[发明专利]电解槽工作状态监测方法、系统、控制器及介质

说明书

本发明公开了一种电解槽工作状态监测方法、系统、控制器及计算机可读存储介质，属于制氢技术领域，方法为：将电解槽正常工作时的工作负载划分为预设第一数量的负载等级；根据在预设第一时长内各电解槽小室在不同负载等级下正常工作时的小室电压，构建各电解槽小室的健康度基准矩阵；根据健康度基准矩阵对各电解槽小室进行故障诊断和/或异常检测，以监测电解槽的工作状态。实现安全、准确、低成本的对电解槽工作状态进行全生命周期的监测。

技术领域

本发明涉及制氢技术领域，尤其涉及一种电解槽工作状态监测方法、系统、控制器及计算机可读存储介质。

背景技术

氢能由于具有低碳环保、可存储性、可传输性等优势，因此逐渐得到能源行业的重视，并成为新能源发电领域的新兴力量。制氢装置中的电解槽是一种生产氢气的核心转换设备，对电解槽进行实时监控与故障诊断对于制氢系统的安全、高效运行至关重要。电解槽中的许多故障会导致小室电压的变化，如催化剂活性降低、膜电极接触电阻增加、操作温度偏低会导致小室电压升高，质子交换膜穿孔会导致小室电压降低等。因此，对小室电压进行检测与数据分析，可以对电解槽进行故障诊断和健康度分析。

然而，要确定各种工作负载下发生各种故障时的小室电压特征参数，需要进行大量实验。由于制氢系统的独特性，通过常规的实验方法累计数据，时间、经济成本高，而且可能损坏电解槽、造成危险。此外，随着电解槽工作年限的累计，其性能指标可能发生变化，导致发生故障时的小室电压特征参数也发生变化，前期积累的故障特征参数可能不再适用于故障诊断。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电解槽工作状态监测方法，旨在解决现有技术中难以安全、准确、低成本的对电解槽工作状态进行全生命周期的监测的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种电解槽工作状态监测方法，所述电解槽工作状态监测方法包括：

将电解槽正常工作时的工作负载划分为预设第一数量的负载等级；

根据在预设第一时长内各电解槽小室在不同所述负载等级下正常工作时的小室电压，构建各电解槽小室的健康度基准矩阵；

根据所述健康度基准矩阵对各所述电解槽小室进行故障诊断和/或异常检测，以监测所述电解槽的工作状态。

可选地，所述根据在预设第一时长内各电解槽小室在不同所述负载等级下正常工作时的小室电压，构建各电解槽小室的健康度基准矩阵的步骤，包括：

提取所述小室电压的特征参数，所述特征参数包括所述小室电压的时域特征参数和/或频域特征参数；

确定在所述预设第一时长内各电解槽小室在不同所述负载等级下正常工作时所述特征参数的合理波动范围，所述合理波动范围至少包括所述特征参数的最大值、最小值；

根据所述负载等级和所述合理波动范围的对应关系构建所述健康度基准矩阵。

可选地，所述时域特征参数至少包括最大值、最小值、标准差、峭度、偏度、波形因子、峰值因子、脉冲因子之一；所述频域特征参数至少包括平均频率、重心频率、频率均方根、频率标准差之一。

可选地，所述构建各电解槽小室的健康度基准矩阵的步骤之后，还包括：

每隔预设第二时长执行根据在预设第一时长内各电解槽小室在不同所述负载等级下正常工作时的小室电压，构建各电解槽小室的健康度基准矩阵的步骤以更新所述健康度基准矩阵，其中，所述预设第二时长远大于所述预设第一时长。

可选地，所述根据所述健康度基准矩阵对各所述电解槽小室进行故障诊断的步骤，包括：

采集所述电解槽小室的实时小室电压和实时负载等级，并提取所述实时小室电压的所述特征参数；

对比所述实时小室电压的特征参数和所述实时负载等级对应的所述合理波动范围；