本發(fā)明涉及儲能設(shè)備故障診斷，特別是基于人工智能技術(shù)的儲能設(shè)備用故障診斷裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、儲能設(shè)備在現(xiàn)代電力能源系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，隨著可再生能源的廣泛應(yīng)用和電力系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展，儲能設(shè)備的故障診斷成為了電力系統(tǒng)運(yùn)維和管理中的關(guān)鍵問題，故障診斷與預(yù)測的主要目標(biāo)是及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測和判斷儲能設(shè)備的故障狀態(tài)，便于及時(shí)檢修，從而保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

2、儲能設(shè)備故障的主要類型包括過充/過放、漏電或過熱等，過充/過放故障是由于電池或超級電容器在充電或放電過程中超過其額定值而導(dǎo)致的，漏電故障是由于設(shè)備絕緣損壞或潮濕環(huán)境等原因?qū)е碌碾娏餍孤?，過熱故障是由于設(shè)備內(nèi)部溫度升高而導(dǎo)致的，可能是由于設(shè)備過載、散熱不良或環(huán)境溫度升高等原因，其中在對儲能設(shè)備進(jìn)行故障診斷時(shí)，大多采用人員拿取檢測傳感件來對儲能設(shè)備內(nèi)部電池進(jìn)行依次檢測診斷，進(jìn)而來判斷是否產(chǎn)生故障；但是現(xiàn)有技術(shù)中由于在對儲能設(shè)備診斷過程主要依賴人為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，不僅診斷效率低，且經(jīng)常導(dǎo)致診斷不準(zhǔn)確，進(jìn)而會造成儲能設(shè)備不能得到及時(shí)的檢修，造成一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供基于人工智能技術(shù)的儲能設(shè)備用故障診斷裝置及使用方法，具備自動化診斷，且診斷效率高的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中由于在對儲能設(shè)備診斷過程主要依賴人為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，不僅診斷效率低，且經(jīng)常導(dǎo)致診斷不準(zhǔn)確，進(jìn)而會造成儲能設(shè)備不能得到及時(shí)的檢修，造成一定的安全隱患的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、基于人工智能技術(shù)的儲能設(shè)備用故障診斷裝置，包括儲能單元和故障診斷單元，所述儲能單元包括儲能柜、電池組、斷路器和封閉門，所述故障診斷單元設(shè)置于所述儲能柜的內(nèi)腔中，所述故障診斷單元包括微控制器，且微控制器安裝于儲能柜內(nèi)腔的上端，所述微控制器的頂部設(shè)置有中央處理器，所述儲能柜的內(nèi)腔設(shè)置有數(shù)據(jù)采集單元，所述儲能柜的一側(cè)固定連接有聲光警報(bào)器，且封閉門的正面固定連接有顯示屏，所述數(shù)據(jù)采集單元用于對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，且數(shù)據(jù)采集單元包括電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器，所述中央處理器包括數(shù)據(jù)處理模塊、分析模型和數(shù)據(jù)庫。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述封閉門位于儲能柜正面的兩側(cè)，且通過鉸鏈與儲能柜鉸接，所述斷路器安裝于儲能柜內(nèi)腔的上端，所述電池組安裝于儲能柜內(nèi)腔的下端。

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述儲能柜的頂部開設(shè)有通槽，且通槽的內(nèi)腔固定連接有濾網(wǎng)，所述儲能柜的頂部固定連接有遮擋板，且遮擋板位于通槽的正上方。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述儲能柜內(nèi)腔的底部設(shè)置有風(fēng)扇，所述風(fēng)扇的輸入端與微控制器的輸出端連接，所述斷路器的輸入端與微控制器的輸出端連接。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述電流傳感器和電壓傳感器均安裝于電池組的輸電線路上，所述溫度傳感器安裝于儲能柜內(nèi)腔一側(cè)的上端，且濕度傳感器安裝于儲能柜內(nèi)腔一側(cè)的下端，所述電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器的輸出端均與微控制器的輸入端連接。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，還包括pc端，所述數(shù)據(jù)采集單元、微控制器和中央處理器依次連接，聲光報(bào)警器、pc端和顯示屏分別與微控制器連接。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括支持向量機(jī)算法和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，所述支持向量機(jī)算法公式為[f(x)＝\text{sign}(\mathbf{w}\cdot\mathbf{x}+b)]，其中，f(x)是輸入樣本x的預(yù)測輸出；\mathbf{w}是超平面的法向量；\mathbf{x}是輸入樣本的特征向量；b是偏置項(xiàng)；\text{sign}(\cdot)是符號函數(shù)；所述循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法公式為[h^{(t)}＝\sigma(w_{hx}x^{(t)}+w_{hh}h^{(t-1)}+b_h)]；其中，x^{(t)}是輸入向量，通常是特征向量或者前一個(gè)時(shí)間步的隱藏狀態(tài)，h^{(t-1)}是上一個(gè)時(shí)間步的隱藏狀態(tài)，如果t＝0，通常初始化為零向量或者隨機(jī)向量；w_{hx}是輸入到隱藏層的權(quán)重矩陣，w_{hh}是隱藏層到隱藏層的權(quán)重矩陣，b_h是隱藏層的偏置向量，\sigma通常是一個(gè)非線性激活函數(shù)。

10、儲能設(shè)備用故障診斷裝置的使用方法，其使用方法包括如下步驟：

11、s1、建立分析模型：

12、s11、在儲能設(shè)備在正常運(yùn)行和故障狀態(tài)運(yùn)行的情況下，通過電流傳感器來采集電池組輸出輸入的電流數(shù)據(jù)，電壓傳感器來采集電池組輸出和輸入電壓數(shù)據(jù)，且溫度傳感器和濕度傳感器來采集儲能柜內(nèi)部的溫濕度數(shù)據(jù)；

13、s12、采集完成后，電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳輸至微控制器，且微控制器將數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，通過數(shù)據(jù)處理模塊來對運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要通過數(shù)據(jù)庫對正常運(yùn)行狀態(tài)下的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，且利用支持向量機(jī)對故障狀態(tài)下運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，形成不同故障類型時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，然后傳輸至數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲；

14、s13、緊接著通過提取數(shù)據(jù)庫中正常運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行訓(xùn)練，得到設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的正常模型，同時(shí)提取數(shù)據(jù)庫中儲能設(shè)備不同故障情況下儲能設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并采用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行訓(xùn)練，得到儲能設(shè)備故障狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)的故障模型，以此實(shí)現(xiàn)對分析模型的建立；

15、s2、對儲能設(shè)備進(jìn)行故障診斷：

16、s21、首先通過電流傳感器和電壓傳感器來采集電池組運(yùn)行狀態(tài)下輸出和輸入電流與電壓數(shù)據(jù)，同時(shí)溫度傳感器和濕度傳感器來采集儲能柜內(nèi)部的溫濕度數(shù)據(jù)，且采集的數(shù)據(jù)會傳輸至微控制器；

17、s22、通過微控制器將數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器，中央處理器將數(shù)據(jù)傳輸至分析模型中，通過將采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)和正常模型的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，若兩項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相似度大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，則說明儲能設(shè)備運(yùn)行正常，并未出現(xiàn)故障；

18、s23、反之兩項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相似度小于預(yù)設(shè)值時(shí)，則自動判斷定位故障狀態(tài)，中央處理器會將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至不同的故障模型中，通過比對各種故障模型運(yùn)行數(shù)據(jù)和正常運(yùn)行數(shù)據(jù)的相似概率，進(jìn)而可根據(jù)相似概率來獲得儲能設(shè)備的故障類型；

19、s24、緊接著中央處理器會傳輸數(shù)據(jù)和信號至微控制器，微控制器將故障類型數(shù)據(jù)傳輸至顯示屏和pc端，進(jìn)而便于人員及時(shí)查看，并做出相對應(yīng)的檢修預(yù)防作業(yè)，同時(shí)微控制器會傳輸信號至聲光警報(bào)器，聲光警報(bào)器會發(fā)出聲光報(bào)警，便于提醒工作人員及時(shí)進(jìn)行檢修。

20、本發(fā)明具有如下有益效果：

21、本發(fā)明通過數(shù)據(jù)采集單元用于采集設(shè)備運(yùn)行時(shí)，儲能柜內(nèi)部溫濕度數(shù)據(jù)和電池組輸出輸入時(shí)的電流和電壓數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)采集單元可將采集的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至微控制器，微控制器會將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至中央處理器進(jìn)行分析處理，通過將運(yùn)行數(shù)據(jù)與正常模型的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，若兩項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相似度大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，則說明設(shè)備運(yùn)行正常，并未出現(xiàn)故障，兩項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)相似度小于預(yù)設(shè)值時(shí)，則自動判斷定位故障狀態(tài)，中央處理器會將運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸至不同的故障模型中，通過比對各種故障模型運(yùn)行數(shù)據(jù)和正常運(yùn)行數(shù)據(jù)的相似概率，進(jìn)而可根據(jù)相似概率來獲得儲能設(shè)備的故障類型，以此實(shí)現(xiàn)了自動化診斷，通過中央處理器可將故障類型數(shù)據(jù)傳輸至微控制器，且微控制器將故障類型數(shù)據(jù)傳輸至顯示屏和pc端，進(jìn)而便于人員及時(shí)查看，并做出相對應(yīng)的檢修預(yù)防作業(yè)，同時(shí)微控制器會傳輸信號至聲光警報(bào)器，聲光警報(bào)器會發(fā)出聲光報(bào)警，便于提醒工作人員及時(shí)進(jìn)行檢修。