供电系统的故障判断方法和储能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种供电系统的故障判断方法和储能系统。供电系统的故障判断方法包括获取单体电池的电压、电流、温度等信息，通过OCV

【技术实现步骤摘要】
供电系统的故障判断方法和储能系统


[0001]本专利技术涉及供电系统管理
，具体而言，涉及一种供电系统的故障判断方法和储能系统。

技术介绍

[0002]储能系统由储能电池、电池管理系统(BMS)、监控系统(EMS)、PCS等关键部件组成，其中数量庞大的储能电池的健康状态、电池串并联的连接线排可靠性是储能系统安全稳定运行的重要基础。供电系统的等效内阻是系统产生热量的根源，其中供电系统的阻抗包括单体电池的直流内阻(欧姆内阻、电化学内阻、浓差极化内阻等所有发热等效内阻之和)、连接排电阻及其接触电阻、线缆电阻等。这些电阻的变化不仅会反映供电系统的健康状态，还可以根据电阻的变化趋势预警、辨识、定位电池故障，诸如单体电池快速衰减、异常发热，电气连接老化、氧化等。通过实时获取单体电池内阻和系统连接内阻，可以对电池和系统的突发性故障进行诊断预警，有效避免储能系统或者电站安全事故的发生。
[0003]尤其对于锂离子供电系统，锂离子电池的突发性本体故障早期诊断难度高，中期诊断时间窗口短，一旦到达后期，安全危害极大，是锂离子电池本体故障诊断预警的难点。在诊断的关键电池状态变量中，电芯直流内阻是电池健康状态和产热速率的关键特征变量
[0004]现有技术中，针对电池大规模的内阻分析或其它高级分析功能，基本在EMS或是云平台上实现，这些平台虽然具备强大的数据分析处理能力，但数据更新周期长，数据同步性差，无法准确及时地辨识和处理突发性异常。
[0005]现有技术提供了一种动力电池内阻计算方法，从数据中筛选出总电流值和总电压值，计算一系列总电流差值和对应的一系列总电压差值，计算动力电池的内阻R＝
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k。该方法通过对半年内的上传数据进行最小方差的拟合，其结果反映的是系统一个长周期的内阻状态，完全不具备实时性的特征。
[0006]现有技术还提供了一种在线检测电池包内部单体内阻异常的方法，根据连续充电记录反馈内阻异常的单体电池的信息以及内阻异常信息。该方法主要基于充电时间t以后的内阻结果，即其评估的是某个特定SOC的内阻值，通过该内阻值评估电池组中是否存在内阻异常的电池，该方法虽然可以得到每个电池的内阻，但依然不能实现运行工况下的内阻实时估计。
[0007]现有技术还提供了一种二次电池内阻的实时在线估计方法，仅依靠电池端电压和端电流，通过电池的Thevenin等效电路模型和卡尔曼滤波器设计观察器预测电池内阻。其估算精度受电池模型精度及电池不一致程度的影响，对系统实时性要求较高,实现难度大。
[0008]现有技术还提供了一种储能系统的内阻估算系统及方法，使用直流
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直流变换器(均衡)对电池进行充放电，测量电池变化的电压和电流，以此评估电池内阻。该方法只能在储能系统不工作(即静置较长时间)时可以得到较为准确的测量结果，同时，利用电容和开关器件对电池充放电，产生较大冲击电流，由于回路无电感，很难控制电流变化，也对电流采集速度要求很高，实现难度大。
[0009]现有技术还提供了一种基于恒流模式阻抗谱的电池功能状态诊断方法，需要通过电化学站设备对电池系统进行电化学阻抗谱的采集，虽然可以实现高精度的电池模型及参数辨识，但对于后续常规运行的储能系统，不具备长期、连续评估的条件。
[0010]综上，在现有技术中，所采用的获取电池内阻的技术方案存在不具备实时性、不能实现全工况运行、估算精度受制、不能用于长期连续评估等缺点。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的在于提供一种供电系统的故障判断方法和储能系统，以解决现有技术中不能实现全工况实时获取高精度内阻的问题。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种供电系统的故障判断方法，方法包括以下步骤：获取至少一个单体电池信息，单体电池信息包括单体电池的电压、电流、温度中的至少一个；根据OCV
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SOC曲线的内阻估算模型确定单体电池的实时内阻；根据充放电状态交叠内阻估算模型获取单体电池的第一内阻，判断第一内阻与实时内阻是否满足第一预设条件，若第一内阻与实时内阻不满足预设条件，则对OCV
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SOC的内阻估计模型进行至少一次校准，以生成新的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型；根据静置内阻估算模型获取单体电池的第二内阻，判断第二内阻与实时内阻是否满足第二预设条件，若第二内阻与实时内阻不满足预设条件，则对充放电状态交叠内阻估算模型进行至少一次校准；基于校准后的充放电状态交叠内阻估算模型对新的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型进行至少一次校准，以获得最终的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型；基于最终的OCV
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SOC的内阻估计模型确定实时的单体电池的第三内阻，第三内阻包括单体电池的内阻和多个单体电池连接形成的电池簇内阻；基于第三内阻生成显示信息，显示信息用于判断单体电池的实时故障信息和电池簇的实时故障信息。
[0013]进一步地，方法还包括获取电池簇的电池簇内阻的方法，获取电池簇内阻的方法包括以下步骤：获取电池簇的簇电压、簇电流，基于簇电压、簇电流和单体电池的电压，确定电池簇的簇连接电阻；基于簇连接电阻和实时内阻，确定电池簇内阻。
[0014]进一步地，方法还包括：在采用OCV
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SOC曲线的内阻估算模型确定单体电池的实时内阻后，经第一预设时间后再根据充放电状态交叠内阻估算模型获取单体电池的第一内阻。
[0015]进一步地，方法还包括：根据充放电状态交叠内阻估算模型获取单体电池的第一内阻后，经第二预设时间后，再根据静置内阻估算模型获取单体电池的第二内阻。
[0016]进一步地，单体电池的充电时间和放电时间大于或等于3倍的电池极化时间常数。
[0017]进一步地，单体电池的静置时间大于或等于3倍的电池极化时间常数。
[0018]进一步地，采用充放电状态交叠内阻估算模型获取单体电池的第一内阻的方法包括以下步骤：确定SOC重叠的充电曲线和放电曲线，对重叠的有效部分进行SOC差值，以获取SOC重叠线段的电池内阻的估计值。
[0019]进一步地，方法还包括：实时故障信息包括严重异常信息和非严重异常信息，当第三内阻对应的显示信息为严重异常信息时，执行预设动作，预设动作包括直接动作接触器；当第三内阻对应的显示信息为非严重异常信息时，保存单体电池发生异常前和发生异常后的数据信息。
[0020]进一步地，方法还包括：基于数据信息，采用最后一次校准后的充放电状态交叠内阻估算模型对供电系统进行故障判断。
[0021]进一步地，方法还包括：基于数据信息，采用静置内阻估算模型对供电系统进行故障判断。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种储能系统，储能系统包括电池管理系统，电池管理系统采用上述的供电系统的故障判断方法。
[0023]应用本专利技术的技术方案，通过获取单体电池的电压、电流、温度等信息，基于OCV
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种供电系统的故障判断方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取至少一个单体电池信息，所述单体电池信息包括单体电池的电压、电流、温度中的至少一个；根据OCV
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SOC曲线的内阻估算模型确定所述单体电池的实时内阻；根据充放电状态交叠内阻估算模型获取所述单体电池的第一内阻，判断所述第一内阻与所述实时内阻是否满足第一预设条件，若所述第一内阻与所述实时内阻不满足所述预设条件，则对所述OCV
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SOC的内阻估计模型进行至少一次校准，以生成新的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型；根据静置内阻估算模型获取所述单体电池的第二内阻，判断所述第二内阻与所述实时内阻是否满足第二预设条件，若所述第二内阻与所述实时内阻不满足所述预设条件，则对充放电状态交叠内阻估算模型进行至少一次校准；基于校准后的所述充放电状态交叠内阻估算模型对新的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型进行至少一次校准，以获得最终的OCV
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SOC曲线的内阻估算模型；基于最终的OCV
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SOC的内阻估计模型确定实时的所述单体电池的第三内阻，所述第三内阻包括所述单体电池的内阻和多个所述单体电池连接形成的电池簇内阻；基于所述第三内阻生成显示信息，所述显示信息用于判断所述单体电池的实时故障信息和所述电池簇的实时故障信息。2.根据权利要求1所述的供电系统的故障判断方法，其特征在于，所述方法还包括获取电池簇的电池簇内阻的方法，获取所述电池簇内阻的方法包括以下步骤：获取电池簇的簇电压、簇电流，基于所述簇电压、所述簇电流和所述单体电池的电压，确定所述电池簇的簇连接电阻；基于所述簇连接电阻和所述实时内阻，确定所述电池簇内阻。3.根据权利要求1所述的供电系统的故障判断方法，其特征在于，所述方法还包括：在采用所述OCV
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SOC曲线的内阻估算...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克勤，冯重阳，蒋世用，宋江喜，娄贺伟，段科，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：