储能电池系统安全预警方法、装置、电子设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于锂离子电池储能系统领域，公开一种储能电池系统安全预警方法、装置、电子设备及介质；所述方法，包括：获取储能电池系统中若干气体的气体浓度检测值以及报警浓度值w

【技术实现步骤摘要】
储能电池系统安全预警方法、装置、电子设备及介质


[0001]本专利技术属于锂离子电池储能系统领域，特别涉及一种储能电池系统安全预警方法、装置、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]近年来，以磷酸铁锂电池为代表的锂离子电池储能迎来了爆发式增长，但安全问题频发越来越成为制约产业规模化发展的瓶颈问题。目前商业化应用的磷酸铁锂电池绝大多数采用了易燃的碳酸酯类物质作为电解质溶液，在内外部触发条件满足的情况下不可避免的会发生热失控反应，电池在热失控时会释放出大量易燃有毒气体，这些气体在通过安全阀或者电池外壳的缺损处释放到环境中后，一旦遇到点火源，就可能发生火灾甚至是爆炸。
[0003]磷酸铁锂电池火灾产生的不是单一种类的可燃气体，而是复杂的多组分可燃气体的混合气体；磷酸铁锂电池热失控产生气体包括H2、CH4、CO、C2H4、C2H6等可燃气体浓度以及CO2等惰性气体，单一组分可燃气体含量可以通过特殊气体探测器进行准确探测和预警，但是准确性不足，无法准确预警储能系统内气体状态；并且由于储能系统环境条件变化较大，会使监测系统部件受到温度、灰尘、水蒸汽等各种干扰因素的影响，并且在监测数据的采集、传输、存储及处理过程中，还可能存在传感器故障、存储介质故障及网络传输故障、电磁干扰，以及人为管理问题的影响。
[0004]实有必要提供一种储能电池系统安全预警方法，能够针对磷酸铁锂电池热失控产生气体在观测点的浓度进行有效监测，实时预警，确保储能电池系统的安全运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种储能电池系统安全预警方法、装置、电子设备及介质，以解决现有技术无法基于电池热失控释放多组分混合可燃气体进行有效监测的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种储能电池系统安全预警方法，包括：
[0008]获取储能电池系统中若干气体的气体浓度检测值以及报警浓度值w
s，gas
；
[0009]根据若干气体的气体浓度检测值计算每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
；根据若干气体的气体浓度检测值预测每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
；根据若干气体的气体浓度检测值和每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
构成的数据组计算每种气体样本检测值与预测值构成数据组的灰色关联度平均值μ
ˊ
gas
；
[0010]根据每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
、每种气体的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
以及报警浓度值w
s，gas
进行储能电池系统安全预警，获得预警信息；
[0011]输出所述预警信息。
[0012]本专利技术进一步的改进在于：所述获取储能电池系统中若干气体的气体浓度检测值以及报警浓度值w
s，gas
的步骤中，所述若干气体具体包括：H2、CH4、CO、C2H4、C2H6以及CO2。
[0013]本专利技术进一步的改进在于：所述根据若干气体的气体浓度检测值预测每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
的步骤，具体包括：
[0014]根据t时刻某种气体浓度样本值x
t,gas
，利用高斯过程回归模型原理，以气体浓度时序长度N
x
的气体数据，对每个气体浓度进行x
t+1
时刻的浓度预测，得到每种气体的t+1时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
，预测区间为[x
*gas
‑
δ
*gas
,x
*gas
+δ
*gas
]。
[0015]本专利技术进一步的改进在于：所述根据若干气体的气体浓度检测值计算每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
的步骤，具体包括：
[0016]提取某种气体时刻t前N个浓度检测值与t+1时刻的气体检测值x
t+1,gas
组成N+1个数据，组成数列：{x1,x2,
…
,x
N
,x
N+1
}，对N+1个数据进行重构样本空间得到样本空间数据组X＝{X
j
,j＝1,2,Λ,N
x
},X
j
＝{x
j
,x
j+1
,Λ,x
j+m
‑1},N
x
＝N
‑
m+1，m为X的维数；X
j
为数据重构形成的数列，x
j
为某种气体的浓度值；
[0017][0018]对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：
[0019][0020][0021]计算X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的相关系数：
[0022][0023]其中，Δ
ij
＝|X
i,(i,j)
‑
X
j,(i,j)
|，ρ为系数，M＝max(
△
ij
)，m＝min(
△
ij
)；
[0024]X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的关联度为：
[0025][0026]对于所有的i≤j，X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的灰色关联度矩阵表示为上三角矩阵；利用灰色关联聚类分析得到关联度矩阵：
[0027][0028]通过计算关联度矩阵R中所有元素的平均值求取气体浓度数据灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
；
[0029][0030][0031]本专利技术进一步的改进在于：所述根据若干气体的气体浓度检测值和每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
构成的数据组计算每种气体样本检测值与预测值构成数据组的灰色关联度平均值μ
ˊ
gas
的步骤，具体包括：
[0032]提取某种气体时刻t前N个浓度检测值x
t,gas
和t+1时刻的气体预测值x
*gas
，组成N+1个数据，构成数列：{x1,x2,
…
,x
N
,x
*gas
}，对N+1个数据进行重构样本空间得到样本空间数据组X；
[0033][0034]对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：
[0035][0036][0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.储能电池系统安全预警方法，其特征在于，包括：获取储能电池系统中若干气体的气体浓度检测值以及报警浓度值w
s，gas
；根据若干气体的气体浓度检测值计算每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
；根据若干气体的气体浓度检测值预测每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
；根据若干气体的气体浓度检测值和每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
构成的数据组计算每种气体样本检测值与预测值构成数据组的灰色关联度平均值μ
ˊ
gas
；根据每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
、每种气体的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
以及报警浓度值w
s，gas
进行储能电池系统安全预警，获得预警信息；输出所述预警信息。2.根据权利要求1所述的储能电池系统安全预警方法，其特征在于，所述获取储能电池系统中若干气体的气体浓度检测值以及报警浓度值w
s，gas
的步骤中，所述若干气体具体包括：H2、CH4、CO、C2H4、C2H6以及CO2。3.根据权利要求1所述的储能电池系统安全预警方法，其特征在于，所述根据若干气体的气体浓度检测值预测每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
的步骤，具体包括：根据t时刻某种气体浓度样本值x
t,gas
，利用高斯过程回归模型原理，以气体浓度时序长度N
x
的气体数据，对每个气体浓度进行x
t+1
时刻的浓度预测，得到每种气体的t+1时刻的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
，预测区间为[x
*gas
‑
δ
*gas
,x
*gas
+δ
*gas
]。4.根据权利要求1所述的储能电池系统安全预警方法，其特征在于，所述根据若干气体的气体浓度检测值计算每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
的步骤，具体包括：提取某种气体时刻t前N个浓度检测值与t+1时刻的气体检测值x
t+1,gas
组成N+1个数据，组成数列：{x1,x2,
…
,x
N
,x
N+1
}，对N+1个数据进行重构样本空间得到样本空间数据组X＝{X
j
,j＝1,2,Λ,N
x
},X
j
＝{x
j
,x
j+1
,Λ,x
j+m
‑1},N
x
＝N
‑
m+1，m为X的维数；X
j
为数据重构形成的数列，x
j
为某种气体的浓度值；对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：计算X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的相关系数：
其中，Δ
ij
＝|X
i,(i,j)
‑
X
j,(i,j)
|，ρ为系数，M＝max(
△
ij
)，m＝min(
△
ij
)；X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的关联度为：对于所有的i≤j，X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的灰色关联度矩阵表示为上三角矩阵；利用灰色关联聚类分析得到关联度矩阵：通过计算关联度矩阵R中所有元素的平均值求取气体浓度数据灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
；；5.根据权利要求1所述的储能电池系统安全预警方法，其特征在于，所述根据若干气体的气体浓度检测值和每种气体下一时刻的气体浓度预测值x
*gas
构成的数据组计算每种气体样本检测值与预测值构成数据组的灰色关联度平均值μ
ˊ
gas
的步骤，具体包括：提取某种气体时刻t前N个浓度检测值x
t,gas
和t+1时刻的气体预测值x
*gas
，组成N+1个数据，构成数列：{x1,x2,
…
,x
N
,x
*gas
}，对N+1个数据进行重构样本空间得到样本空间数据组X；对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：对以上矩阵中每个数据进行标准化方法处理：计算X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的相关系数：
其中，Δ
ij
＝|X
i,(i,j)
‑
X
j,(i,j)
|，ρ为系数，M＝max(
△
ij
)，m＝min(
△
ij
)；X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的关联度为：对于所有的i≤j，X
i,(i,j)
和X
j,(i,j)
的灰色关联度矩阵表示为上三角矩阵；利用灰色关联聚类分析得到关联度矩阵：通过计算关联度矩阵R中所有元素的平均值求取气体浓度预测值x
*gas
所属的气体浓度样本与其它样本灰色关联度平均值μ
ˊ
gas
。6.根据权利要求1所述的储能电池系统安全预警方法，其特征在于，所述根据每种气体的灰色关联度平均值μ
gas
和方差σ
gas
、每种气体的气体浓度预测值x
*gas
和方差δ
*gas
以及报警浓度值w
s，gas
进行储能电池系统安全预警，获得预警信息的步骤，具体包括：当x
*gas
+δ
*gas
≤μ
gas
+σ
gas
时，不做预警警示；在x
*gas
<w
s，gas
的前提下，当x
*gas
+δ
*gas
∈[μ
gas
+σ
gas
,μ
gas
+1.44σ
gas
]时，不做预警警示；当μ
gas
+1.44σ
gas
<x
*gas
+δ
*gas
<μ
gas
+1.96σ
gas
时，计算连续1分钟内气体浓度预测值x
*gas
持续偏大时间t
h
，当t
h
>0.5分钟时，且存在气体使得μ
′
gas
<μ
gas
，生成I级预警信息；当存在某种气体x
*gas
+δ
*gas
>μ
gas
+1.96σ
gas
时，若x
*gas
<w
s，gas
，检测2min内气体浓度预测值x
*gas
持续偏大时间t
h
，设置警戒时间t
w
，t
h
<t
w
<2分钟，在警戒时间t
w
内若存在气体使得t
h
>1min时，若μ
′
gas
<μ
gas
，生成III级预警信息，否则为生成II级预警信息；若0.5min<t
h
<1min且存在气体使得μ
′
gas
<μ
gas
时生成II级预警信息，否则，生成I级预警信息。7.储能电池系统安全预警装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取储能电池系统中若干气体的气体浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，张明杰，杨凯，胡博，王毅，刘皓，张楠，高千，郭亚光，赖铱麟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，
类型：发明
国别省市：