TWM635967U - 儲能設備檢測系統 - Google Patents

Abstract

一種儲能設備檢測系統，包含第一儲能設備、第二儲能設備及控制器。第一儲能設備耦接於第一低壓側設備；第二儲能設備耦接於第二低壓側設備；第二低壓側設備耦接於第一低壓側設備；控制器通訊連接於第一儲能設備及第二儲能設備，其中控制器用以自第一儲能設備接收第一運行數據，以及自第二儲能設備接收第二運行數據。控制器還用以選擇性地對第一儲能設備或第二儲能設備進行充電測試或放電測試。

Description

儲能設備檢測系統

本揭示內容係關於一種傳輸及儲存電能之系統，特別是能夠檢測多個儲能設備的運作是否正常之技術。

發電系統在進行配電時，為了避免傳輸損耗，係採用高壓直流的形式，並透過電網傳輸電能。為了支援電網調度及調節，最快速之調控之技術是儲能系統。。未有儲能系統前，電網透過水力發電及火力機組等發電，並視電網實際情況時輔以需量反應等作法做調控。導入儲能系統後，儲能系統儲存接收到的電能或是送出電能以支援電網，以實現快速穩定電網之效益，並以符合用戶實際用電需求與規範。因此，儲能設備的性能與運作穩定度十分重要。

本揭示內容之一態樣為一種儲能設備檢測系統，包含第一儲能設備、第二儲能設備及控制器。第一儲能設備耦接於第一低壓側設備。第二儲能設備耦接於第二低壓側設備。第二低壓側設備耦接於第一低壓側設備。控制器通訊連接於第一儲能設備及第二儲能設備，其中控制器用以自第一儲能設備接收第一運行數據，以及自第二儲能設備接收第二運行數據。控制器還用以選擇性地對第一儲能設備或第二儲能設備進行充電測試或放電測試。

本揭示內容之另一態樣為一種儲能設備檢測系統，包含第一儲能設備、第二儲能設備及控制器。第一儲能設備耦接於第一低壓側設備。第二儲能設備透過第二低壓側設備及高壓側設備，耦接於第一低壓側設備。控制器通訊連接於第一儲能設備、第二儲能設備及高壓側設備。控制器用以在第一儲能設備及第二儲能設備之間進行充放電測試時，檢測第一儲能設備、第二儲能設備及高壓側設備的運行數據是否符合檢測標準。

本揭示內容透過多個儲能設備在案場實地進行充放電，以模擬電網實際供電的環境，據此，將能精確檢測儲能設備是否能正常地運行於案場環境。

以下將以圖式揭露本揭示內容之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭示內容。也就是說，在部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

於本文中，當一元件被稱為「連接」或「耦接」時，可指「電性連接」或「電性耦接」。「連接」或「耦接」亦可用以表示二或多個元件間相互搭配操作或互動。此外，雖然本文中使用「第一」、「第二」、…等用語描述不同元件，該用語僅是用以區別以相同技術用語描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否則該用語並非特別指稱或暗示次序或順位，亦非用以限定本揭示內容。

第1圖所示為根據本揭示內容之部份實施例的儲能設備檢測系統100的示意圖。在一實施例中，儲能設備檢測系統100可用以檢測儲能系統整體。儲能系統包含儲能設備、電力高壓與電力低壓設備，以及可通訊整合於儲能監控系統的能源管理平台。儲能系統可具有主動式調控及快速調控之技術，對於電網之實功虛功調控及電網頻率與電壓具有穩定之效益。儲能系統及儲能設備檢測系統100皆可為配電系統EDS的一部分，將於後續段落中詳述。

如第1圖所示，儲能設備檢測系統100包含第一儲能設備110、第二儲能設備120及控制器130。控制器130可分別控制儲能設備110、120，並透過儲能設備110、120兩者之間的充放電關係，判斷運作是否正常（以下簡稱「檢測程序」）。在部份實施例中，控制器130可設於監控裝置MD中，且監控裝置MD具有螢幕，以呈現檢測的資料，或者監控裝置MD可連線至網際網路，使儲能設備檢測系統100的管理者可透過其他終端裝置，遠端連線至監控裝置MD，以進行遠端檢測。

在檢測程序完成後，儲能設備110、120可被直接應用於將使用的儲能案場，用以接收電網EG提供的能源，並根據用電需求提供電能給儲能案場中的各個電子設備。為便於後文說明，在此將「電網EG、第一低壓側設備LV1、變壓器C1/C2、第二低壓側設備LV2、高壓側設備HV」統稱為配電系統EDS。各設備之功能將於後續段落中逐一說明。

在一實施例中，儲能設備110、120可分別包含鋰電池裝置、儲能變流裝置、電池管理裝置、能源管理裝置等，且前述裝置可被設置於具備空調裝置及防火隔熱層的機櫃中，但儲能設備之實施方式並不以此為限。

第一儲能設備110耦接於第一低壓側設備LV1。第一低壓側設備LV1透過變壓器C1耦接於電網EG，以接收變壓器C1轉換後的電能。第一低壓側設備LV1還透過多條配電線路，耦接於案場中多個需供電的電子裝置。在實際運作上，第一低壓側設備LV1可選擇性地將變壓器C1或第一儲能設備110提供的電能提供至案場中的各個電子裝置。在部份實施例中，第一低壓側設備LV1可由分電箱、配電盤或開關裝置實現，且設有電流保護裝置、突波保護裝置及/或熔絲開關等。

相似地，第二儲能設備120耦接第二低壓側設備LV2。第二低壓側設備LV2透過變壓器C2耦接於電網EG，以接收變壓器C2轉換後的電能。第二低壓側設備LV2還透過多條配電線路，耦接於案場中多個需供電的電子裝置。在實際運作上，第二低壓側設備LV2可選擇性地將變壓器C2或第二儲能設備120提供的電能提供至案場中的各個電子裝置。在部份實施例中，第二低壓側設備LV2可由分電箱、配電盤或開關裝置實現，且設有電流保護裝置、突波保護裝置及/或熔絲開關等。

控制器130通訊連接於第一儲能設備110及第二儲能設備120，且用以自第一儲能設備110接收第一運行數據，以及自第二儲能設備120接收第二運行數據。第一運行數據/第二運行數據可包含第一儲能設備110/第二儲能設備120在運作時的電壓、電流、頻率及/或功率。控制器130用以選擇性地對第一儲能設備110或第二儲能設備120進行充放電測試（即，充電測試或放電測試），以確認運作是否正常。

具體而言，控制器130可控制第一儲能設備110運行於放電模式，以進行放電測試，且使第二儲能設備120運行於充電模式，以根據第一儲能設備110放電之電力進行充電測試。相對地，控制器130亦可控制第二儲能設備120運行於放電模式，以進行放電測試，且使第一儲能設備110運行於充電模式，以根據第二儲能設備120放電之電力進行充電測試。

當第一儲能設備110/第二儲能設備120進行充放電測試時，控制器130用以檢測第一運行數據及第二運行數據，並判斷運行數據是否符合檢測標準。例如：將放電中的第一儲能設備110的第一運行數據（如：輸出電流等輸出參數）與電網理想數據相比對，若第一運行數據符合電網理想數據，代表第一儲能設備110電路運作正常。

相對地，控制器還可將充電中的第二儲能設備120的第二運行數據（如：電池電壓等儲能參數）與儲能理想數據相比對。若第二運行數據符合儲能理想數據，則代表第二儲能設備120電路運作正常。前述電網理想數據及儲能理想數據可為固定值（如：電壓值、功率值），或者亦可為一個範圍（如：電壓範圍）。

由於第一儲能設備110及第二儲能設備120係透過第一低壓側設備LV1、變壓器C1、C2及第二低壓側設備LV2進行電能傳輸，因此，若第一運行數據及第二運行數據運作正常，在代表第一低壓側設備LV1、變壓器C1、C2及第二低壓側設備LV2運作亦屬於正常。

在此要特別一提者，在進行檢測程序時，儲能設備檢測系統100並無須耦接電網EG。換言之，進行放電測試的第一儲能設備110將模擬作為電網，進行充電測試的第二儲能設備120則模擬接收電網並儲能的狀態。本揭示內容係直接於案場進行完整檢測程序，藉此檢測場域供電能力。第一儲能設備110及第二儲能設備120係耦接於「實際運作時配合使用的低壓側設備」，因此檢測的結果將能符合配電系統EDS實際以電網EG供電的情境，以確保檢測結果的可靠性。

在前述實施例中，儲能設備檢測系統100係應用於低壓側LS之供電網路，即電能係透過低電壓（如：約480V）傳遞，但本揭示內容並不以此為限，亦可應用於高壓側的供電網路，將電壓轉換至高電壓（如：約22.8kV）。如第1圖所示，在部份實施例中，第一低壓側設備LV1及第二低壓側設備LV2係透過高壓側設備HV相連接。換言之，第一儲能設備110及第二儲能設備120之間透過第一低壓側設備LV1、變壓器C1、高壓側設備HV、變壓器C2及第二低壓側設備LV2建立電能傳輸連結。高壓側設備HV可由高壓分電箱、高壓配電盤或開關裝置實現，且設有電流保護裝置、突波保護裝置及/或數位保護電驛。高壓側設備HV可連接於電網EG，以接收電能並選擇性地分配給第一儲能設備110及第二儲能設備120，但在進行檢測程序時，高壓側設備HV並不會與電網EG連接。

如前所述，高壓側設備HV、第一低壓側設備LV1及第二低壓側設備LV2皆為案場實際使用的供電及配電設備。換言之，本揭示內容之儲能設備檢測系統係將儲能設備110、120及控制器130連接於實際使用的電壓設備，而非連接於模擬用的檢測機台。因此，控制器130的檢測結果將能正確反映出配電系統EDS的實際環境，以檢測出配電系統EDS配電時可能遇到的各種情況，例如高壓斷路器跳脫、電壓振盪現象等。

在該實施例中，本揭示內容透過儲能設備110、120及電能連接線路中的低壓側設備LV1、LV2及高壓側設備HV，實現於高壓側的對接，讓電力能夠在兩套儲能設備110、120之間傳遞，形成充電與放電的「對拖」架構。「對拖」技術讓儲能設備110、120可仿照電網需求，先行模擬運行電能的調節率與能源調度的功能。

在部份實施例中，控制器130還可分別通訊連接於高壓側設備HV、第一低壓側設備LV1及第二低壓側設備LV2。當第一儲能設備110及第二儲能設備120之間正進行充放電測試時，控制器130自高壓側設備HV接收高壓運行數據、自第一低壓側設備LV1接收第一低壓運行數據、及自第二低壓側設備LV2接收第二低壓運行數據。控制器130用以根據高壓運行數據、第一低壓運行數據及第二低壓運行數據，分別判斷高壓側設備HV、第一低壓側設備LV1及第二低壓側設備LV2的內部運行是否正常（即，運行數據是否符合檢測標準）。

具體而言，控制器130可根據高壓運行數據，檢測出高壓側設備HV中共模雜訊的大小。共模雜訊會干擾儲能設備110、120及高低壓側設備之間的通訊，若共模雜訊大於門檻值，代表高壓側設備HV的內部元件或配置方式（如：接地方式）存在問題，需要調校並修正。此外，控制器130還可傳送檢測指令至高壓側設備HV的電驛，以檢測電驛是否運作正常。前述檢測指令可為一種模擬訊號，用以驅動電驛執行其保護功能。

此外，第一儲能設備110、第二儲能設備120、第一低壓側設備LV1、第二低壓側設備LV2、高壓側設備HV內皆設有安全機制，在檢測程序中，當控制器130與其他設備（第一儲能設備110、第二儲能設備120、第一低壓側設備LV1、第二低壓側設備LV2、高壓側設備HV）之間的通訊連接斷開時，該些設備會自動停止運行，避免因為設備之間的動作不匹配而導致元件受損。

在部份實施例中，當控制器130取得第一運行數據、第二運行數據及高壓運行數據後，控制器130可根據第一運行數據、第二運行數據及高壓運行數據，計算第一儲能設備110、第二儲能設備120及高壓側設備HV之間的電力相序一致性。電力有分為正相序以及負相序，在電力配送的過程中，整體的電力相序必須一致，錯誤的相序會使配電系統EDS中產生故障電流，導致設備停機甚至受損。

具體而言，控制器130可分別取得第一儲能設備110、第二儲能設備120及高壓側設備HV中的三相向量訊號（如：三相電壓訊號或三相電流訊號），以判斷出第一儲能設備110、第二儲能設備120及高壓側設備HV的電力相序屬於正相序或負相序。接著，控制器130再判斷第一儲能設備110、第二儲能設備120及高壓側設備HV之間的相序是否一致。同理，控制器130亦可接收第一低壓側設備LV1、第二低壓側設備LV2、高壓側設備HV的運行數據以確認電力相序一致性。

本揭示內容係直接於案場進行完整檢測程序，透過儲能電力迴授技術，使其儲能電力經由儲能系統、低壓電力系統與高壓電力系統中往返，藉此檢測案場之高壓電力、低壓電力、儲能雙向逆變器及電池模組之完整儲能電力系統檢測。這是儲能系統直接於案場進行檢測之先進技術。

第2圖所示為根據本揭示內容之部份實施例的儲能設備檢測系統100的細部示意圖。於第2圖中，與第1圖之實施例有關的相似元件係以相同的參考標號表示以便於理解，且相似元件之具體原理已於先前段落中詳細說明，若非與第2圖之元件間具有協同運作關係而必要介紹者，於此不再贅述。

如第2圖所示，第一低壓側設備LV1分別具有比流器LV11、比壓器LV12、接地電路LV13、低壓斷路器LV14及電錶LV15。比流器LV11用以檢測及調整接收到的大電流，比壓器LV12則用以檢測及調整接收到的大電壓。在出現異常電壓或電流時，比流器LV11及比壓器LV12透過低壓斷路器LV14啟動斷路機制。電錶LV15則耦接於比流器LV11及比壓器LV12，用以檢測第一低壓側設備LV1當前的電力狀態、或者提供給第一儲能設備110的電力數據。控制器130係耦接於電錶LV15，以取得第一運行數據。

在部份實施例中，第二低壓側設備LV2與第一低壓側設備LV1之結構相同，可具備相似之比流器LV21、比壓器LV22、接地電路LV23、低壓斷路器LV24及電錶LV25，故在此不再複述元件之功能。

高壓側設備HV包含比流器H1、比壓器H2、電錶H3、數位保護電驛H4、高壓斷路器H5、接地電路H6及避雷電路H7。比流器H1及比壓器H2用以檢測及調整供電端（如：電網EG，或者充電模式的儲能設備）提供電流及電壓。電錶H3用以紀錄電力狀態，若出現異常，則透過數位保護電驛H4及/或高壓斷路器H5啟動保護機制。避雷電路H7具有接地端，用以防備因為雷雨等天氣因素而對高壓側設備HV造成破壞的問題。由於本領域中具通常知識者能理解高壓側設備HV的組成及運作方式，故在此不另贅述。

具體而言，在該實施例中，透過控制器130與電錶H3及數位保護電驛H4之間的通訊連接，儲能設備檢測系統100可確認通過之變壓器C1、C2的激磁電流是否合理，以避免高壓斷路器H5因異常電流而跳脫。此外，儲能設備檢測系統100還可監測數位保護電驛H4是否產生誤動作，以及偵測高壓電纜之絕緣性是否良好無誤。

在部份實施例中，當第一儲能設備110及第二儲能設備120執行充放電測試時，控制器130將根據第一運行數據及第二運行數據，以不同分析模式判斷第一儲能設備110及第二儲能設備120是否處於正常狀態。分析模式可包含「實功率與虛功率模式（以下簡稱PQ模式）」、「頻率與實功率模式（以下簡稱FP模式）」及「電壓與虛功率模式（以下簡稱VQ模式）」。

以PQ模式為例，控制器130可根據電壓及電流參數，判斷第一儲能設備110及/或第二儲能設備120的實功率與虛功率是否符合檢測標準。若實功率與虛功率的相對關係與欲模擬的電網配電情況不符，則代表第一儲能設備110及/或第二儲能設備120或高低壓側設備中存在問題。

以FP模式為例，控制器130可接收第一儲能設備110及/或第二儲能設備120的運作頻率（即，充電或放電的電力頻率）及運作功率，並判斷是否符合檢測標準。在部份實施例中，控制器130可傳送調整指令至第一儲能設備110及/或第二儲能設備120，以調整其運作功率，並判斷第一儲能設備110及/或第二儲能設備120在頻率調整的情況下，實功率或虛功率的變化是否符合預期標準。

相似地，以VQ模式為例，控制器130可根據電壓及電流參數，判斷第一儲能設備110及/或第二儲能設備120的電壓與虛功率是否符合檢測標準。若電壓與虛功率的相對關係與欲模擬的電網配電情況不符，則代表第一儲能設備110及/或第二儲能設備120或高低壓側設備中存在問題。

在前述實施例中，儲能設備檢測系統100包含第一儲能設備110、第二儲能設備120及控制器130，其餘設備則為第一儲能設備110及第二儲能設備120所應用於之案場的既有配置。然而，在其他實施例中，儲能設備檢測系統100亦可涵蓋第一低壓側設備LV1及第二低壓側設備LV2（例如：第一儲能設備110可與第一低壓側設備LV1安裝於同一機櫃中），或者亦可包含高壓側設備HV。

前述各實施例中的各項元件、方法步驟或技術特徵，係可相互結合，而不以本揭示內容中的文字描述順序或圖式呈現順序為限。

雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:儲能設備檢測系統

110:第一儲能設備

120:第二儲能設備

130:控制器

EDS:配電系統

EG:電網

MD:監控裝置

LS:低壓側

LV1:第一低壓側設備

LV11:比流器

LV12:比壓器

LV13:接地電路

LV14:低壓斷路器

LV15:電錶

LV2:第二低壓側設備

LV21:比流器

LV22:比壓器

LV23:接地電路

LV24:低壓斷路器

LV25:電錶

HV:高壓側設備

C1:變壓器

C2:變壓器

H1:比流器

H2:比壓器

H3:電錶

H4:數位保護電驛

H5:高壓斷路器

H6:接地電路

H7:避雷電路

第1圖為根據本揭示內容之部份實施例的儲能設備檢測系統的一種示意圖。 第2圖為根據本揭示內容之部份實施例的儲能設備檢測系統的一種示意圖。

100:儲能設備檢測系統

110:第一儲能設備

120:第二儲能設備

130:控制器

MD:監控裝置

EDS:配電系統

EG:電網

LS:低壓側

LV1:第一低壓側設備

LV2:第二低壓側設備

HV:高壓側設備

C1:變壓器

C2:變壓器

Claims (22)

1. 一種儲能設備檢測系統，包含：一第一儲能設備，耦接於一第一低壓側設備；一第二儲能設備，耦接於一第二低壓側設備，該第二低壓側設備耦接於該第一低壓側設備；以及一控制器，通訊連接於該第一儲能設備及該第二儲能設備，其中該控制器用以自該第一儲能設備接收一第一運行數據，以及自該第二儲能設備接收一第二運行數據，且該控制器還用以選擇性地對該第一儲能設備或該第二儲能設備進行一充電測試或一放電測試。
2. 如請求項1所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以控制該第一儲能設備運行於該放電模式，以對該第二儲能設備進行該充電測試。
3. 如請求項1所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以控制該第二儲能設備運行於該放電模式，以對該第一儲能設備進行該充電測試。
4. 如請求項2所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以將該第一儲能設備運行於該放電模式時的該第一運行數據，與一電網理想數據進行比對。
5. 如請求項2所述之儲能設備檢測系統，其中 該控制器用以將充電中的該第二儲能設備的該第二運行數據，與一儲能理想數據進行比對。
6. 如請求項1所述之儲能設備檢測系統，其中該第一低壓側設備與該第二低壓側設備透過一高壓側設備相連接。
7. 如請求項6所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器通訊連接於該高壓側設備，且用以檢測該高壓側設備之一共模雜訊。
8. 如請求項6所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器還用以接收該高壓側設備的一高壓運行數據，且根據該第一運行數據、該第二運行數據及該高壓運行數據，計算該第一儲能設備、該第二儲能設備及該高壓側設備之間的一電力相序一致性。
9. 如請求項6所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以傳送一檢測指令至該高壓側設備的一電驛，以檢測該電驛運作是否正常。
10. 如請求項1所述之儲能設備檢測系統，其中當該控制器與該第一低壓側設備及該第二低壓側設備間的通訊連接斷開時，該第一低壓側設備及該第二低壓側設備 自動地停止運行。
11. 如請求項1所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以調整該第一儲能設備及該第二儲能設備的頻率，且用以檢測該第一儲能設備及該第二儲能設備的實功率或虛功率。
12. 一種儲能設備檢測系統，包含：一第一儲能設備，耦接於一第一低壓側設備；一第二儲能設備，透過一第二低壓側設備及一高壓側設備，耦接於該第一低壓側設備；以及一控制器，通訊連接於該第一儲能設備、該第二儲能設備及該高壓側設備，其中該控制器用以在該第一儲能設備及該第二儲能設備之間進行一充放電測試時，檢測該第一儲能設備、該第二儲能設備及該高壓側設備的運行數據是否符合一檢測標準。
13. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以控制該第一儲能設備運行於一放電模式，以對該第二儲能設備進行一充電測試。
14. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以控制該第二儲能設備運行於一放電模式，以對該第一儲能設備進行一充電測試。
15. 如請求項13所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以接收該第一儲能設備的一第一運行數據，且將該第一運行數據與一電網理想數據進行比對。
16. 如請求項13所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以接收該第二儲能設備的一第二運行數據，且將該第二運行數據與一儲能理想數據進行比對。
17. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器還通訊連接於該第一低壓側設備與該第二低壓側設備，以接收一第一低壓運行數據及一第二低壓運行數據。
18. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器通訊連接於該高壓側設備，且用以檢測該高壓側設備之一共模雜訊。
19. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器還用以接收該第一儲能設備的一第一運行數據、該第二儲能設備的一第二運行數據及該高壓側設備的一高壓運行數據，且根據該第一運行數據、該第二運行數據及該高壓運行數據，計算該第一儲能設備、該第二儲能設備及該高壓側設備之間的一電力相序一致性。
20. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以傳送一檢測指令至該高壓側設備的一電驛，以檢測該電驛運作是否正常。
21. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中當該控制器與該第一低壓側設備及該第二低壓側設備間的通訊連接斷開時，該第一低壓側設備及該第二低壓側設備自動地停止運行。
22. 如請求項12所述之儲能設備檢測系統，其中該控制器用以調整該第一儲能設備及該第二儲能設備的頻率，且用以檢測該第一儲能設備及該第二儲能設備的實功率或虛功率。

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