CN117607545A - 一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法，属于储能变流器绝缘检测技术领域；并联运行的多台储能变流器之间以及和上位机之间免通讯连接；每台储能变流器的直流侧设置基于不平衡电桥法的绝缘阻抗检测电路；通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一；实时时钟模块计时分钟时间t，预设每个绝缘阻抗检测电路相同的检测时间T，每隔检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测。本发明不增加额外硬件成本和通讯链路，利用储能变流器本身的实时时钟即可实现分时轮检，避免了多台储能变流器同时进行绝缘检测相互影响导致保护误动的问题。
Description
技术领域
本发明属于储能变流器绝缘检测技术领域，具体涉及一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法。
背景技术
储能变流器绝缘阻抗检测电路，是用于提前发现直流侧尤其是储能电池正负极对地短路或极间短路等严重故障的重要电路结构。随着目前单个储能***模块容量越来越大，往往需要至少两台储能变流器并联运行才能够实现容量的匹配。目前，多台储能变流器之间由于缺少协同机制，会存在绝缘检测电路同时投入的情况，此时就会存在相互影响，导致计算出的正对地绝缘阻抗和负对地绝缘阻抗失效，严重时会触发误保护，影响整个储能***的正常运行。
现有的相关协同机制包括储能变流器退出绝缘检测电路，由电池侧的电池管理***进行绝缘检测，或者由上级的能量管理***控制实现绝缘检测的分时轮检，以上方法都会增加现场调试的工作量和增加***逻辑的复杂性，实施效果不佳。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法，以解决上述技术问题。
本发明提供一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法，并联运行的多台储能变流器之间以及和上位机之间免通讯连接；其中每台储能变流器的直流侧设置基于不平衡电桥法的绝缘阻抗检测电路；通过原有的储能变流器控制***执行所述免通信分时轮检方法；所述方法包括：
通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一；
通过实时时钟模块计时分钟时间t，预设每个绝缘阻抗检测电路相同的检测时间T，每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测。
进一步地，所述通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一，包括：
获取外部对时源发出的包括基准时间的对时码元信号；
识别码元类型，根据码元类型判断对时码元信号进行有效性校验；
根据码元类型提取码元信号中的“年、月、日、时、分、秒、毫秒”位的基准时间；
将同一基准时间写入到每台储能变流器内置的实时时钟模块中。
进一步地，所述每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测，包括：
根据当前的分钟时间t、并联运行的储能变流器总台数N和所述检测时间T，确定下一个被测的储能变流器n，公式为：，n为各台储能变流器的排序为1至n中的整数。
进一步地，还包括：预设正对地或负对地测量时长T 1 ，预设正负对地测量切换间隔时长T 2 ，并设置满足：2T1+T2≤T。
进一步地，还包括：预设同一储能变流器相邻两次绝缘检测间隔时长T 3 ，满足T3＞T。
进一步地，还包括：设置每个绝缘阻抗检测电路的检测完成标志位Flag，在绝缘阻抗检测电路检测完成后将标志位Flag置为1，然后进入空闲状态，在检测开始后计时到绝缘检测间隔时长T3后，将标志位Flag清零；将标志位Flag为0设置为控制绝缘阻抗检测电路开启检测的条件之一。
本发明的有益效果在于：本发明不增加额外的硬件成本和通讯链路，利用储能变流器本身具备的绝缘阻抗检测电路和实时时钟即可实现分时轮检，避免了多台储能变流器同时进行绝缘阻抗检测相互影响导致保护误动的问题。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，可行性高，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是储能变流器常规的基于不平衡电桥法的绝缘阻抗电路示意图。
图2是绝缘检测分时轮检机制的流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1所示，为储能变流器常规的基于不平衡电桥法的绝缘阻抗电路。绝缘阻抗检测电路包括第一继电器K 1 、第二继电器K 2 、分压电阻R G 以及三个电压采样电路。R H 和R L 为本发明提供的方法待测的正对地绝缘阻抗和负对地绝缘阻抗。
本发明实施例提供一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法，并联运行的多台储能变流器之间以及和上位机之间免通讯连接；其中每台储能变流器的直流侧设置基于不平衡电桥法的绝缘阻抗检测电路；通过原有的储能变流器控制***执行所述免通信分时轮检方法；所述方法包括：
通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一；
通过实时时钟模块计时分钟时间t，预设每个绝缘阻抗检测电路相同的检测时间T，每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测。
本发明实施例通过实时时钟作为中间标准，使得变流器在无通讯链路的情况下进行互通，实现了并联运行的多台储能变流器无需通讯连接就可以实现绝缘阻抗检测电路不重叠检测，并且无需添加硬件设施，且时钟模块使得本方法准确性高、稳定性好。
目前储能变流器普遍具备实时时钟以及对时功能，可保证所有储能变流器具备相同的时间基准。具体每个变流器的控制***可以单独设计专门的程序按照隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测进行，或者按照下述实施例提供的更为简单的方法执行。
可选地，作为本发明的一个实施例，通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一，包括：获取外部对时源发出的包括基准时间的对时码元信号；识别码元类型，根据码元类型判断对时码元信号进行有效性校验；根据码元类型提取码元信号中的“年、月、日、时、分、秒、毫秒”位的基准时间；将同一基准时间写入到每台储能变流器内置的实时时钟模块中。
具体地，本发明实施例利用实时时钟模块对时实现各个控制***分时控制，具体在状态机设定软件对时功能进行实现，软件对时功能包括信号监听功能、信号解析功能和异常处理功能；所述信号监听功能包括控制***开启持续监听状态，将外部的对时码元信号逐帧采集、存储，当一帧码元接收完毕，则利用信号解析功能进行基准时间解析；首先要解析码元信号的信号类型，根据信号类型去解析各数据位的信息，然后根据码元类型判断收到的对时信号帧(包含众多码元) 是否通过校验，若通过校验，继续进行解析处理，分别提取“年、月、日、时、分、秒、毫秒”位所对应的时间信息，之后将提取的时间信息写入到各个储能变流器控制***的实时时钟模块中，实现一次精准计时；若未通过校验，则发出告警并跳过此次对时，采集下一帧对时码元信号继续对时，若连续多次未通过校验，则对信号监听功能相关继电动作进行保护闭锁。
需要说明的是，基于码元信号的格式特性，其中，“年、时、分、秒、毫秒”位给出的信息都是可以直接转化为时间信息的，但是“月、日”给出的信息为“第几年”、“第几个月”，因此，还要注意对年份进行闺年还是平年的判断，已得到更准确的“月、日”信息。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测，包括：根据当前的分钟时间t、并联运行的储能变流器总台数N和所述检测时间T，确定下一个被测的储能变流器n，公式为：，n为各台储能变流器的排序为1至n中的整数。
具体地，设定并联运行的储能变流器总台数为N，每个被测的储能变流器都设定唯一的编码n∈N，即n为各台储能变流器的排序为1至n中的整数，且编码与变流器的地址Addr一一的映射，便于直接通过编码找到变流器的地址，从而控制变流器的绝缘阻抗检测电路的开启；在本实施例中预设第n台储能变流器的地址为n-1。当前的分钟时间t是从对时后的实时时钟模块获取的，通过在实际操作中每个绝缘阻抗检测电路的检测一次的时间不会超过一分钟，因此分时轮检时以分钟为时间颗粒度进行操作比较方便。T为人工设定的每个绝缘阻抗检测电路需要的检测时间，每隔T时间开启下一个检测，各个绝缘阻抗检测电路结构无差别，因此检测时间也相同。
在本实施例中，利用分钟时间t除以一次轮检总时间，得到的剩余时间作为下一个检测目标的地址n-1，得到进而确定下一个被测的储能变流器n；所述一次轮检总时间为并联运行的储能变流器总台数N和检测时间T的乘积。
需要说明的是，本发明不设定必须从n=1所代表的第一台储能变流器开始检测。
可选地，作为本发明的一个实施例，还包括：预设正对地或负对地测量时长T 1 ，预设正负对地测量切换间隔时长T 2 ，并设置满足：2T1+T2≤T。
具体地，绝缘阻抗检测包括正对地测量和负对地测量先后两部分，正对地测量和负对地测量不是同时进行的，是先后执行的两个测量过程，中间需要一定时间进行切换，在本实施例中设定正负对地测量切换间隔时长为T 2 ；因此真正进行一次绝缘阻抗检测的总时间为2T1+T2；预设的检测时间可以正好为真正检测的时间，或者预留一部分时间以防出现延迟，比真正检测的时间要长。以上说本实施例设定的意义所在。
可选地，作为本发明的一个实施例，还包括：预设同一储能变流器相邻两次绝缘检测间隔时长T 3 ，满足T 3 ＞T。
具体地，同一储能变流器相邻两次绝缘检测间隔时长T 3 同一储能变流器两次轮检之间间隔的时长，本发明实施例是为了避免同一台储能变流器的在T时间内开启检测两次。例如在四个储能变流器中，设定其检测时间T为1分钟，而2T1+T2为0.6分钟，在t=2分钟，对n=3的变流器开启第一次检测，检测完毕后，花费时间为0.6分钟，在t=2.8分钟时，检测开始后计时为0.8分钟，按照上述实施例计算=3，则下一个待检测还是n=3的储能变流器，无法实现轮流检测，如果强行进行检测，则会与下一台变流器的检测重叠。如果设定T 3 ＞T，检测开始后计时计时到T后，就轮到下一台变流器检测了，所以不会产生重叠，例如T 3 =1.1，如果t=3.1分钟，检测开始后计时为1.1分钟，达到T 3 ，此时n=4，已经开始下一台变流器了，至少在这一轮不会计算到n=1了。
可选地，作为本发明的一个实施例，还包括：设置每个绝缘阻抗检测电路的检测完成标志位Flag，在绝缘阻抗检测电路检测完成后将标志位Flag置为1，然后进入空闲状态，在检测开始后计时到绝缘检测间隔时长T3后，将标志位Flag清零；将标志位Flag为0设置为控制绝缘阻抗检测电路开启检测的条件之一。
具体地，由于本发明的目的为促使各个储能变流器的绝缘阻抗检测不重叠，因此特别设置标志位Flag实现多一重把控，即既根据分钟时间t又根据标志位Flag的取值，确定是否要开启检测。进一步地标志位Flag的取值根据绝缘检测间隔时长T3确定，达到T3则代表当前变流器的检测结束且可以开始下一个变流器的检测。
下面以四台并联运行的储能变流器为例，对本发明实施例进行详细说明，在本实施例中并联的储能变流器总台数N=4，四台储能变流器预先设置好各自的地址为0，1，2，3，预设检测时间T=1分钟，T3=2分钟。
如图2所示，所述储能变流器控制***应能利用对时功能统一并联运行的多台储能变流器的时间基准，并用实时时钟精准计时，并且初始化所有标志位Flag为0。
由储能变流器主控***中的实时时钟模块实时提取当前的分钟时间t，假设当前为某时20分，则t=20，将分钟时间t除以总台数N取其余数，此时余数为0，与变流器的地址匹配，确定编码n=1的变流器为待测变流器，并且此时绝缘检测完成标志位Flag为0，因此编码n=1的变流器跳转状态开始进行绝缘检测。对于另外三台储能变流器，此时由于余数0与自身地址不匹配，因此等待在空闲状态中。
编码n=1的变流器开始绝缘检测，并进行计时：
第一步首先进行正对地绝缘阻抗的检测，控制第一继电器K 1 闭合和第二继电器K 2 断开，由第一电压采样电路检测正对地的电压，当开始检测后计时到预设正对地或负对地测量时长T 1 后，由所述控制***对采集到的电压数据进行滤波和平均化处理得到电压U H ：
第二步控制第一继电器K 1 断开和第二继电器K 2 断开，当开始检测后计时预设正负对地测量切换间隔时长T 2 后，开始负对地绝缘阻抗的检测；
第三步进行负对地绝缘阻抗的检测，控制第一继电器K 1 断开和第二继电器K 2 闭合，由第二电压采样电路检测负对地的电压，当开始检测后计时到预设正对地或负对地测量时长T 1 后，由所述控制***对采集到的电压数据进行滤波和平均化处理得到电压U L ；
第四步由电压采样电路3检测直流侧正负间总电压U bat ，由所述控制***对采集到的电压数据进行滤波和平均化处理；
第五步按照以下公式计算计算该台储能变流器的正对地阻抗R H 和负对地阻抗R L ：
；
式中R G 为分压电阻，该电阻在绝缘检测电路中并联在正对地和负对地支路上的固定的电阻，可由第一继电器K 1 断开和第二继电器K 2 控制投入和退出；
第六步，将编码为n=1的变流器的绝缘检测完成标志位置为1，并回到空闲状态；开始检测后计时达到T3=2分钟后，将标志位置为0。
第七步比较检测得到的正对地阻抗R H 和负对地阻抗R L 与保护预设值，当正对地阻抗或者负对地阻抗低于第一预设值时，发出告警；当正对地阻抗或者负对地阻抗低于第二预设值时，保护闭锁。
对于其他三台储能变流器，将会分别在某时21分、22分、23分时按照上述七个步骤进行绝缘检测。所有储能变流器完成一轮绝缘检测的时间为4分钟。某时24分时编号为n=1的储能变流器会再开始一次绝缘检测。
本发明实施例还提供一种储能变流器的免通信多机绝缘阻抗分时轮检装置，包括储能变流器装置和主控板卡；所述主控板卡利用绝缘阻抗检测电路、软件对时功能、实时时钟模块实现多台储能变流器并联运行时绝缘阻抗的轮询检测，以及正对地阻抗R H 和负对地阻抗R L 的显示，第一和第二保护预设值的设定，绝缘检测测量时长T 1 ，绝缘检测测量正负切换间隔时长T 2 ，以及绝缘检测测量间隔时长T 3 的设定、告警和保护闭锁等。
Claims (6)
1.一种多机储能变流器绝缘阻抗的免通信分时轮检方法，其特征在于，并联运行的多台储能变流器之间以及和上位机之间免通讯连接；其中每台储能变流器的直流侧设置基于不平衡电桥法的绝缘阻抗检测电路；通过原有的储能变流器控制***执行所述免通信分时轮检方法；所述方法包括：
通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一；
通过实时时钟模块计时分钟时间t，预设每个绝缘阻抗检测电路相同的检测时间T，每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过外部对时源实现储能变流器内置实时时钟模块时间基准的统一，包括：
获取外部对时源发出的包括基准时间的对时码元信号；
识别码元类型，根据码元类型判断对时码元信号进行有效性校验；
根据码元类型提取码元信号中的“年、月、日、时、分、秒、毫秒”位的基准时间；
将同一基准时间写入到每台储能变流器内置的实时时钟模块中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每隔所述检测时间T不间断、轮流控制绝缘阻抗检测电路逐个开启检测，包括：
根据当前的分钟时间t、并联运行的储能变流器总台数N和所述检测时间T，确定下一个被测的储能变流器n，公式为：，n为各台储能变流器的排序为1至n中的整数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：预设正对地或负对地测量时长T 1 ，预设正负对地测量切换间隔时长T 2 ，并设置满足：2T1+T2≤T。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：预设同一储能变流器相邻两次绝缘检测间隔时长T 3 ，满足T3＞T。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：设置每个绝缘阻抗检测电路的检测完成标志位Flag，在绝缘阻抗检测电路检测完成后将标志位Flag置为1，然后进入空闲状态，在检测开始后计时到绝缘检测间隔时长T3后，将标志位Flag清零；将标志位Flag为0设置为控制绝缘阻抗检测电路开启检测的条件之一。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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