一种储能电源故障检测预警系统

技术领域

本发明涉及储能电源监管技术领域，具体是一种储能电源故障检测预警系统。

背景技术

随着能源结构的转变和电力系统的不断发展，储能电源在电力系统中的应用越来越广泛，储能电源是一种大容量移动电源，是一种可以储存电能的机器，能够驱动小功率电器，或为各种电器充电，便携式储能电源是广泛应用于户外旅行、应急防灾等场景的大型电源组，具有多种接口，支持手机、笔记本电脑、冰箱等产品在移动电力场景下的充电；

由于储能电源故障而导致电力供应中断或不稳定的问题时有发生，因此对储能电源的故障检测和预警显得尤为重要，目前难以对储能电源的充放电压流状况和存电异常性进行合理分析并反馈预警，且无法判断储能电源运行和所处环境的风险性，以及无法对储能电源的生命状态进行全面综合评估，不利于保证储能电源的安全稳定运行；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种储能电源故障检测预警系统，解决了现有技术难以对储能电源的充放电压流状况和存电异常性进行合理分析并反馈预警，且无法判断储能电源运行和所处环境的风险性，以及无法对储能电源的生命状态进行全面综合评估，不利于保证储能电源安全稳定运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种储能电源故障检测预警系统，包括处理器、充放电压流检测模块、存电决策分析模块、性能综合评估模块以及监管预警终端；充放电压流检测模块对储能电源充电和放电过程的压流表现状况进行监测，通过分析生成充放压流合格信号或充放压流不合格信号，且将充放压流不合格信号经处理器发送至监管预警终端；

存电决策分析模块对储能电源的存电性能进行分析，通过分析以生成存电异常信号或存电正常信号，且将存电异常信号经处理器发送至监管预警终端；性能综合评估模块对储能电源的使用性能进行综合评估，判断储能电源的生命状态，并生成储能电源的性能综评不合格信号或性能综评合格信号，且将性能综评不合格信号经处理器发送至监管预警终端。

进一步的，处理器与电源环境检测模块以及电源运行检测模块均通信连接，电源环境检测模块对储能电源所处环境进行检测，判断储能电源的环境风险状态，且将判断信息经处理器发送至监管预警终端；电源运行检测模块将储能电源的运行异常进行检测，判断储能电源的运行风险状态，且将判断信息经处理器发送至监管预警终端。

进一步的，电源环境检测模块的具体分析过程包括：

采集到储能电源所处环境的环境温度、环境湿度、环境气压和环境光照强度，将环境温度与预设标准环境温度值进行差值计算并取绝对值以得到环温分析值，同理获取到环湿分析值、环压分析值和环光分析值；以及采集到储能电源所处环境的烟尘浓度数据，将烟尘浓度数据、环温分析值、环湿分析值、环压分析值和环光分析值进行数值计算得到环境检测值；将环境检测值与预设环境检测阈值进行数值比较，若环境检测值超过预设环境检测阈值，则判断储能电源处于环境预警状态。

进一步的，电源运行检测模块的具体运行过程包括：

采集到储能电源上若干个位置处的实时温度，将若干个位置处的实时温度相较于预设实时温度范围的中值的偏离值进行求和计算并取均值以得到储温检验值，并将对应位置处的实时温度与预设实时温度范围进行数值比较，若实时温度未处于预设实时温度范围内，则将对应位置标记为储能异温点，且将储能异温点的数量标记为储能异温决策值；以及采集到储能电源的振动检测数据，将振动检测数据、储能异温决策值和储温检验值进行数值计算得到电源运行值；将电源运行值与预设电源运行阈值进行数值比较，若电源运行值超过预设电源运行阈值，则判断储能电源处运行预警状态。

进一步的，性能综合评估模块的具体运行过程包括：

采集到储能电源的生产间隔时长和充电频率，将生产间隔时长和充电频率与预设生产间隔时长阈值和预设充电频率阈值分别进行数值比较，若生产间隔时长或充电频率超过对应预设阈值，则生成储能电源的性能综评不合格信号；

若生产间隔时长和充电频率均未超过对应预设阈值，则通过分析获取到储能电源的储电异常值，并获取到储能电源在历史运行过程中处于环境预警状态的时长和处于运行预警状态的时长并将其分别标记为环警总时值和运警总时值，且获取到储能电源在历史运行过程中的故障频率，将故障频率、储电异常值、环警总时值和运警总时值进行数值计算得到储能综评值；将储能综评值与预设储能综评阈值进行数值比较，若储能综评值超过预设储能综评阈值，则生成储能电源的性能综评不合格信号；若储能综评值未超过预设储能综评阈值，则生成储能电源的性能综评合格信号。

进一步的，储电异常值的分析获取方法如下：

获取到储能电源在充电时其电量达到预设储电上限阈值的时刻，将结束充电时刻与电量达到预设储电上限阈值的时刻进行时间差计算得到单次超充时长；将储能电源在历史运行过程中的所有单次超充时长进行求和计算得到超充时析值，将所有单次超充时长进行均值计算得到超充异析值；

获取到储能电源在使用时电量开始低于储电下限阈值的时刻并将其标记为第一时刻，以及获取到储能电源的电量开始恢复至储电下限阈值的时刻并将其标记为第二时刻，将第二时刻与第一时刻进行时间差计算得到低电持续时长；将储能电源在历史运行过程中的所有低电持续时长进行求和计算得到低电时析值，将所有低电持续时长进行均值计算得到低电异析值；将储能电源的超充时析值、超充异析值、低电时析值和低电异析值进行数值计算得到储电异常值。

进一步的，充放电压流检测模块的具体运行过程包括：

在储能电源的充电或放电过程中，采集到储能电源的电压曲线和电流曲线，基于电压曲线和电流曲线获取到相应充电或放电过程的电压波动值和电流波动值；将电压波动值和电流波动值与预设电压波动阈值和预设电流波动阈值分别进行数值比较，若电压波动值或电流波动值超过对应预设阈值，则生成对应充电或放电过程的充放压流不合格信号；

若电压波动值和电流波动值均未超过对应预设阈值，则将电压曲线置入位于第一象限的直角坐标系中，在直角坐标系中画出与X轴平行的两条电压阈值直线，将电压曲线未处于两条电压阈值直线内的时长标记为压异时长，将压异时长与对应充电或放电过程的总时长进行比值计算得到压异时析值；同理获取到流异时析值；

将电压波动值、电流波动值、压异时析值和流异时析值进行数值计算得到充放非稳值，将充放非稳值与预设充放非稳阈值进行数值比较，若充放非稳值超过预设充放非稳阈值，则生成对应充电或放电过程的充放压流不合格信号；若充放非稳值未超过预设充放非稳阈值，则生成对应充电或放电过程的充放压流合格信号。

进一步的，存电决策分析模块的具体分析过程包括：

在进行储能电源的充电时，采集到开始充电时储能电源的电量占比数据并将其标记为初始电检数据，以及采集到结束充电时储能电源的电量占比数据并将其标记为末端电检数据，基于末端电检数据和初始电检数据以得到当次充电过程所需的电能并将其标记为电需数据；

获取到储能电源当次充电过程的实际耗电量并将其标记为充电实测值，将充电实测值与电需数据进行差值计算并取绝对值以得到充电偏测值，将单位时间内的所有充电偏测值进行求和计算并取均值得到充电偏异值；将充电偏异值与预设充电偏异阈值进行数值比较，若充电偏异值超过预设充电偏异阈值，则生成存电异常信号；若充电偏异值未超过预设充电偏异阈值，则生成存电正常信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，通过充放电压流检测模块对储能电源充电和放电过程的压流表现状况进行监测，能够准确反馈充放电过程中储能电源的压流表现异常状况，保证储能电源的安全稳定运行；且通过存电决策分析模块对储能电源的存电性能进行分析，通过分析以生成存电异常信号或存电正常信号，能够准确反馈储能电源的存电异常状况，进一步保证储能电源的安全稳定运行；

2、本发明中，通过电源环境检测模块和电源运行检测模块对储能电源的运行风险和环境风险进行监测并合理分析判断，保证储能电源的安全稳定运行，且通过性能综合评估模块对储能电源的使用性能进行综合评估，判断储能电源的生命状态，实现对储能电池生命状态的全面综合评估，有效降低储能电源的安全隐患和使用风险。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明中实施例一的系统框图；

图2为本发明中实施例二和实施例三的系统框图。

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。

实施例一：如图1所示，本发明提出的一种储能电源故障检测预警系统，包括处理器、充放电压流检测模块、存电决策分析模块、性能综合评估模块以及监管预警终端，且处理器与充放电压流检测模块、存电决策分析模块、性能综合评估模块以及监管预警终端均通信连接；

其中，充放电压流检测模块对储能电源充电和放电过程的压流表现状况进行监测，通过分析生成充放压流合格信号或充放压流不合格信号，且将充放压流不合格信号经处理器发送至监管预警终端，能够准确反馈充放电过程中储能电源的压流表现异常状况，从而有助于及时作出合理地应对措施，保证储能电源的安全稳定运行；充放电压流检测模块的具体运行过程如下：

在储能电源的充电或放电过程中，采集到储能电源的电压曲线和电流曲线，基于电压曲线和电流曲线获取到相应充电或放电过程的电压波动值和电流波动值；其中，电压波动值和电流波动值是表示相应充点或放电过程中电压稳定性异常程度和电流稳定性异常程度大小的数据量值，电压波动值和电流波动值的数值越大，则表明储能电源对应充电或放电过程的压流表现越不正常；将电压波动值和电流波动值与预设电压波动阈值和预设电流波动阈值分别进行数值比较，若电压波动值或电流波动值超过对应预设阈值，则生成对应充电或放电过程的充放压流不合格信号；

若电压波动值和电流波动值均未超过对应预设阈值，则将电压曲线置入位于第一象限的直角坐标系中，需要说明的是，该直角坐标系的X轴表示时间，Y轴表示电压值；在直角坐标系中画出与X轴平行的两条电压阈值直线，即电压上限阈值直线和电压下限阈值曲线，若电压曲线始终位于两条电压阈值直线内之间，则表明对应充电或放电过程的电压表现较好；将电压曲线未处于两条电压阈值直线内的时长标记为压异时长，将压异时长与对应充电或放电过程的总时长进行比值计算得到压异时析值；同理获取到流异时析值；

通过公式

存电决策分析模块对储能电源的存电性能进行分析，通过分析以生成存电异常信号或存电正常信号，且将存电异常信号经处理器发送至监管预警终端，能够准确反馈储能电源的存电异常状况，从而及时对储能电源进行检查维修并判定其继续使用的风险性，进一步保证储能电源的安全稳定运行；存电决策分析模块的具体分析过程如下：

在进行储能电源的充电时，采集到开始充电时储能电源的电量占比数据并将其标记为初始电检数据，以及采集到结束充电时储能电源的电量占比数据并将其标记为末端电检数据，基于末端电检数据和初始电检数据以得到当次充电过程所需的电能并将其标记为电需数据；

获取到储能电源当次充电过程的实际耗电量并将其标记为充电实测值，将充电实测值与电需数据进行差值计算并取绝对值以得到充电偏测值，充电偏测值应当处于一个合理范围内；将单位时间内的所有充电偏测值进行求和计算并取均值得到充电偏异值；将充电偏异值与预设充电偏异阈值进行数值比较，若充电偏异值超过预设充电偏异阈值，则生成存电异常信号；若充电偏异值未超过预设充电偏异阈值，则生成存电正常信号。

性能综合评估模块对储能电源的使用性能进行综合评估，判断储能电源的生命状态，并生成储能电源的性能综评不合格信号或性能综评合格信号，且将性能综评不合格信号经处理器发送至监管预警终端，能够对储能电池的生命状态进行全面综合评估，以便管理人员及时将其报废，从而有效降低安全隐患；性能综合评估模块的具体运行过程如下：

采集到储能电源的生产间隔时长和充电频率，其中，生产间隔时长是表示其生产日期距当前日期的间隔时长大小的数据量值，充电频率是表示储能电源在历史运行过程中充电次数多少的数据量值；将生产间隔时长和充电频率与预设生产间隔时长阈值和预设充电频率阈值分别进行数值比较，若生产间隔时长或充电频率超过对应预设阈值，表明储能电源的生命状态较差，则生成储能电源的性能综评不合格信号；

若生产间隔时长和充电频率均未超过对应预设阈值，则通过分析获取到储能电源的储电异常值，具体为：获取到储能电源在充电时其电量达到预设储电上限阈值的时刻，将结束充电时刻与电量达到预设储电上限阈值的时刻进行时间差计算得到单次超充时长；将储能电源在历史运行过程中的所有单次超充时长进行求和计算得到超充时析值，将所有单次超充时长进行均值计算得到超充异析值；

获取到储能电源在使用时电量开始低于储电下限阈值的时刻并将其标记为第一时刻，以及获取到储能电源的电量开始恢复至储电下限阈值的时刻并将其标记为第二时刻，将第二时刻与第一时刻进行时间差计算得到低电持续时长；将储能电源在历史运行过程中的所有低电持续时长进行求和计算得到低电时析值，将所有低电持续时长进行均值计算得到低电异析值；

通过公式

且获取到储能电源在历史运行过程中处于环境预警状态的时长和处于运行预警状态的时长并将其分别标记为环警总时值和运警总时值，且获取到储能电源在历史运行过程中的故障频率，通过公式WP=b1*WR+b2*WK+b3*WQ+b4*WD将故障频率WR、储电异常值WK、环警总时值WQ和运警总时值WD进行数值计算得到储能综评值WP；其中，b1、b2、b3、b4为预设比例系数，b1＞b2＞b4＞b3＞0；并且，储能综评值WP的数值越大，表明综合而言储能电源的生命状态越差，继续使用的安全风险越大；

将储能综评值WP与预设储能综评阈值进行数值比较，若储能综评值WP超过预设储能综评阈值，表明综合而言储能电源的生命状态较差，则生成储能电源的性能综评不合格信号；若储能综评值WP未超过预设储能综评阈值，表明综合而言储能电源的生命状态较好，则生成储能电源的性能综评合格信号。

实施例二：如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，处理器与电源环境检测模块通信连接，电源环境检测模块对储能电源所处环境进行检测，判断储能电源的环境风险状态，且将判断信息经处理器发送至监管预警终端，以便管理人员详细掌握储能电源的所属环境风险状况，从而及时作出相应调控措施，进一步保证储能电源的安全稳定运行；并且，电源环境检测模块的具体分析过程如下：

采集到储能电源所处环境的环境温度、环境湿度、环境气压和环境光照强度，将环境温度与预设标准环境温度值进行差值计算并取绝对值以得到环温分析值，同理获取到环湿分析值、环压分析值和环光分析值；以及采集到储能电源所处环境的烟尘浓度数据；

通过公式

并且，环境检测值GK的数值大小与烟尘浓度数据GY、环温分析值GW、环湿分析值GS、环压分析值GP以及环光分析值GR均呈正比关系，环境检测值GK的数值越大，表明储能电源所处环境表现越差，越不利于储能电源的安全运行；将环境检测值与预设环境检测阈值进行数值比较，若环境检测值超过预设环境检测阈值，表明储能电源所处环境表现较差，则判断储能电源处于环境预警状态。

实施例三：如图2所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，处理器与电源运行检测模块均通信连接，电源运行检测模块将储能电源的运行异常进行检测，判断储能电源的运行风险状态，且将判断信息经处理器发送至监管预警终端，以便管理人员详细掌握储能电源的运行异常状况，从而及时作出相应调控措施，降低储能电源运行过程中的安全隐患；电源运行检测模块的具体运行过程如下：

采集到储能电源上若干个位置处的实时温度，将若干个位置处的实时温度相较于预设实时温度范围的中值的偏离值进行求和计算并取均值以得到储温检验值，并将对应位置处的实时温度与预设实时温度范围进行数值比较，若实时温度未处于预设实时温度范围内，则将对应位置标记为储能异温点，且将储能异温点的数量标记为储能异温决策值；以及采集到储能电源的振动检测数据，其中，振动检测数据是表示储能电源受到冲击或因自身运行影响而产生的振动大小的数据量值；

通过公式YK=a1*YZ+（a2*YR+a3*YF）/2将振动检测数据YZ、储能异温决策值YR和储温检验值YF进行数值计算得到电源运行值YK；其中，a1、a2、a3为预设比例系数，a2＞a3＞a1＞0；并且，电源运行值YK的数值越大，则表明储能电源的运行状况越差，运行风险越大；将电源运行值YK与预设电源运行阈值进行数值比较，若电源运行值YK超过预设电源运行阈值，表明储能电源的运行风险较大，则判断储能电源处运行预警状态。

本发明的工作原理：使用时，通过充放电压流检测模块对储能电源充电和放电过程的压流表现状况进行监测，通过分析生成充放压流合格信号或充放压流不合格信号，能够准确反馈充放电过程中储能电源的压流表现异常状况，保证储能电源的安全稳定运行；且通过存电决策分析模块对储能电源的存电性能进行分析，通过分析以生成存电异常信号或存电正常信号，能够准确反馈储能电源的存电异常状况，进一步保证储能电源的安全稳定运行；以及通过性能综合评估模块对储能电源的使用性能进行综合评估，判断储能电源的生命状态，并生成储能电源的性能综评不合格信号或性能综评合格信号，能够对储能电池的生命状态进行全面综合评估，及时将生命状态不佳的储能电源报废，有效降低储能电源的安全隐患和使用风险。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。