一种储能电站火灾预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能电站火灾预警系统及方法，该系统包括一个或多个电池舱室、监控室、储能变流器和设置在电池舱室的灭火系统、电池管理系统、电池开关和储能电池；所述电池舱室设置数据集控单元、气体探测器和移动式摄像头；所述监控室设置图像识别和数据交互服务器；其中数据集控单元、图像识别和数据交互服务器与储能电站的电池管理系统、储能变流器、灭火系统等进行信息交互。该系统通过监测电池舱室的可燃气体和图像数据，建立了三级预警体系，能及时发现储能电池的热失控现象和火灾隐患；该方法按照预定策略就地和远方发出运行控制指令，提升了储能电站火灾预警智能化程度，保证了预警效果的灵敏性、可靠性和实时性。

A Fire Warning System and Method for Energy Storage Power Station

【技术实现步骤摘要】
一种储能电站火灾预警系统及方法
本专利技术涉及储能
，尤其涉及一种电化学储能电站火灾智能预警系统及方法。
技术介绍
储能技术实现了能量的时空转移和功率流与能量流的二次分配，在全球能源问题日益严重的大背景下，储能为可再生能源消纳提供了全新思路，是绿色能源建设的重要技术手段。因此，电力系统储能业务的迅速推广，一方面丰富了电网自身调峰、调频、备用、事故应急响应等服务场景，另一方面也具有深远的社会效应和示范意义。近年来，磷酸铁锂等电化学储能电站在国内大规模建设，发展速度迅猛，可以满足新能源平稳接入、电网削峰填谷、抑制潮流波动、局部区域电网负荷支撑等功能。储能电站的规模化建设为电力系统安全生产带来了新的挑战，发生储能安全事故的主要原因是锂电池易燃，伴随有热失控发生，火灾事故对储能电站的发展造成较大的影响。现有的电化学储能电站电池舱室内虽已配置有电池温度监测、烟感、温感监测，但由于红外和可见光摄像头分辨率低及安装方式固定，因此无法及时发现电池热失控后的温度突变、安全阀打开后的可燃气体，不能实现火灾早期监测预警。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提出一种储能电站火灾预警系统及方法，能够对电化学储能电站的火灾风险进行早期监测、及时预警和快速响应。技术方案：本专利技术所采用的技术方案是一种储能电站火灾预警系统，包括一个或多个电池舱室、监控室、储能变流器和设置在电池舱室的灭火系统、电池管理系统、电池开关和储能电池，所述电池舱室设置有数据集控单元、气体探测器和移动式摄像头；所述监控室设置有图像识别和数据交互服务器；所述数据集控单元实时接收和发送所述气体探测器监测的可燃气体浓度和所述移动式摄像头拍摄的图像，并对所述气体探测器监测的数据就地分析判断和发出指令，通过所述电池管理系统控制电池开关；所述图像识别和数据相互服务器远程控制电池管理系统、储能变流器和灭火系统，实时接收所述数据集控单元发送的数据，并对所述移动式摄像头拍摄的图像进行实时智能识别，自由配置告警阈值和告警控制策略，按照预定策略远方发出指令，根据告警等级通过电池管理系统控制电池开关，并控制储能变流器及灭火系统；所述电池舱、监控室和储能变流器的内部及相互之间利用通信接口进行数据传输。优选的，所述气体探测器的数量为两个或两个以上，并均匀分布在电池舱室内监测H2、CO等可燃气体浓度。优选的，所述移动式摄像头为红外和可见光二合一摄像头，通过水平导轨和伸缩结构对储能电池巡视拍摄红外和可见光视频或图像。优选的，所述通信接口包括CAN、RS485、RS232、RJ45、干接点或LORA物联网接口中的一种或多种。优选的，所述储能电池为电化学电池，进一步优选为锂电池或铅电池。优选的，所述数据集控单元自动实时分析判断可燃气体的监测数据，一旦气体探测器监测数据超过阈值且持续一定时间，由数据集控单元就地发出指令，通过电池管理系统切除电池开关。优选的，所述图像识别和数据交互服务器自动实时判断储能电池的红外和可见光视频或图像，并自由配置告警阈值和告警控制策略，一旦识别到红外过温、烟雾或明火图像且持续一定时间后，即按照预定策略远方发出指令，根据告警等级发出切除电池开关、停止储能变流器充放电及触发灭火系统的指令。优选的，所述预定策略为图像识别和数据交互服务器识别到红外过温，或至少有两个气体探测器监测的可燃气体数据超过告警阈值且维持一定时间，或任意一个气体探测器探测到可燃气体且图像识别和数据交互服务器识别到烟气且维持一定时间，或图像识别和数据交互服务器识别到明火且维持一定时间。优选的，告警等级分为一级过温告警、二级可燃烟气告警、三级明火告警。一种储能电站火灾预警方法，包括以下步骤：(a)在电池舱室安装气体探测器，实时监测电池舱室的可燃气体浓度；(b)在电池舱室安装移动式摄像头，巡视拍摄获取储能电池的红外和可见光视频或图像；(c)在电池舱室设置数据集控单元，接收和发送步骤(a)中的可燃气体数据及步骤(b)中的视频或图像数据，并对可燃气体数据进行实时分析判断，根据判断结果就地发出指令，通过电池管理系统控制电池开关；(d)在监控室设置图像识别和数据交互服务器，实时接收步骤(c)发送的可燃气体和图像数据，并对图像数据进行智能识别，自由配置告警阈值和告警控制策略，按照预定策略远方发出指令，根据告警等级通过电池管理系统控制电池开关，并控制储能变流器充放电及触发灭火系统。有益效果：本专利技术的一种储能电站火灾预警系统，通过监测电池舱室的可燃气体和图像数据，建立了一级过温告警、二级可燃烟气告警和三级明火告警的三级预警体系，能够及时发现储能电池的热失控现象和火灾隐患。所述预警方法保证了预警效果的灵敏性、可靠性和实时性，相比于常规烟感探测和温感探测相结合的火灾预警方法，智能化程度和预警准确性大幅提升，大大提升了储能电站的安全运行水平。附图说明图1是本专利技术的一种储能电站火灾预警系统的原理框架图；图2是本专利技术的一种储能电站火灾预警系统的告警等级流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1，本专利技术所述的一种储能电站火灾预警系统，包括一个或多个电池舱室1、监控室2、储能变流器3，且每个电池舱室1均设置有灭火系统11、电池管理系统13、电池开关14和储能电池15。本专利技术通过在每个电池舱室1设置一数据集控单元12、气体探测器16和一移动式摄像头17；在监控室2设置一台图像识别和数据交互服务器21。数据集控单元12、图像识别和数据交互服务器21与储能电站的电池管理系统13、储能变流器3、灭火系统11等进行信息交互。气体探测器16的数量根据电池舱室1的大小可设置为两个或者两个以上，本实施例更优选为四个或四个以上中的任何一个，并均匀设置在电池舱室1的顶部，监测H2、CO等可燃气体。移动式摄像头17为红外和可见光二合一摄像头，设置在电池舱室1顶部，通过水平导轨和伸缩结构对储能电池15进行全覆盖式移动巡视并拍摄视频或图像。每个电池舱室1配置一数据集控单元12，实时接收可燃气体和视频图像数据，并将数据发送至监控室2的图像识别和数据交互服务器21，同时判断可燃气体浓度达到控制阈值且持续一定时间后，就地发出指令，通过电池管理系统13切除电池开关14。监控室2配置一图像识别和数据交互服务器21，远程控制电池管理系统13、储能变流器3和灭火系统11，该服务器实时接收电池舱室1的数据集控单元12发送的可燃气体浓度以及视频或图像数据，并对视频或图像数据进行智能识别，自由配置告警阈值和告警控制策略，一旦识别到红外过温、烟雾或明火图像且持续一定时间后，即按照预定策略远方发出运行告警指令，包括通过电池管理系统13切除电池开关14、停止储能变流器3充放电、触发灭火系统11等信息，保护储能电站安全运行。电池舱室1、监控室2和储能变流器3的内部及相互之间利用现有常见的CAN、RS485、RS232、RJ45、干接点等通信接口中的任一种或几种进行数据传输，进一步可拓展采用LORA物联网通信方式，提高气体探测器16通信可靠性和智能化水平。采用图1的电化学储能电站火灾智能预警系统，气体探测器16实时监测电池舱室1的可燃气体浓度，移动式摄像头17巡视拍摄获取储能电池15的红外和可见光视频或图像，数据集控单元12接收和发送可燃气体数据及红本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能电站火灾预警系统，包括一个或多个电池舱室(1)、监控室(2)、储能变流器(3)和设置在电池舱室(1)的灭火系统(11)、电池管理系统(13)、电池开关(14)和储能电池(15)，其特征在于：所述电池舱室(1)设置有数据集控单元(12)、气体探测器(16)和移动式摄像头(17)；所述监控室(2)设置有图像识别和数据交互服务器(21)；所述数据集控单元(12)实时接收和发送所述气体探测器(16)监测的可燃气体浓度和所述移动式摄像头(17)拍摄的图像，并对所述气体探测器(16)监测的数据就地分析判断和发出指令，通过所述电池管理系统(13)控制电池开关(14)；所述图像识别和数据交互服务器(21)远程控制电池管理系统(13)、储能变流器(3)和灭火系统(11)，实时接收所述数据集控单元(12)发送的数据，并对所述移动式摄像头(17)拍摄的图像进行实时智能识别，自由配置告警阈值和告警控制策略，按照预定策略远方发出指令，根据告警等级通过电池管理系统(13)控制电池开关(14)，并控制储能变流器(3)及灭火系统(11)；所述电池舱室(1)、监控室(2)和储能变流器(3)的内部及相互之间利用通信接口进行数据传输。...

【技术特征摘要】
1.一种储能电站火灾预警系统，包括一个或多个电池舱室(1)、监控室(2)、储能变流器(3)和设置在电池舱室(1)的灭火系统(11)、电池管理系统(13)、电池开关(14)和储能电池(15)，其特征在于：所述电池舱室(1)设置有数据集控单元(12)、气体探测器(16)和移动式摄像头(17)；所述监控室(2)设置有图像识别和数据交互服务器(21)；所述数据集控单元(12)实时接收和发送所述气体探测器(16)监测的可燃气体浓度和所述移动式摄像头(17)拍摄的图像，并对所述气体探测器(16)监测的数据就地分析判断和发出指令，通过所述电池管理系统(13)控制电池开关(14)；所述图像识别和数据交互服务器(21)远程控制电池管理系统(13)、储能变流器(3)和灭火系统(11)，实时接收所述数据集控单元(12)发送的数据，并对所述移动式摄像头(17)拍摄的图像进行实时智能识别，自由配置告警阈值和告警控制策略，按照预定策略远方发出指令，根据告警等级通过电池管理系统(13)控制电池开关(14)，并控制储能变流器(3)及灭火系统(11)；所述电池舱室(1)、监控室(2)和储能变流器(3)的内部及相互之间利用通信接口进行数据传输。2.根据权利要求1所述的一种储能电站火灾预警系统，其特征在于所述气体探测器(16)的数量为两个或两个以上，并均匀分布在电池舱室(1)内。3.根据权利要求1所述的一种储能电站火灾预警系统，其特征在于所述可燃气体包括H2和CO。4.根据权利要求1所述的一种储能电站火灾预警系统，其特征在于所述移动式摄像头(17)为红外和可见光二合一摄像头，通过水平导轨和伸缩结构对储能电池(15)巡视拍摄红外和可见光图像。5.根据权利要求1所述的一种储能电站火灾预警系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，孙磊，李来福，黄强，陶风波，蔚超，刘建军，郭东亮，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，国网江苏省电力有限公司，江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32