基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法及系统，属于电站热失控预警技术领域。现有预警热失控风险的方法，主要基于温度阈值或温度变化率阈值，但是当这两者越限的时候热失控基本不可避免，损失难以挽回。本发明专利技术的基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，构建关系数模型、信息熵模型以及无量纲特征参数模型，并形成安全特征参量表征体系，进而能根据实际运行工况中的单体电压数据，计算安全特征参量数值；并利用计算出的安全特征参量数值，通过取并集的方法判定离群电池编号，实现储能电池系统的热失控风险早期诊断预警，能够有效避免热失控发生，从而能保证电池的使用安全，用户体验好，利于推广使用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法及系统


[0001]本专利技术涉及基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法及系统，属于电站热失控预警


技术介绍

[0002]电池储能技术是储能领域最具应用前景的技术之一，但安全问题一直是其大规模推广应用所面临的主要挑战。
[0003]在实际应用中，储能电池在遭遇机械滥用、电滥用和热滥用时，电池材料受到破坏产生异常发热现象，热量的不断积聚加剧内部放热化学反应的进行，形成正反馈，最终造成热失控。目前电池热失控实验的研究局限于动力电池，缺乏储能电池热失控特性研究，并且一旦发生热失控将会造成难以预估的安全事故和经济损失。提前预警储能电池热失控风险，有助于降低储能电站运行安全风险，减少经济损失，提高运行可靠性。
[0004]进一步，中国专利（公开号：CN114069078A）公开了一种锂电池热失控预警系统，包括：被动触发模块，设置于电池模组上，被动触发模块用于在电池模组的温度超过预设温度后发出报警电信号；信号处理模块，与被动触发模块连接，信号处理模块用于在接收到报警电信号后发出热失本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，采集运行工况中的电池电压数据；第二步，对第一步中的电池电压数据，进行数据预处理，得到单体电压数据；第三步，根据第二步中的单体电压数据的数据特征，构建安全特征参量表征体系；所述安全特征参量表征体系至少包括相关系数模型、信息熵模型以及无量纲特征参数模型；第四步，根据第三步中的相关系数模型、信息熵模型以及无量纲特征参数模型，分别根据实际运行工况中的单体电压数据，计算安全特征参量数值；第五步，根据第四步中的安全特征参量数值，通过取并集的方法判定离群电池编号，实现储能电池系统的热失控风险早期诊断预警。2.如权利要求1所述的基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，其特征在于，所述第二步中，数据预处理包括数据清洗以及变分模态分解；所述数据清洗，其具体包括以下内容：对原始电池电压数据的缺失数据与异常点通过线性插值的方法将数据映射为相同时间间隔的时间序列，得到每个采样时刻近似准确的值；所述变分模态分解包括对单体电池电压时序动态模式分量的提取，其提取方法如下：对采集到的电池电压数据进行变分模态分解，得到单体电压的多个模式分量，并获取其中的时序动态模式分量；所述时序动态模式分量的表达式如下：其中，i代表离散时刻点编号，N代表离散采样时序值个数，10<N<60。3.如权利要求2所述的基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，其特征在于，所述时序动态模式分量的获取方法通过获取k个模式分量，并提取其中的时序动态模式分量，用作后续的计算，其具体包括以下步骤：步骤一，引入二次惩罚项和拉格朗日乘数，利用希尔伯特变换对采集到的电压信号序列进行处理，建立约束变分优化目标，其计算公式如下所示：列进行处理，建立约束变分优化目标，其计算公式如下所示： (1)(2)其中，及分别表示信号的所有模态及其时域信号，k∈1，2，
…
,K；K表示分解得到的模态个数；t表示采样时间序列；
表示各模态的中心频率；及表示Lagrange乘子及其时域信号；表示二次惩罚因子，其值能通过乘数的方向交换解得；表示狄拉克分布，即单位脉冲函数；表示对求取时间t的偏导数；*表示卷积算子；表示中心频率的指数项，用于把每个模态的频谱调制到相应的基带上；表示虚数单位；表示求取解调信号梯度的平方L2范数；f及f(t)表示原始单体电压及其时域信号；表示两个变量的点乘；步骤二，通过求解步骤一中的约束变分优化目标，获取模式分量在频域中的表达式，其具体计算公式如下所示：(3)其中，表示信号频率；表示第i个模态之外的各模态频域信号；表示第k个模态频域信号的最优解；表示原始电压频域信号；表示Lagrange乘子频域信号；为的傅里叶变换结果；为第i个模态之外的各模态时域信号的傅里叶变换结果；为的傅里叶变换结果；
为第k个模态时域信号的傅里叶变换结果；步骤三，采用维纳滤波器，将步骤二中表达式的频域信号做反傅里叶变换，得到的结果取实部，作为相应模式分量的时域分量，即是单体电压时序动态模式分量；1<K<6。4.如权利要求1所述的基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，其特征在于，所述第三步中，相关系数模型的构建方法如下：基于数据预处理后的电池电压数据，通过计算单体电池间电压皮尔森相关系数以及单体电池电压与平均电压皮尔森相关系数，并与设定的相关系数阈值进行比较，获取皮尔森相关系数低于相关系数阈值的单体电池编号；所述信息熵模型的构建方法如下：基于数据预处理后的电池电压数据，通过线性函数归一化处理后，计算单体电压的信息熵，并利用统计学正态分布阈值比较方法，获取其中的离群电池编号；所述无量纲特征参数模型的构建方法如下：基于数据预处理后的电池电压数据，采用滑动窗口计算一定时间序列内单体电压的无量纲特征参数的均差值，并将均差值与均差阈值进行比较，获取其中的离群电池编号。5.如权利要求4所述的基于安全特征参量表征体系的电站热失控预警方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林达，赵波，张雪松，杨帆，戴哲仁，钱平，汪湘晋，章雷其，龚迪阳，陈凌宇，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：