CN112540275A - 储能单元绝缘监测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种储能单元绝缘监测***及方法，包括：执行硬件模块、执行控制策略模块、电池簇绝缘监测回路以及储能单元；所述储能单元采用电池簇；所述执行硬件模块包括：程控开关部件、绝缘监测模块、通信回路单元和主控模块；所述电池簇与绝缘监测模块相连；所述主控模块与执行控制策略模块相连；所述执行控制策略模块产生控制策略；所述绝缘监测模块包括：一个或者多个电池簇绝缘监测回路。本发明通过措施使得各个绝缘模块分时工作，相互不干扰，又能够实时监测所有电池簇的绝缘状态，并能准确定位绝缘异常的电池簇，提升储能***运行的可靠性、稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种储能***绝缘监测算法，具体地，涉及一种储能单元绝缘监测***及方法。
背景技术
随着电池技术的发展和电池成本的降低，大型储能***项目的建设越来越多，参与调频，调峰，稳网等功能。随着技术的发展，逆变器(PCS)的容量逐步加大，500kW和1MW容量的PCS很常见，一台PCS下通过汇流排或者直接接入多路电池簇，各个电池簇并列工作，在大型储能项目中，一台变压器下还会并联多台PCS。储能***中，***绝缘值是一个非常重要的参数，该参数影响***安全性，稳定性和操作人员生命安全，在传统方法中，由各台PCS在并列运行前分别进行绝缘监测，并列运行后不再进行绝缘监测，进而无法监测运行过程中***绝缘值，存在设定安全隐患。而***架构决定了整个储能***中不能多个绝缘监测模块同时工作，因为无论是低频注入法还是平衡电桥法，多个绝缘监测模块同时工作时会相互干扰，导致误报，使得***无法运行。
专利文献CN110488146A公开了一种直流配电网绝缘监测***及直流绝缘监测装置，属于直流配电领域，直流配电网绝缘监测***包括监控后台，监控后台通过通讯网络连接至少一个直流绝缘监测装置，每个直流绝缘监测装置对应一条直流母线或者直流母线分段，每个直流绝缘监测装置采样连接对应直流母线或者直流母线分段上的支路漏电流传感器。该专利利用多台直流绝缘监测装置的通讯组网方式，能够对配电网进行全面的监测和准确的故障判断。该专利在结构和性能上仍然有提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种储能单元绝缘监测***及方法。
根据本发明提供的一种储能单元绝缘监测***，包括：执行硬件模块、执行控制策略模块、电池簇绝缘监测回路一种储能单元；所述储能单元采用电池簇；所述执行硬件模块包括：程控开关部件、绝缘监测模块、通信回路单元和主控模块；所述绝缘监测模块与通信回路单元相连；所述主控模块与执行控制策略模块相连；主控模块为控制策略的载体。所述执行控制策略模块产生控制策略；所述绝缘监测模块包括：一个或者多个电池簇绝缘监测回路；所述主控模块通过控制策略，以通信回路为载体控制每个电池簇绝缘监测回路的投入和切除。
优选地，所述储能单元采用两种拓扑形式。一种是大主控控制所有绝缘监测回路，另一种主控模块只负责本簇电池。
优选地，所述储能单元采用以下任意一种拓扑形式：第一拓扑形式；第二拓扑形式；在第一拓扑形式，主控模块通过顺序或***赌的方式控制绝缘监测模块的投切；在第二拓扑形式，主控模块通过投票选举算法选出超级主控，控制绝缘监测模块的投切。
优选地，所述程控开关部件接入主回路；所述主控模块能够控制程控开关部件进行闭合或者断开；所述绝缘监测模块采用以下任意一种：平衡电桥法模块；低频注入法模块。
优选地，所述绝缘监测模块采用以下任意一种通信回路协议：DP通信协议；485通信协议；CAN通信协议；以太网通信协议。
所述绝缘监测模块的通信回路载体采用以下任意一种：
光纤及其对应的协议装换单元；
电缆。
优选地，所述主控模块采用以下任意一种：整个储能单元绝缘监测***的控制模块；设定的嵌入式***；PLC单元；工控机单元；PC单元。
优选地，所述控制策略包括：第一控制策略、第二控制策略；
第一控制策略：在单台变压器下设置一个主控模块，主控模块和所有的绝缘监控模块进行通信，以顺序或***赌的策略控制绝缘模块的投入和切除；
第二控制策略：在单台变压器下设置多个主控模块，各个主控模块只控制一部分的绝缘监控模块，主控模块之间进行通信，通过投票选举算法，从各个主控模块中选出超级主控，控制所有的绝缘检测模块的投入和切除。
优选地，所述第一控制策略包括：
步骤S1：当采用顺序方式时，主控模块按顺序控制每个绝缘采样模块投入和切除设定的时间，
步骤S2：当采用***赌算法是，根据各个绝缘监测模块的权重，分配设定的比例，通过轮盘赌的方式选出需要进行绝缘采样的监测模块，通过通信回路控制该绝缘监测模块投入绝缘采样，其他绝缘监测模块切除，不进行绝缘采样，当采样进行一段时间后，重新进行检测模块选择，通过此两种方式，达到每时每刻有且仅有一个绝缘检测模块在采样的效果。
优选地，所述第二控制策略包括：
步骤D1：各个主控模块处于等同地位，各个模块之间相互通信，判断是否产生超级主控模块；
若是，由超级主控模块控制设定绝缘监测模块投入采集绝缘；
若否，各个主控模块发起投票选举任务，竞选成为超级主控，竞选的依据是设备编号，上次担任超级主控的时间，所管辖绝缘监测模块的历史表现和人为设定的权重，各个模块根据以上信心进行投票，得票最多的主控模块竞选成功成为超级主控模块，超级主控模块存在设定任期，任期到后，能够指定另一个主控模块成为超级主控模块，也能够不指定，所有主控模块再次发起投票选举。
步骤D2：由主控或者超级主控模块对程控开关进行控制；
采用主控模块或者超级主控模块实时监测实时监测变化信息，获取绝缘故障信息或者正常参数信息；
步骤D3：根据绝缘故障信息，主控模块或者超级主控模块控制电池簇解列，并切换绝缘监测模块，不影响其他电池簇的正常运行。
根据本发明提供的一种储能单元绝缘监测方法，采用储能单元绝缘监测***，进行储能单元绝缘监测。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过分时的方式，保证储能***时刻都能进行绝缘监控，保证***安全性，稳定性和可靠性，同时各个绝缘监测模块之间不相互干扰；
2、本发明当某个电池电池簇出现故障时，能够迅速解列，不影响***其它部分正常运行，提升储能***鲁棒性；
3、本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中第一种拓扑示意图。
图2为本发明实施例中第二种拓扑示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还能够做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种大型储能***绝缘监测算法，基于分时的概念，由每个电池簇进行绝缘监测，而绝缘监测的投切有主控模块(BCM)进行控制，根据拓扑不同基于顺序或者***赌的方式进行控制，达到实时监控储能***绝缘的目的，提升储能***运行的安全性，稳定性和可靠性。
在储能***中，每个电池簇有一个绝缘监测模块，绝缘监测模块具备绝缘监测功能，且该功能可通过接收控制命令进行投入或者切除，当投入时，绝缘模块进行绝缘采样，当切除时，绝缘模块对***不产生任何影响。同时***中有主控模块(BCM)，主控模块执行绝缘监测算法，通过算法的控制策略，以通信回路为载体，控制绝缘监测模块进行投入或者切除。
优选地，存在两种电气拓扑结构，第一种拓扑，单台变压器下只有一个主控模块时，该主控模块和所有的绝缘监控模块进行通信，以顺序或***赌的策略控制绝缘模块的投入和切除；第二种拓扑为单台变压器下有多个主控模块，各个主控模块只控制一部分的绝缘监控模块，主控模块之间进行通信，通过投票选举算法，从各个主控模块中选出超级主控，控制所有的绝缘检测模块的投入和切除；
优选地，第一种拓扑时，当采用顺序方式时，主控模块按顺序控制每个绝缘采样模块投入和切除设定的时间，当采用***赌算法时，根据各个绝缘监测模块的权重，分配设定的比例，通过轮盘赌的方式选出需要进行绝缘采样的监测模块，通过通信回路控制该绝缘监测模块投入绝缘采样，其他绝缘监测模块切除，不进行绝缘采样，当采样进行一段时间后，重新进行检测模块选择，通过此两种方式，达到每时每刻有且仅有一个绝缘检测模块在采样的效果。
优选地，第二种拓扑时，各个主控模块处于等同地位，各个模块之间相互通信，如果此时有超级主控模块，由超级主控模块控制决定哪个绝缘模块投入采集绝缘，超级主控控制策略与第一种拓扑相同，如果此时无超级主控模块，各个主控模块发起投票选举任务，竞选成为超级主控，竞选的依据是设备编号，上次担任超级主控的时间，所管辖绝缘监测模块的历史表现和人为设定的权重，各个模块根据以上信心进行投票，得票最多的主控模块竞选成功成为超级主控模块，超级主控模块存在设定任期，任期到后，能够指定另一个主控模块成为超级主控模块，也能够不指定，所有主控模块再次发起投票选举；
优选地，当正在进行绝缘监测的模块所处的该电池簇由于计划或者非计划解列时，主控模块或者超级主控模块能够实时监测到此变化，马上重新切换绝缘监测模块；
优选地，当投入的绝缘模块上报绝缘故障时，主控或者超级主控模块控制该电池簇解列，并切换绝缘监测模块，不影响其他电池簇的正常运行。
如图1和图2所示，每台PCS下，每个电池簇(1～n)中有一个绝缘监测模块，绝缘监测模块具备绝缘监测功能，且该功能可通过接收控制命令进行投入或者切除，当投入时，绝缘模块进行绝缘采样，当切除时，绝缘模块对***不产生任何影响。同时***中有主控模块，如图1中的BCM和图2中BCM1和BCM2，主控模块执行绝缘监测算法，通过算法的控制策略，以通信回路为载体，控制绝缘监测模块进行投入或者切除。
图1位第一种拓扑，单台变压器下只有一个主控模块BCM，该主控模块和所有的绝缘监控模块进行通信，以顺序或***赌的策略控制绝缘模块的投入和切除；图2为第二种拓扑，单台变压器下有多个主控模块BCM1和BCM2，各个主控模块只控制一部分的绝缘监控模块，主控模块之间进行通信，通过投票选举算法，从各个主控模块中选出超级主控，控制所有的绝缘检测模块的投入和切除；
图1所示，第一种拓扑时，当采用顺序方式时，主控模块按顺序控制每个绝缘采样模块投入和切除设定的时间，例如从电池簇1～电池簇n，以此进行投入，每次投入5min，当采用***赌算法时，根据各个绝缘监测模块的权重，分配设定的比例，比如各自的权重都是1，通过轮盘赌的方式选出需要进行绝缘采样的监测模块，通过通信回路控制该绝缘监测模块投入绝缘采样，其他绝缘监测模块切除，不进行绝缘采样，当采样进行一段时间后，重新进行检测模块选择，通过此两种方式，达到每时每刻有且仅有一个绝缘检测模块在采样的效果。
图2所示，第二种拓扑时，主控模块BCM1和BCM2处于等同地位，各个模块之间相互通信，如果此时有超级主控模块，由超级主控模块控制决定哪个绝缘模块投入采集绝缘，超级主控的控制策略见第一种拓扑，如果此时无超级主控模块，各个主控模块发起投票选举任务，竞选成为超级主控，竞选的依据是设备编号，上次担任超级主控的时间，所管辖绝缘监测模块的历史表现和人为设定的权重，各个模块根据以上信心进行投票，得票最多的主控模块竞选成功成为超级主控模块，超级主控模块存在设定任期，任期到后，能够指定另一个主控模块成为超级主控模块，也能够不指定，所有主控模块再次发起投票选举；
当正在进行绝缘监测的模块所处的该电池簇由于计划或者非计划解列时，主控模块或者超级主控模块能够实时监测到此变化，马上重新切换绝缘监测模块；
当投入的绝缘模块上报绝缘故障时，主控或者超级主控模块控制该电池簇解列，并切换绝缘监测模块，不影响其他电池簇的正常运行。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员能够在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征能够任意相互组合。
Claims (10)
1.一种储能单元绝缘监测***，其特征在于，包括：执行硬件模块、执行控制策略模块、电池簇绝缘监测回路以及储能单元；
所述储能单元采用电池簇；
所述执行硬件模块包括：程控开关部件、绝缘监测模块、通信回路单元和主控模块；
所述电池簇与绝缘监测模块相连；
所述绝缘监测模块与通信回路单元相连；
所述主控模块与执行控制策略模块相连；
所述执行控制策略模块产生控制策略；
所述绝缘监测模块包括：一个或者多个电池簇绝缘监测回路；
所述主控模块通过控制策略，以通信回路为载体控制每个电池簇绝缘监测回路的投入和切除。
2.根据权利要求1所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述储能单元采用两种拓扑形式。
3.根据权利要求1所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述储能单元采用以下任意一种拓扑形式：
-第一拓扑形式；
-第二拓扑形式；
在第一拓扑形式，主控模块通过顺序或者***赌的方式控制绝缘监测模块的投切；
在第二拓扑形式，主控模块通过投票选举算法控制绝缘监测模块的投切。
4.根据权利要求1所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述主控模块能够控制程控开关部件进行闭合或者断开；
所述绝缘监测模块采用以下任意一种：
-平衡电桥法模块；
-低频注入法模块。
5.根据权利要求1所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述绝缘监测模块采用以下任意一种通信回路协议：
-DP通信协议；
-485通信协议；
-CAN通信协议；
-以太网通信协议；
所述绝缘监测模块的通信回路载体采用以下任意一种：
-光纤及其对应的协议装换单元；
-电缆。
6.根据权利要求5所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述主控模块采用以下任意一种：
-整个储能单元绝缘监测***的控制模块；
-设定的嵌入式***；
-PLC单元；
-工控机单元；
-PC单元。
7.根据权利要求3所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述控制策略包括：第一控制策略、第二控制策略；
第一控制策略：在单台变压器下设置一个主控模块，主控模块和所有的绝缘监控模块进行通信，以顺序或者***赌的策略控制绝缘模块的投入和切除；
第二控制策略：在单台变压器下设置多个主控模块，各个主控模块只控制一部分的绝缘监控模块，主控模块之间进行通信，通过投票选举算法控制所有的绝缘检测模块的投入和切除。
8.根据权利要求7所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述第一控制策略包括：
步骤S1：当采用顺序方式时，主控模块按顺序控制每个绝缘采样模块投入和切除设定的时间，
步骤S2：当采用***赌算法，根据各个绝缘监测模块的权重，分配设定的比例，通过轮盘赌的方式选出需要进行绝缘采样的监测模块，通过通信回路控制该绝缘监测模块投入绝缘采样，当采样进行一段时间后，重新进行检测模块选择。
9.根据权利要求7所述的储能单元绝缘监测***，其特征在于，所述第二控制策略包括：
步骤D1：判断是否产生超级主控模块；
若是，由超级主控模块控制设定绝缘监测模块投入采集绝缘；
若否，各个主控模块发起投票选举任务，竞选成为超级主控，竞选的依据是设备编号，上次担任超级主控的时间，所管辖绝缘监测模块的历史表现和人为设定的权重，从主控模块中选出超级主控模块，超级主控模块存在设定任期，任期到后，能够指定另一个主控模块成为超级主控模块，也能够不指定，所有主控模块再次发起投票选举；
步骤D2：由主控模块或者超级主控模块对程控开关进行控制；
采用主控模块或者超级主控模块实时监测变化信息，获取绝缘故障信息或者正常参数信息；
步骤D3：根据绝缘故障信息，主控模块或者超级主控模块控制电池簇解列，并切换绝缘监测模块。
10.一种储能单元绝缘监测方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的储能单元绝缘监测***，进行储能单元绝缘监测。
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