此，对移动式储能电源的可靠性进行诊断，则显得至关重要。

而现有的对移动式储能电源的供电状态可靠性诊断的方式中，大都是根据唯一的对比值进行电量不足预警，其诊断方式，无法结合移动式储能电源的健康状态以及所处环境因素进行调整，无法做到对移动式储能电源电量不足时及时补给预警，故无法保证移动式储能电源的稳定供电状态。

且现有的对移动式储能电源的运行状态可靠性诊断的方式中，大都是依赖与人工参与对移动式储能电源的外观或表面温度来判断可靠性，其诊断方式，较为片面且存在较大的误差性，难以做到对移动式储能电源的故障的预测诊断，故无法准确评估移动式储能电源的可靠状态，也难以提供相应的警示。

为了解决上述缺陷，现提供一种技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动式储能电源的可靠性诊断系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种移动式储能电源的可靠性诊断系统，包括云服务器，云服务器通讯连接有数据采集单元、云数据库、供稳诊断分析单元、运稳诊断分析单元和控制终端；

所述供稳诊断分析单元用于对移动式储能电源的供能稳定状态进行判定分析，包括以下步骤：

步骤一：对移动式储能电源的剩余容量的状态进行分析，由此生成警戒触发条件验证指令；

步骤二：根据警戒触发条件验证指令，对移动式储能电源的健康状态参数进行监测及对其健康状态进行评估，由此输出移动式储能电源的健康状态等级或环境条件验证指令，其中，健康状态等级包括一级健康等级、二级健康等级、三级健康等级；

步骤三：若输出的移动式储能电源的健康状态等级为一级健康等级，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端由此启动充电模式，若输出的移动式储能电源的健康状态等级为二级健康等级或三级健康等级时或若输出环境条件验证指令时，则执行步骤四；

步骤四：对移动式储能电源的环境条件参数进行监测及对其影响程度进行分析，由此输出移动式储能电源的容量预警触发阈值，将输出的容量预警触发阈值作为移动式储能电源的剩余容量的新的能源供给触发条件，并当监测到移动式储能电源的剩余容量达到容量预警触发阈值时，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端由此启动充电模式；

所述运稳诊断分析单元用于对移动式储能电源的物理影响数据参数进行监测，以及对移动式储能电源的历史故障数据参数进行监测，由此对移动式储能电源的运行稳定情况进行故障诊断预测，由此输出移动式储能电源的故障诊断等级并通过控制终端进行预警控制处理。

优选地，所述数据采集单元用于采集移动式储能电源的剩余容量、健康状态参数、环境条件参数和历史故障事件日志，并将各类型信息发送至云数据库中进行存储。

优选地，所述云数据库还用于存储健康状态等级评估表，存储第一容量预警触发判定数据表，存储第二容量预警触发判定数据表，存储故障诊断预警判定表。

优选地，所述对移动式储能电源的供能稳定状态进行判定分析，其具体分析过程如下：

S1：实时监测移动式储能电源的剩余容量，并设置剩余容量的容量警戒对比阈值，并将移动式储能电源的剩余容量与预设的容量警戒对比阈值进行比较分析；

S2：若移动式储能电源的剩余容量大于等于预设的容量警戒对比阈值时，则生成警戒触发条件验证指令；

S3：根据生成警戒触发条件验证指令，对移动式储能电源的健康状态参数进行监测，由此输出移动式储能电源的各项健康状态参数，依次为容量衰减指数、充电状态指数和放电状态指数，并将各项健康状态参数进行综合分析，依据设定的数据模型：hsa=ρ1×rsz+ρ2×cds+ρ3×fds，由此输出移动式储能电源的健康状态评估指数hsa，其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为容量衰减指数、充电状态指数和放电状态指数的归一因子；

S4：设置移动式储能电源的健康状态评估指数的健康状态对比阈值，并将移动式储能电源的健康状态评估指数与预设的健康状态对比阈值进行比较分析；

S41：若健康状态评估指数小于预设的健康状态对比阈值时，则将移动式储能电源的健康状态评估指数与存储在云数据库中的健康状态等级评估表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的健康状态等级，且得到的每个健康状态评估指数均对应一个健康状态等级，且健康状态等级包括一级健康等级、二级健康等级、三级健康等级；

若输出的移动式储能电源的健康状态等级为一级健康等级，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端，控制终端由此启动充电模式；

若输出的移动式储能电源的健康状态等级为二级健康等级或三级健康等级时，则均执行S42-2；

S42：若健康状态评估指数大于等于预设的健康状态对比阈值时，则生成环境条件验证指令，根据生成环境条件验证指令，对移动式储能电源的环境条件参数进行监测，由此得到移动式储能电源的各项环境条件参数，且环境条件参数包括温变值、湿度和海拔高度，并将其分别记作wd、sd和hbg，并将各项环境条件参数进行综合分析，依据设定的数据模型：ecf=δ1×wd+δ2×sd+δ3×hbg，由此输出移动式储能电源的外部条件影响指数ecf，其中，δ1、δ2和δ3分别为温变值、湿度和海拔高度的权重因子系数；

设置移动式储能电源的外部条件影响指数的外部条件对比阈值，并将移动式储能电源的外部条件影响指数与预设的外部条件对比阈值进行比较分析；

S42-1：若外部条件影响指数大于预设的外部条件对比阈值时，则将移动式储能电源的外部条件影响指数与存储在云数据库中的第一容量预警触发判定数据表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的容量预警触发阈值，且得到的每个外部条件影响指数均对应一个容量预警触发阈值；

S42-2：若外部条件影响指数小于等于预设的外部条件对比阈值时，则调取移动式储能电源的健康状态评估指数和外部条件影响指数，并将两项数据进行综合分析，依据设定的数据模型：szx=λ1×hsa+λ2×ecf，由此输出移动式储能电源的综合能源指数szx，其中，λ1和λ2分别为健康状态评估指数和外部条件影响指数的归一因子；

将输出移动式储能电源的综合能源指数与存储在云数据库中的第二容量预警触发判定数据表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的容量预警触发阈值，且得到的每个综合能源指数均对应一个容量预警触发阈值；

S42-3：将输出的容量预警触发阈值作为移动式储能电源的剩余容量的新的能源供给触发条件，并当监测到移动式储能电源的剩余容量达到容量预警触发阈值时，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端，控制终端由此启动充电模式。

优选地，所述对移动式储能电源的健康状态参数进行监测，其具体监测过程如下：

监测移动式储能电源的最大储能容量和额定储能容量，并将其分别标定为mr和fr，并将两项数据进行计算分析，依据设定的数据模型：

调取在m次充电操作中移动式储能电源的充电所用的时长和对应的输入电量，并由此进行计算分析，依据设定的数据模型：

实时监测在m次放电操作中移动式储能电源的电压变化状态以及电流变化状态，由此得到移动式储能电源的电压变化值和电流变化值，并将其记作vcg

再调取在m次放电操作中移动式储能电源的放电时长，并将其记作dt

将在m次放电操作中移动式储能电源的电压变化值、电流变化值和放电时长进行计算分析，依据设定的数据模型：

优选地，所述对移动式储能电源的物理影响数据参数进行监测，其具体监测过程如下：

通过振动传感器对移动式储能电源的振动情况进行采集，由此得到移动式储能电源的振动信号频谱图；

并从振动信号频谱图中提取移动式储能电源的振动赋值和振动频率，并将其分别记作alg和fqy；

通过冲击传感器对移动式储能电源的冲击情况进行采集，由此检测得到移动式储能电源所受到的冲击力和冲击作用时长，并将其分别记作F和at；

将实时监测到的振动赋值、振动频率、冲击力和冲击作用时长进行计算分析，依据设定的数据模型：

优选地，所述对移动式储能电源的历史故障数据参数进行监测，其具体监测过程如下：

调取移动式储能电源的历史故障事件日志，并从历史故障事件日志中提取移动式储能电源的触发的各类型故障报警频率，且各类型故障报警有过压报警、过流报警和过热报警，则由此可知：各类型故障报警频率包括过压报警频率、过流报警频率和过热报警频率，并将其依次记作Gy、Gl和Gr；

并从历史故障事件日志中提取移动式储能电源的每次触发各类型故障预警保护状态下的保护参数，由此可知保护参数包括：过压值、过流值、过热值，并将其依次记作Ou

将监测到的过压报警频率、过流报警频率和过热报警频率以及过压值、过流值、过热值进行综合分析，依据设定的数据模型：

优选地，所述对移动式储能电源的运行稳定情况进行故障诊断预测，其具体诊断预测过程如下：

将移动式储能电源的物降因子和历史故障系数进行综合分析，依据设定的数据模型：rdc=ξ×[（1+sbt）×gzx]，由此输出移动式储能电源的运行诊断系数rdc，其中，ξ为转换因子系数；

将移动式储能电源的运行诊断系数与存储在云数据库中的故障诊断预警判定表进行对照匹配分析，由此输出移动式储能电源的故障诊断等级，且得到的每个运行诊断系数均对应一个故障诊断等级，且故障诊断等级包括超危险故障诊断等级、危险故障诊断等级、低危险故障诊断等级；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为超危险故障诊断等级时，则生成一级故障维修预警信号，并将一级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此切断移动式储能电源的与外部的充放电连接；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为危险故障诊断等级时，则生成二级故障维修预警信号，并将二级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此对移动式储能电源的过压、过流、过热进行自调节操作，且将移动式储能电源的过压、过流、过热自调节操作设置长调节周期V1；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为低危险故障诊断等级时，则生成三级故障维修预警信号，并将三级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此对移动式储能电源的过压、过流、过热进行自调节操作，且设置的调节周期为短调节周期V2。

本发明的有益效果：

本发明，通过结合健康状态以及环境因素对移动式储能电源的供能稳定状态进行判定分析，由此及时调整了移动式储能电源的能量不足的预警触发值，并将更正后的容量预警触发阈值作为移动式储能电源的剩余容量的新的能源供给触发条件，并当监测到移动式储能电源的剩余容量达到容量预警触发阈值时，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端由此启动充电模式，通过对移动式储能电源的供电状态进行分析以及及时调整缺电预警的触发阈值，以达到移动式储能电源的能量的及时补充，从而保证了移动式储能电源持续供电的可靠性；

通过将影响移动式储能电源的物理影响数据进行分析，并将其与移动式储能电源的历史故障数据参数进行结合分析，从而实现对移动式储能电源的运行稳定情况进行故障诊断预测，也进一步对移动式储能电源的运行状况和性能进行了准确的评估和预测，以诊断出潜在的故障或问题，并提供相应的警示，来保证移动式储能电源运行的可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框图。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种移动式储能电源的可靠性诊断系统，包括云服务器，云服务器通讯连接有数据采集单元、云数据库、供稳诊断分析单元、运稳诊断分析单元和控制终端。

数据采集单元用于采集移动式储能电源的剩余容量、健康状态参数、环境条件参数和历史故障事件日志，并将各类型信息发送至云数据库中进行存储。

云数据库还用于存储健康状态等级评估表，存储第一容量预警触发判定数据表，存储第二容量预警触发判定数据表，存储故障诊断预警判定表。

供稳诊断分析单元用于对移动式储能电源的供能稳定状态进行判定分析，具体分析过程如下：

S1：实时监测移动式储能电源的剩余容量，并设置剩余容量的容量警戒对比阈值，并将移动式储能电源的剩余容量与预设的容量警戒对比阈值进行比较分析；

S2：若移动式储能电源的剩余容量大于等于预设的容量警戒对比阈值时，则生成警戒触发条件验证指令；

S3：根据生成警戒触发条件验证指令，对移动式储能电源的健康状态参数进行监测，具体监测过程如下：

监测移动式储能电源的最大储能容量和额定储能容量，并将其分别标定为mr和fr，并将两项数据进行计算分析，依据设定的数据模型：

调取在m次充电操作中移动式储能电源的充电所用的时长和对应的输入电量，并由此进行计算分析，依据设定的数据模型：

实时监测在m次放电操作中移动式储能电源的电压变化状态以及电流变化状态，由此得到移动式储能电源的电压变化值和电流变化值，并将其记作vcg

再调取在m次放电操作中移动式储能电源的放电时长，并将其记作dt

将在m次放电操作中移动式储能电源的电压变化值、电流变化值和放电时长进行计算分析，依据设定的数据模型：

由此输出移动式储能电源的各项健康状态参数，依次为容量衰减指数、充电状态指数和放电状态指数，并将各项健康状态参数进行综合分析，依据设定的数据模型：hsa=ρ1×rsz+ρ2×cds+ρ3×fds，由此输出移动式储能电源的健康状态评估指数hsa，其中，ρ1、ρ2和ρ3分别为容量衰减指数、充电状态指数和放电状态指数的归一因子，ρ1、ρ2和ρ3均为大于0的自然数，而归一因子用于表示将数据模型中的各项数据转化为无量纲形式的系数；

S4：设置移动式储能电源的健康状态评估指数的健康状态对比阈值，并将移动式储能电源的健康状态评估指数与预设的健康状态对比阈值进行比较分析；

S41：若健康状态评估指数小于预设的健康状态对比阈值时，则将移动式储能电源的健康状态评估指数与存储在云数据库中的健康状态等级评估表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的健康状态等级，且得到的每个健康状态评估指数均对应一个健康状态等级，且健康状态等级包括一级健康等级、二级健康等级、三级健康等级；

若输出的移动式储能电源的健康状态等级为一级健康等级，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端，控制终端由此启动充电模式；

若输出的移动式储能电源的健康状态等级为二级健康等级或三级健康等级时，则均执行S42-2；

S42：若健康状态评估指数大于等于预设的健康状态对比阈值时，则生成环境条件验证指令，根据生成环境条件验证指令，对移动式储能电源的环境条件参数进行监测，由此得到移动式储能电源的各项环境条件参数，且环境条件参数包括温变值、湿度和海拔高度，并将其分别记作wd、sd和hbg，并将各项环境条件参数进行综合分析，依据设定的数据模型：ecf=δ1×wd+δ2×sd+δ3×hbg，由此输出移动式储能电源的外部条件影响指数ecf，其中，δ1、δ2和δ3分别为温变值、湿度和海拔高度的权重因子系数，δ1、δ2和δ3均为大于0的自然数，权重因子系数用于均衡各项数据在公式计算中的占比权重，从而促进计算结果的准确性；

需要说明的是，温变值指的是移动式储能电源所处环境的温度变化值，温度是一个重要的因素，对储能电源的性能和寿命具有显著影响，过高或过低的温度都可能导致电池容量减少、充电效率下降以及材料老化等问题；

设置移动式储能电源的外部条件影响指数的外部条件对比阈值，并将移动式储能电源的外部条件影响指数与预设的外部条件对比阈值进行比较分析；

S42-1：若外部条件影响指数大于预设的外部条件对比阈值时，则将移动式储能电源的外部条件影响指数与存储在云数据库中的第一容量预警触发判定数据表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的容量预警触发阈值，且得到的每个外部条件影响指数均对应一个容量预警触发阈值；

S42-2：若外部条件影响指数小于等于预设的外部条件对比阈值时，则调取移动式储能电源的健康状态评估指数和外部条件影响指数，并将两项数据进行综合分析，依据设定的数据模型：szx=λ1×hsa+λ2×ecf，由此输出移动式储能电源的综合能源指数szx，其中，λ1和λ2分别为健康状态评估指数和外部条件影响指数的归一因子，λ1和λ2均为大于0的自然数；

将输出移动式储能电源的综合能源指数与存储在云数据库中的第二容量预警触发判定数据表进行对照匹配分析，由此得到移动式储能电源的容量预警触发阈值，且得到的每个综合能源指数均对应一个容量预警触发阈值；

S42-3：将输出的容量预警触发阈值作为移动式储能电源的剩余容量的新的能源供给触发条件，并当监测到移动式储能电源的剩余容量达到容量预警触发阈值时，则生成能源供给预警信号，并将能源供给预警信号发送至控制终端，控制终端由此启动充电模式。

运稳诊断分析单元用于对移动式储能电源的物理影响数据参数进行监测，具体监测过程如下：

通过振动传感器对移动式储能电源的振动情况进行采集，由此得到移动式储能电源的振动信号频谱图；

并从振动信号频谱图中提取移动式储能电源的振动赋值和振动频率，并将其分别记作alg和fqy；

通过冲击传感器对移动式储能电源的冲击情况进行采集，由此检测得到移动式储能电源所受到的冲击力和冲击作用时长，并将其分别记作F和at；

将实时监测到的振动赋值、振动频率、冲击力和冲击作用时长进行计算分析，依据设定的数据模型：

运稳诊断分析单元还用于对移动式储能电源的历史故障数据参数进行监测，具体监测过程如下：

调取移动式储能电源的历史故障事件日志，并从历史故障事件日志中提取移动式储能电源的触发的各类型故障报警频率，且各类型故障报警有过压报警、过流报警和过热报警，则由此可知：各类型故障报警频率包括过压报警频率、过流报警频率和过热报警频率，并将其依次记作Gy、Gl和Gr；

并从历史故障事件日志中提取移动式储能电源的每次触发各类型故障预警保护状态下的保护参数，由此可知保护参数包括：过压值、过流值、过热值，并将其依次记作Ou

将监测到的过压报警频率、过流报警频率和过热报警频率以及过压值、过流值、过热值进行综合分析，依据设定的数据模型：

对移动式储能电源的运行稳定情况进行故障诊断预测，具体诊断预测过程如下：

将移动式储能电源的物降因子和历史故障系数进行综合分析，依据设定的数据模型：rdc=ξ×[（1+sbt）×gzx]，由此输出移动式储能电源的运行诊断系数rdc，其中，ξ为转换因子系数；

将移动式储能电源的运行诊断系数与存储在云数据库中的故障诊断预警判定表进行对照匹配分析，由此输出移动式储能电源的故障诊断等级，且得到的每个运行诊断系数均对应一个故障诊断等级，且故障诊断等级包括超危险故障诊断等级、危险故障诊断等级、低危险故障诊断等级；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为超危险故障诊断等级时，则生成一级故障维修预警信号，并将一级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此切断移动式储能电源的与外部的充放电连接；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为危险故障诊断等级时，则生成二级故障维修预警信号，并将二级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此对移动式储能电源的过压、过流、过热进行自调节操作，且将移动式储能电源的过压、过流、过热自调节操作设置长调节周期V1；

若输出的移动式储能电源的故障诊断等级为低危险故障诊断等级时，则生成三级故障维修预警信号，并将三级故障维修预警信号发送至控制终端，控制终端由此对移动式储能电源的过压、过流、过热进行自调节操作，且设置的调节周期为短调节周期V2；

需要指出的是，V1＞V2，过压、过流、过热的自调节操作均为现有技术，在此不做赘述。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。