【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力智能储能和调度，尤其涉及一种新能源储能变流升压一体舱。
技术介绍
1、目前, 新能源储能变流升压一体舱是由储能系统、变流系统和升压系统组成的集成化的电力设备。其主要作用是将太阳能、风能等新能源收集到的直流电通过储能系统存储，然后通过变流系统将其转换成交流电，并且通过升压系统提升输出电压，再送给电网。
2、控制系统是整个系统的核心，它主要负责控制各功能模块的工作，实现对系统的监测和调节。控制系统采用多级控制策略，包括本地控制、远程控制和通信控制等，可以实现对电压、电流、功率等关键参数的实时监测和控制。
3、然而，在大型光伏发电站、大型风力发电站、储能电站、电力系统和船舶及移动设备中，采用的新能源储能变流升压一体舱型号和用途都不相同，因此其设备故障原因存在多样性和复杂性；目前在新能源储能变流升压一体舱发生故障后，主要通过维护人员人工进入一体舱内部进行系统修复和重启，对于一些故障模块，需要人工进入一体舱内部进行修复或更换，存在故障处理不及时，工作强度大的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种新能源储能变流升压一体舱，能够通过故障处理系统将一体舱内部发生故障的指定的原始功能模块进行识别定位，并自动切换或更换为备用功能模块，有效提高了一体舱内部故障处理的自动化程度、及时性和准确性，降低了维护人员的工作强度。
2、本专利技术采用下述技术方案：
3、一种新能源储能变流升压一体舱，包括离/并网系统、变流系统、储能系统和
4、离/并网系统，用于调节一体舱与公共电网之间的运行模式，运行模式包括离网工况和并网工况；
5、变流系统，用于公众电网输入电流的整流、滤波和逆变操作处理；
6、储能系统，用于将公众电网的输入电能存储；储能系统为多个电池簇，每个电池簇均由多个3000mah磷酸铁锂电池组成；
7、变压系统，用于调整储能系统的输出电压使各类负载正常工作；负载包括照明设备、新能源汽车和工业级空调，变压系统采用单端初级电感转换器将输出电压升压或降压以满足负载电压需求；
8、本专利技术中，还包括故障处理系统，故障处理系统用于将一体舱内部发生故障的指定的原始功能模块，自动切换或更换为备用功能模块，完成故障的处理；
9、故障处理系统包括管理模块、控制模块、切换模块和维修模块；
10、管理模块，用于在指定的原始功能模块发生故障时通过多终端进行预警；
11、控制模块，用于一体舱内部被监测和控制的功能模块的工作状态监测及控制，同时通过切换模块和维修模块分别进行原始功能模块的切换和更换；
12、若发生故障的原始功能模块属于切换式原始功能模块和备用功能模块，则控制模块控制切换模块将原始功能模块切换为备用功能模块；
13、若发生故障的原始功能模块属于热插拔式原始功能模块和备用功能模块，则控制模块控制维修模块将原始功能模块更换为备用功能模块；
14、控制模块包括原始控制器和备用控制器；原始控制器和备用控制器通过切换模块并联，且备用控制器实时监控原始控制器的工作状态；在原始控制器发生故障时，备用控制器还通过切换模块将原始控制器切换至备用控制器；
15、切换模块，用于根据控制模块发送的加密控制信号执行切换动作，将原始控制器和原始功能模块分别切换为备用控制器和备用功能模块；
16、维修模块，用于根据控制模块发送的加密控制信号执行更换动作，将原始功能模块更换为备用功能模块；
17、指定的原始功能模块包括：
18、（1）通过切换模块连接的原始控制器和备用控制器；
19、（2）切换式原始功能模块和备用功能模块；切换式原始功能模块和备用功能模块是指通过切换模块连接的原始功能模块和备用功能模块，包括但不限于逆变器、升压器和控制器，能够通过切换模块直接进行工作状态的自动切换；
20、（3）热插拔式原始功能模块和备用功能模块，热插拔式原始功能模块和备用功能模块是指无法通过切换模块连接，只能通过直接热插拔更换的原始功能模块和备用功能模块；包括但不限于电池簇、滤波器和传感器，能够利用维修模块直接通过热插拔的方式将原始功能模块取下并将备用功能模块进行安装，完成更换。
21、优选地，原始控制器和备用控制器均包含采集单元、处理单元、存储单元、反馈单元和监测单元；采集单元用于获取指定的原始功能模块和原始控制器的工作状态信息，并将工作状态信息发送至处理单元；处理单元用于对接收到的工作状态信息进行数据预处理，并将预处理后的工作状态信息发送至监测单元；监测单元通过接收到工作状态信息，利用预训练后的故障预测模型进行故障预测，判断原始控制器和指定的原始功能模块的故障可能性，并将预测结果发送至反馈单元；反馈单元根据预测结果，通过加密控制信号控制切换模块进行原始控制器与备用控制器的切换及切换式原始功能模块与备用功能模块的切换和控制维修模块进行热插拔式原始功能模块与备用功能模块的更换；存储单元用于对采集单元获取的工作状态信息和处理单元预处理后的工作状态信息进行存储。
22、优选地，故障预测模型包括采集提取层、识别分类层、决策学习层、安全容错层和优化预测层；故障预测模型首先通过所述采集提取层提取存储单元内原始功能模块的历史数据、环境因素及工作状态和一体舱的体积信息，并构造状态确定函数获取数据特征，历史数据包括电流、电压和功率，环境因素包括温度、湿度和光照，工作状态包括故障关闭、调试启动和正常工作；状态确定函数为：
23、 （1）
24、式（1）中，x表示输入数据，f表示状态函数，γ表示模块工作状态，表示温度系数，表示工作温度，t表示模块种类数目，n表示模块总数量，i表示电流，u表示电压，w表示功率，表示湿度系数，h表示湿度率，v表示一体舱体积，b表示光照强度，表示光照角度；
25、接着所述识别分类层将获取的数据特征依次通过3×3卷积层、1×3卷积层及3×1卷积层构成的组合最大池化层、5×5转置卷积层、3×3上采样层、3×3下采样层、relu激活函数、批量标准化层、平均池化层、全连接层和softmax激活函数进行发生故障的原始功能模块识别、分类及定位；接着所述决策学习层根据原始功能模块的故障类型和安装位置构造决策建议图谱，并根据不同的工作系统环境通过更新进化函数进行自适应学习，故障类型包括电路板短路或断路、开关器件损坏、散热不良、电池簇欠充或过充、通信异常、电路误动作、控制硬件故障和控制程序错误或冲突；更新进化函数为：
26、 (2)
27、式（2）中，表示t类模块更新进化后的第d维结果，表示同类优势模块，g表示所有优势模块，d表示劣势模块，表示t类模块的第 个学习样本的第d维，表示学习样本集；
28、然后通过所述安全容错层采用分布式校验法纠正模块数据传输过程的错误，并对故障前所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新能源储能变流升压一体舱，包括离/并网系统、变流系统、储能系统和变压系统；其特征在于：还包括故障处理系统，故障处理系统用于将一体舱内部发生故障的指定的原始功能模块，自动切换或更换为备用功能模块，完成故障的处理；
2.根据权利要求1所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述原始控制器和备用控制器均包含采集单元、处理单元、存储单元、反馈单元和监测单元；采集单元用于获取指定的原始功能模块和原始控制器的工作状态信息，并将工作状态信息发送至处理单元；处理单元用于对接收到的工作状态信息进行数据预处理，并将预处理后的工作状态信息发送至监测单元；监测单元通过接收到工作状态信息，利用预训练后的故障预测模型进行故障预测，判断原始控制器和指定的原始功能模块的故障可能性，并将预测结果发送至反馈单元；反馈单元根据预测结果，通过加密控制信号控制切换模块进行原始控制器与备用控制器的切换及切换式原始功能模块与备用功能模块的切换和控制维修模块进行热插拔式原始功能模块与备用功能模块的更换；存储单元用于对采集单元获取的工作状态信息和处理单元预处理后的工作状态信息进行存储。
3.根
4.根据权利要求3所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述的状态确定函数为：
5.根据权利要求3或4所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述的更新进化函数为：
6.根据权利要求1所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述维修模块包括照明单元、视觉单元和更换单元；照明单元用于实现一体舱内部的照明；视觉单元用于采集一体舱内部空间以及热插拔式原始功能模块和备用功能模块的图像，并通过Res-MobileNet网络模型对热插拔式原始功能模块和备用功能模块的位置及型号进行复核；更换单元基于虚拟映射模型完成热插拔式原始功能模块和备用功能模块的更换。
7.根据权利要求6所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述虚拟映射模型包括采集层、训练层、识别层和实现层；虚拟映射模型首先通过采集层，利用循环神经网络获取现实环境中机械臂在相同空间下更换所有指定的原始功能模块时的安装工艺和控制信号；接着通过训练层采用DQN-GAN网络在虚拟环境中将获取的指定的原始功能模块安装工艺不断进行对抗训练并在虚拟环境中完成所有指定的原始功能模块更换操作；然后通过识别层将训练完成的所有指定的原始功能模块与相应安装工艺组合以生成知识图谱；最后通过实现层根据发生故障的原始功能模块类型和位置信息从知识图谱获取相应安装工艺，再利用更换单元执行发生故障的原始功能模块的更换及收纳。
8.根据权利要求6所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述Res-MobileNet网络模型包括输入块、残差块、倒残差块、SE计算机制和输出块；Res-MobileNet网络模型首先通过所述输入块提取图像特征，图像特征包括模块类型、位置分布和夹持部位置；输入块包括2个3×3卷积层、批归一化层、RELU激活函数和3×3最大池化层；然后分别通过6个步长为1的残差块和倒残差块进一步提取图像特征；步长为1的残差块包括第一支线和第二支线，并通过RELU激活函数连接；第一支线包括1×1降维卷积层、3×3卷积层、1×1升维卷积层、3个批归一化层和2个RELU激活函数；第二支线包括1×1卷积层和1个批归一化层...
【技术特征摘要】
1.一种新能源储能变流升压一体舱，包括离/并网系统、变流系统、储能系统和变压系统；其特征在于：还包括故障处理系统，故障处理系统用于将一体舱内部发生故障的指定的原始功能模块，自动切换或更换为备用功能模块，完成故障的处理；
2.根据权利要求1所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述原始控制器和备用控制器均包含采集单元、处理单元、存储单元、反馈单元和监测单元；采集单元用于获取指定的原始功能模块和原始控制器的工作状态信息，并将工作状态信息发送至处理单元；处理单元用于对接收到的工作状态信息进行数据预处理，并将预处理后的工作状态信息发送至监测单元；监测单元通过接收到工作状态信息，利用预训练后的故障预测模型进行故障预测，判断原始控制器和指定的原始功能模块的故障可能性，并将预测结果发送至反馈单元；反馈单元根据预测结果，通过加密控制信号控制切换模块进行原始控制器与备用控制器的切换及切换式原始功能模块与备用功能模块的切换和控制维修模块进行热插拔式原始功能模块与备用功能模块的更换；存储单元用于对采集单元获取的工作状态信息和处理单元预处理后的工作状态信息进行存储。
3.根据权利要求2所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述故障预测模型包括采集提取层、识别分类层、决策学习层、安全容错层和优化预测层；故障预测模型首先通过所述采集提取层提取存储单元内原始功能模块的历史数据、环境因素及工作状态和一体舱的体积信息，并构造状态确定函数获取数据特征；历史数据包括电流、电压和功率，环境因素包括温度、湿度和光照，工作状态包括故障关闭、调试启动和正常工作；接着所述识别分类层将获取的数据特征依次通过3×3卷积层、1×3卷积层及3×1卷积层构成的组合最大池化层、5×5转置卷积层、3×3上采样层、3×3下采样层、relu激活函数、批量标准化层、平均池化层、全连接层和softmax激活函数进行发生故障的原始功能模块识别、分类及定位；接着所述决策学习层根据原始功能模块的故障类型和安装位置构造决策建议图谱，并根据不同的工作系统环境通过更新进化函数进行自适应学习，故障类型包括电路板短路或断路、开关器件损坏、散热不良、电池簇欠充或过充、通信异常、电路误动作、控制硬件故障和控制程序错误或冲突；然后通过所述安全容错层采用分布式校验法纠正模块数据传输过程的错误，并对故障前所有数据制定备份和恢复策略；最后通过所述优化预测层采用故障预测模型实时检测获取的指定的原始功能模块工作产生的数据及工作状态，并对未来出现的故障和异常情况提供预防和预警措施。
4.根据权利要求3所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述的状态确定函数为：
5.根据权利要求3或4所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述的更新进化函数为：
6.根据权利要求1所述的新能源储能变流升压一体舱，其特征在于：所述维修模块包括照明单元、视觉单元和更换单元；照明单元用于实现一体舱内部的照明；视觉单元用于采集一体舱内部空间以及热插拔式原始功能模块和备用功能模块的图像，并通过res-mobilenet网络模型对热插拔式原始功能...
【专利技术属性】
技术研发人员：李蕾玉，
申请(专利权)人：许昌中天宇光电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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