CN107533096A - 检测采用dc/ac功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统 - Google Patents

检测采用dc/ac功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统 Download PDF

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Abstract

检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统和方法。该系统和方法可以监测在能量存储和/或生成系统的DC侧DC母线相对于地的正极和负极上出现的DC电压的电平和AC电压的幅度，并且处理监测的DC电压电平和AC电压幅度以检测接地故障。在检测到这种接地故障之后，该系统和方法可以生成警告信号，和/或例如通过将DC能量系统与DC母线断开和/或通过禁用系统中包括的DC‑AC双向变换器来关停系统的至少一部分。

Description

检测采用DC/AC功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的 接地故障的系统
技术领域
本申请一般而言涉及用于电力系统中的能量存储和/或生成系统，更具体而言，涉及检测采用DC-AC功率转换系统的这种能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统和方法。
背景技术
典型的能量存储和/或生成系统可以包括直流(DC)能量存储和/或生成系统、DC母线、直流到交流(AC)功率转换系统和隔离变压器。DC能量存储和/或生成系统可以包括包含多个电池单元的电池系统，并且DC-AC功率转换系统可以包括DC-AC双向变换器。DC母线布置在电池系统和DC-AC双向变换器之间，并且隔离变压器布置在DC-AC双向变换器和AC电网之间。多个电池单元可以在电池系统内串联和/或并联地互连。例如，多个电池单元可以包括可再充电电池单元，诸如镍镉电池单元、镍金属氢电池单元、锂离子电池单元等。在典型的操作模式中，多个电池单元连接到DC母线，并且操作以将DC电力供应到DC母线上。DC-AC双向变换器将由多个电池单元供应的DC电力转换成AC电力，AC电力又通过隔离变压器供应给AC电网。
在本文描述的典型的能量存储和/或生成系统中，DC-AC双向变换器通常采用高频(例如，5kHz或更高)波形合成器，其需要DC-AC功率转换系统的AC侧与地电位隔离。不能将DC-AC功率转换系统的AC侧与地电位隔离可能导致相对于地电位的高频AC信号(例如，5kHz或更高)被强加在DC-AC双向变频器的DC侧，因而可能损坏连接在DC母线和地之间的电气部件和/或耦接到噪声敏感的监测、控制和/或通信电路中的电气部件。维持DC-AC功率转换系统的AC侧与地电位的适当隔离中的这种故障可能是由于从DC-AC功率转换系统的AC侧到地的低电阻或低阻抗路径导致的接地故障。
此外，安全性考虑要求DC-AC功率转换系统的DC侧也与地电位隔离。如果DC母线的一侧(正极或负极)无意或有意连接到地电位，则在DC母线的另一侧(负极或正极)出现的接地故障可能导致危险的高电流状况。在这种情况下，这种接地故障可能由从DC母线的正极或负极侧到地的低电阻路径或者在串联和/或并联连接的电池单元与地之间出现的低电阻路径引起。
因此，期望具有更可靠的检测采用DC-AC功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统和方法，该系统和方法可以检测接地故障，诸如从DC-AC功率转换系统的DC侧到地的低电阻路径，以及从DC-AC功率转换系统的AC侧到地的低电阻或低阻抗路径。还期望有这种检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统和方法，该系统和方法可以在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障时，更可靠地生成警告信号和/或关停能量存储和/或生成系统的至少一部分。
发明内容
根据本申请，公开了检测采用直流(DC)到交流(AC)功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的更可靠的系统和方法，该系统和方法可以检测DC-AC功率转换系统的DC侧和/或AC侧的接地故障，并且在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障时，更可靠地生成警告信号和/或关停能量存储和/或生成系统的至少一部分。所公开的系统和方法可以监测在DC-AC功率转换系统的DC侧的DC母线的正极侧和负极侧两者上出现的DC电压的电平以及AC电压的幅度，并且处理监测的DC电压电平和AC电压幅度以检测能量存储和/或生成系统内的接地故障。在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障之后，所公开的系统和方法可以以较高的可靠性生成警告信号，和/或例如通过从DC母线断开DC能量存储和/或生成系统和/或通过禁用包括在DC-AC功率转换系统中的DC-AC双向变换器来关停能量存储和/或生成系统的至少一部分。
在一个方面，用于检测采用DC-AC功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统(这种用于检测接地故障的系统在本文也称为“接地故障检测系统”)包括测量/控制电路、接地故障检测器和用于引导测量/控制电路将DC能量存储和/或生成系统与DC母线连接或断开和/或用于启用或禁用DC-AC双向变换器的控制系统。例如，DC能量存储和/或生成系统可以被实现为电化学(例如，电池单元)能量存储系统、电容性电荷能量存储系统、燃料电池能量存储和/或生成系统、光伏能量生成系统或者任何其它合适的DC能量存储和/或生成系统。接地故障检测器连接到DC母线的正极侧和负极侧二者以及地电位。接地故障检测器包括模拟调节电路系统(analog conditioning circuitry)，用于对在DC母线的正极侧和负极侧出现的相对于地电位的DC电压电平和AC电压幅度进行监测、放大和/或滤波，并且生成与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。接地故障检测器还包括可编程微处理器或微控制器，其接收由模拟调节电路系统生成的DC电压值，并且处理DC电压值以检测能量存储和/或生成系统内的接地故障。在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障之后，可编程微控制器向控制系统提供指示接地故障的存在和位置的一个或多个状态信号，控制系统基于通过状态信号提供的信息引导测量/控制电路将DC能量存储和/或生成系统与DC母线断开，和/或禁用DC-AC双向变换器。
这种能量存储和/或生成系统可以被配置为用于电力系统中。在示例性方面，DC能量存储和/或生成系统可以包括包含多个电池单元的电池系统，以及用于将多个电池单元连接到DC母线的一个或多个电源接触器。DC母线布置在电池系统和DC-AC双向变换器之间，并且隔离变压器布置在DC-AC双向变换器和AC电网之间。控制系统可通信地耦接到接地故障检测系统内的测量/控制电路和接地故障检测器，以及DC-AC功率转换系统内的DC-AC双向变换器。多个电池单元可以在电池系统内串联和/或并联地互连，并且可由电源接触器连接到DC母线，电源接触器可以包括一个或多个半导体设备、继电器或任何其它合适的开关元件。一旦多个电池单元通过电源接触器连接到DC母线，则电池单元可操作以将DC电力供应到DC母线。DC-AC双向变换器可以将由多个电池单元供应的DC电力转换成AC电力，AC电力又可以通过隔离变压器供应给AC电网。
在一种操作模式中，包括在接地故障检测器中的模拟调节电路系统可以生成(1)与DC母线的正极侧相对于地电位的DC电压的电平成比例或对应的第一DC电压值，(2)与DC母线的正极侧相对于地电位的AC电压的幅度成比例或对应的第二DC电压值，(3)与DC母线的负极侧相对于地电位的DC电压的电平成比例或对应的第三DC电压值，以及(4)与DC母线的负极侧相对于地电位的AC电压的幅度成比例或对应的第四DC电压值。包括在接地故障检测器中的可编程微控制器接收由模拟调节电路系统生成的第一、第二、第三和第四DC电压值，并且处理相应的DC电压值以检测DC-AC功率转换系统内的至少一个接地故障的存在和位置。在示例性方面，可编程微控制器可以通过将相应的DC电压值作为输入提供到至少一个算法中并且根据存储在与可编程微控制器相关联的内部或外部存储器中的一组或多组参数值执行算法来处理由模拟调节电路系统生成的第一、第二、第三和第四DC电压值。在另一个示例性方面，在电池系统连接到DC母线的情况下以及在电池系统与DC母线断开的情况下，可以采用不同的参数值组。在每种情况下，相应的参数值组可以由用户输入以存储在存储器中，并且可以涉及(1)DC母线两端的预定的最大/最小DC电压电平，(2)DC母线的正极侧相对于地电位的预定的最大/最小DC电压电平，(3)DC母线的负极侧相对于地电位的预定的最大/最小DC电压电平，(4)DC母线的正极侧相对于地电位的预定的最大/最小AC电压幅度，以及(5)DC母线的负极侧相对于地电位的预定的最大/最小AC电压幅度。
在另一种操作模式中，模拟调节电路系统可以监测(1)DC母线的正极(+DC)侧的第一DC电压的电平，(2)DC母线的+DC侧的第一AC电压的幅度，(3)DC母线的负极(-DC)侧的第二DC电压的电平，(4)DC母线的-DC侧的第二AC电压的幅度。此外，模拟调节电路系统可以生成(1)与DC母线的+DC侧相对于地电位的第一DC电压的电平成比例或对应的第一DC电压值，(2)与DC母线的+DC侧相对于地电位的第一AC电压的幅度成比例或对应的第二DC电压值，(3)与DC母线的-DC侧相对于地电位的第二DC电压的电平成比例或对应的第三DC电压值，以及(4)与DC母线的-DC侧相对于地电位的第二AC电压的幅度成比例或对应的第四DC电压值。然后，可编程微控制器可以确定第一DC电压值和第三DC电压值是否满足DC-AC功率转换系统内的DC接地故障的至少一个条件，和/或第二DC电压值和第四DC电压值是否满足DC-AC功率转换系统内的AC接地故障的至少一个条件。在确定满足DC接地故障和/或AC接地故障的相应条件中的至少一个条件之后，可编程微控制器可以生成指示检测到能量存储和/或生成系统内的DC接地故障和/或AC接地故障中的一个或多个的至少一个输出信号。
通过监测在能量存储和/或生成系统内的DC-AC功率转换系统的DC侧的DC母线的正极侧和负极侧出现的DC电压电平和AC电压幅度，并且诸如通过将相应的DC电压值输入到至少一个算法中并根据一组或多组参数值执行算法来处理与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值，不仅可以有利地检测在DC-AC功率转换系统的DC侧的接地故障的存在和位置，而且可以有利地检测在AC侧的接地故障的存在和位置。
根据以下的具体实施方式，本发明的其它特征、功能和方面将是显而易见的。
附图说明
并入本说明书并且构成本说明书的一部分的附图图示了本文描述的一个或多个实施例，并且与具体实施方式一起解释了这些实施例。附图中：
图1是采用直流(DC)到交流(AC)功率转换系统的典型能量存储和/或生成系统的示意图；
图2是根据本申请的用于检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的示例性系统的示意图；
图3是包括在用于检测图2的接地故障的系统中的接地故障检测器的示意图；
图4a是图3的接地故障检测器的示意图，该接地故障检测器被配置为用于检测包括在图2中的能量存储和/或生成系统中的多个连接的电池单元的大致中点处的DC接地故障；
图4b是图示与在图4a的多个连接的电池单元的大致中点处的DC接地故障检测相关联的示例性电压和定时值的图；以及
图5a和5b是操作用于检测图2的接地故障的系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
公开了检测采用直流(DC)到交流(AC)功率转换系统的能量存储和/或生成系统中的接地故障的更可靠的系统和方法，该系统和方法可以检测DC-AC功率转换系统的DC侧和/或AC侧的接地故障，并且在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障时更可靠地生成警告信号和/或关停能量存储和/或生成系统的至少一部分。所公开的系统和方法可以监测在DC-AC功率转换系统的DC侧的DC母线的正极侧和负极侧二者上出现的DC电压的电平和AC电压的幅度，并且处理监测的DC电压电平和AC电压幅度以检测能量存储和/或生成系统内的接地故障。在检测到能量存储和/或生成系统内的这种接地故障之后，所公开的系统和方法可以以较高的可靠性生成警告信号，和/或例如通过从DC母线断开DC能量存储和/或生成系统和/或通过禁用包括在DC-AC功率转换系统中的DC-AC双向变换器来关停能量存储和/或生成系统的至少一部分。
图1绘出了典型的能量存储和/或生成系统100，其包括DC能量存储和/或生成系统(诸如包含多个电池单元103的电池系统102)、DC母线104、DC-AC双向变换器106以及具有绕组109的隔离变压器108。DC母线104布置在电池系统102和DC-AC双向变换器106之间，并且隔离变压器108、109布置在DC-AC双向变换器106和AC电网之间。多个电池单元103可以在电池系统102内串联和/或并联地互连。例如，多个电池单元可以包括可再充电电池单元，诸如镍镉电池单元、镍金属氢电池单元、锂离子电池单元等。此外，一旦被充分充电，各个电池单元103就可以提供DC电压电平，该DC电压电平可以适于向连接的DC-AC双向变换器(诸如DC-AC双向变换器106)或其它负载提供电力。在典型的操作模式中，多个电池单元103连接到DC母线104，并且操作以将DC电力供应到DC母线104。DC-AC双向变换器106将由多个电池单元103供应的DC电力转换成AC电力(例如480伏特3相AC)，该AC电力又通过隔离变压器108、109供应到AC电网。
在图1的能量存储和/或生成系统100中，DC-AC双向变换器106通常采用高频(例如，5kHz或更高)波形合成器(未示出)，需要DC-AC功率转换系统的AC侧(参见图1)与地电位隔离。不能将DC-AC功率转换系统的AC侧与地电位隔离可能导致相对于地电位的高频AC信号(例如，5kHz或更高)被强加在DC-AC双向变换器106的DC侧(参见图1)，因而可能损坏连接在DC母线和地之间的电气部件和/或耦接到噪声敏感的监测、控制和/或通信电路中的电气部件。在维持DC-AC功率转换系统的AC侧与地电位的适当隔离中的这种故障可能是由于从DC-AC功率转换系统的AC侧到地的低电阻或低阻抗路径110导致的接地故障。
此外，出于安全性的考虑要求DC-AC功率转换系统的DC侧也与地电位隔离。如果DC母线104的一侧(正极或负极)无意或有意地连接到地电位，则在DC母线104的另一侧(负极或正极)出现的接地故障可能导致危险的高电流状况。在这种情况下，这种接地故障可能由从DC母线104的正极或负极侧到地的低电阻路径112或者在连接的电池单元103的大致中点和地之间出现的低电阻路径114引起。
图2绘出了根据本申请的用于检测能量存储和/或生成系统200中的接地故障的示例性系统210的说明性实施例。如图2所示，用于检测接地故障的系统210(本文中也称为“接地故障检测系统”)包括测量/控制电路系统212、接地故障检测器214和控制系统216，控制系统216用于引导测量/控制电路系统212将至少一个DC能量存储和/或生成系统(诸如电池系统202)与DC母线204连接或断开，和/或用于启用或禁用包括在DC-AC功率转换系统中的DC-AC双向变换器206。例如，这种DC能量存储和/或生成系统可以被实现为电化学(例如，电池单元)能量存储系统、电容性电荷能量存储系统、燃料电池能量存储和/或生成系统、光伏能量生成系统或任何其它合适的DC能量存储和/或生成系统。
接地故障检测器214通过由高电压和高值电阻器R30、R31(参见图2)组成的隔离网络218连接到DC母线204的正极侧和负极侧两者。接地故障检测器214包括模拟调节电路系统302(参见图3)，用于对在DC母线204的正极侧和负极侧出现的相对于地电位的DC电压电平和AC电压幅度进行监测、放大和/或滤波，并且生成与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。接地故障检测器214还包括可编程微处理器或微控制器304(参见图3)，其接收由模拟调节电路系统302生成的DC电压值，并且处理该DC电压值以检测能量存储/或生成系统200中的接地故障。在检测到能量存储和/或生成系统200内的这种接地故障之后，可编程微控制器304在其数字输出端DO2、DO3、DO4中的一个或多个处经由至少一条信号线223提供一个或多个状态信号，以向控制系统216指示或警告接地故障(例如，DC接地故障、AC接地故障；参见图3)和/或误动作(例如，DC母线204上的失效状况)的存在和/或位置，控制系统216可以基于状态信号提供的信息经由信号线217引导测量/控制电路系统212将电池系统202内的多个电池单元203与DC母线204断开，和/或经由控制线219提供控制信号以禁用DC-AC功率转换系统内的DC-AC双向变换器206。
注意，图2的能量存储和/或生成系统200可以被配置为用于电力系统中。例如，能量存储和/或生成系统200可以包括包含多个电池单元203和一个或多个电源接触器205的电池系统202、DC母线204、DC-AC双向变换器206和具有隔离绕组209的隔离变压器208。如图2所示，DC母线204布置在电池系统202和DC-AC双向变换器206之间，并且隔离变压器208、209布置在DC-AC双向变换器206和AC电网之间。控制系统216(1)通过信号线217可通信地耦接到测量/控制电路系统212，(2)通过信号线223和信号线225可通信地耦接到接地故障检测器214，并且(3)通过信号线219可通信地耦接到DC-AC双向变换器206。多个电池单元203可以在电池系统202内串联和/或并联地互连，并且可以通过电源接触器205连接到DC母线204，电源接触器205可以包括一个或多个半导体设备、继电器或任何其它合适的开关元件。一旦多个电池单元203通过电源接触器205连接到DC母线204，则电池单元203可操作以将DC电力供应到DC母线204。DC-AC双向变换器206可以将由多个电池单元203供应的DC电力转换成AC电力(例如，480伏特3相AC)，AC电力又通过隔离变压器208、209供应到AC电网。
图3绘出了包括在图2的接地故障检测系统210中的接地故障检测器214的示意图。如图3所示，接地故障检测器214包括模拟调节电路系统302和可编程微控制器304。模拟调节电路系统302包括第一模拟调节电路302a，用于对在DC母线204的正极(+DC)侧出现的相对于地电位的DC电压电平和AC电压幅度进行监测、放大和/或滤波，并且生成与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。模拟调节电路系统302还包括第二模拟调节电路302b，用于对在DC母线204的负极(-DC)侧出现的相对于地电位的DC电压电平和AC电压幅度进行监测、放大和/或滤波，并且生成与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。
更具体而言，模拟调节电路302a通过包括在隔离网络218中的电阻器R30来监测在DC母线204的+DC侧出现的DC电压电平和AC电压幅度。类似地，模拟调节电路302b通过包括在隔离网络218中的电阻器R31来监测在DC母线204的-DC侧出现的DC电压电平和AC电压幅度。电阻器R30和电阻器R31可以将DC母线204的+DC侧和-DC侧的相对高的DC电压电平分别降低到几伏DC，从而允许模拟调节电路系统302和可编程微控制器304使用在降低的DC电压电平(例如，5伏DC)处操作的现成部件来实现。例如，隔离网络218内的电阻器R30、R31可以各自具有至少500,000欧姆的电阻值或任何其它合适的值。
在模拟调节电路302a(参见图3)内，DC母线204的+DC侧相对于地电位的DC电压由包括运算放大器A1和电阻器R2、R3的运算放大器电路302a.1放大，并且由包括电阻器R4和电容器C1的低通滤波器电路302a.2滤波。模拟调节电路302a包括连接在运算放大器A1的正极(非反相)输入端和标准参考电压电平(+Vref)(诸如2.5伏或任何其它合适的电压电平)之间的附加电阻器R1。电阻器R1与电阻器R30结合形成分压器，分压器将DC母线204的+DC侧的相对高的DC电压电平降低到几伏DC，如上所述。在一个实施例中，电阻器R1和R30的电阻值的比可以是使得对于DC母线204的+DC侧的约+/-1,200伏DC的DC电压，电阻器R1两端的减少的DC电压约为+/-2伏DC。注意，DC母线204的+DC侧的电压可以相对于地电位为正或为负。电阻R1两端的DC电压由运算放大器电路302a.1以(R2+R3)/R3的增益放大，并由低通滤波器电路302a.2滤波以消除放大的DC电压中的任何AC分量，从而在可编程微控制器304的第一模拟输入(ANA1)处生成与DC母线204的+DC侧相对于地电位的DC电压电平成比例或对应的DC电压值。
进一步地，对于模拟调节电路302a(参见图3)，DC母线204的+DC侧的AC电压由包括电容器C2和电容器R5的高通滤波器电路302a.3滤波，由包括运算放大器A2和电阻器R6、R7的运算放大器电路302a.4放大，并且由包括二极管D1、电阻器R8和电容器C3的整流器/滤波器电路304a.5、304a.6整流和滤波。在高通滤波器电路302a.3中，电容器C2和电阻器R5的值可以被选择为使得AC电压的衰减在DC母线204的+DC侧的AC电压的最低预期频率(例如，50或60Hz)处小。电阻器R1两端的AC电压由高通滤波器电路302a.3滤波，由运算放大器电路302a.4以(R6+R7)/R7的增益放大，并且由整流器/滤波器电路304a.5、304a.6整流/滤波，从而在可编程微控制器304的第二模拟输入(ANA2)处生成与DC母线204的+DC侧相对于地电位的AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。
类似地，在模拟调节电路302b(参见图3)内，DC母线204的-DC侧相对于地电位的DC电压由包括运算放大器A11和电阻器R12、R13的运算放大器电路302b.1放大，并且由包括电阻器R14和电容器C11的低通滤波器电路302b.2滤波。模拟调节电路302b包括连接在运算放大器A11的正极(非反相)输入端和预定的参考电压电平(+Vref)之间的附加电阻器R11。电阻器R11与电阻器R31结合形成分压器，其将DC母线204的-DC侧的相对高的DC电压电平降低到几伏DC，如上所述。在一个实施例中，电阻器R11和R31的电阻值的比值可以是使得对于DC母线204的-DC侧的约+/-1,200伏DC的DC电压，电阻器R11两端的减少的DC电压约为+/-2伏DC。注意，与DC母线204的+DC侧的电压类似，DC母线204的-DC侧的电压相对于地电位可以为正或为负。电阻器R11两端的DC电压由运算放大器电路302b.1以(R12+R13)/R13的增益放大，并且由低通滤波器电路302b.2滤波以消除放大的DC电压中的任何AC分量，从而在可编程微控制器304的第三模拟输入(ANA3)处生成与DC母线204的-DC侧相对于地电位的DC电压电平成比例或对应的DC电压值。
进一步地，对于模拟调节电路302b(参见图3)，DC母线204的-DC侧的AC电压由包括电容器C12和电阻器R15的高通滤波器电路302b.3滤波，由包括运算放大器A12和电阻器R16、R17的运算放大器电路302b.4放大，并且由包括二极管D11、电阻器R18和电容器C13的整流器/滤波器电路304b.5、304b6整流和滤波。与高通滤波器电路302a.3中类似，包括在高通滤波器电路302b.3中的电容器C12和电阻器R15的值可以被选择为使得AC电压的衰减在DC母线204的-DC侧的AC电压的最低预期频率(例如，50或60Hz)处小。电阻器R11两端的AC电压由高通滤波器电路302b.3滤波，由运算放大器电路302b以(R16+R17)/R17的增益放大，并且由整流/滤波电路304b.5、304b.6整流/滤波，从而在可编程微控制器304的第四模拟输入(ANA4)处生成与在DC母线204的-DC侧相对于地电位的AC电压幅度成比例或对应的DC电压值。
如本文所述，可编程微控制器304(参见图3)在其第一、第二、第三和第四模拟输入(ANA1、ANA2、ANA3、ANA4)处接收由模拟调节电路系统302生成的DC电压值，并且处理该DC电压值以检测能量存储和/或生成系统200内的DC或AC接地故障。为了允许可编程微控制器304监测DC母线204的+DC或-DC侧与地电位之间的电压电平，并且基于监测的电压电平来检测多个连接的电池单元203的中点附近的DC接地故障，接地故障检测器214还包括开关221(诸如半导体设备或任何其它合适的开关元件)以及连接在DC母线204的+DC侧和开关221之间的负载电阻器220。例如，位于多个连接的电池单元203的中点处或附近的这种DC接地故障可能由在连接的电池单元203的大致中点处的节点和地之间出现的低电阻路径222(参见图2)引起。可编程微控制器304可以在其数字输出端DO1向开关221的控制输入端提供控制信号，以将负载电阻器220每隔几秒钟(诸如每2秒或任何其它合适的时间)重复性或周期性地在相对短暂的时间段(诸如0.2秒或任何其它合适的时间段)内连接到地电位。例如，这种相对短暂的时间段的占空比可以小于5％，从而导致负载电阻器220中的功率耗散小于1瓦特。在一个实施例中，当对地电位的整个漏电大于约2,000欧姆时，负载电阻器220可以具有50,000欧姆的值，从而在DC母线204上产生可测量的电压偏移。
通过参考以下的说明性示例和图2-4b，将进一步理解对多个连接的电池单元203的中点附近的DC接地故障的这种检测。在该示例中，“+DC”(参见图4a和图4b)对应于DC母线204的+DC侧(参见图2和图4a)相对于地电位的DC电压电平，“-DC”(参见图4a和4b)对应于DC母线204的-DC侧(参见图2和图4a)相对于地电位的DC电压电平，并且“Ctrl”(参见图4a和4b)对应于由可编程微控制器304(参见图3)提供给开关221的控制输入端(参见图2-4a)的控制信号。多个电池单元203(参见图2)通过电源接触器205(参见图2)连接到DC母线204，以将DC电力供应到DC母线204上，从而导致DC电压电平+DC和-DC相对于地电位分别等于“V1”和“V2”(参见图4a、4b)。在该示例中，由对地的1,000欧姆电阻表示在多个连接的电池单元203的中点处或附近导致DC接地故障的低电阻路径222(参见图2)，并且连接的电池单元203被配置为充当900伏DC电池。
如图3-4b所示，可编程微控制器304(参见图3)可以将控制信号Ctrl在与时间“T2”(参见图4b)和时间“T1”(参见图4b)之间的差对应的短暂时间段(例如，0.2秒)内置位，从而在短暂时间段的持续时间(即，T2-T1)内将负载电阻器220连接到地电位。响应于负载电阻器220(例如，50,000欧姆)在时间段T2-T1期间连接到地电位，电压电平+DC在负方向上暂时偏移，从而造成从时间T1到时间T2在DC母线204的+DC侧的DC电压电平的变化ΔV1(参见图4b)。类似地，电压电平-DC在负方向上暂时偏移，从而造成从时间T1到时间T2在DC母线204的-DC侧的DC电压电平的对应变化ΔV2(参见图4b)。
模拟调节电路302a(参见图3)可以监测DC母线204的+DC侧的DC电压电平的变化ΔV1，并且在可编程微控制器304的第一模拟输入端(ANA1)处生成对应于监测的变化ΔV1的DC电压值。类似地，模拟调节电路302b(参见图3)可以监测DC母线204的-DC侧的DC电压电平的变化ΔV2，并且在可编程微控制器304的第三模拟输入端(ANA3)处生成对应于监测的变化ΔV2的DC电压值。如果可编程微控制器304确定DC母线204的+DC侧或-DC侧的DC电压电平的变化ΔV1或ΔV2小于预定的电压电平(诸如5伏DC或任何其它合适的电压电平)，则可编程微控制器304可以经由信号线223向控制系统216提供对于多个连接的电池单元203的中点处或附近的DC接地故障状况的指示。
在该示例中，如果DC接地故障(例如，对地的1000欧姆电阻)出现在900伏DC电池(如由多个连接的电池单元203表示)的大致中点处，那么由于将负载电阻器220(例如，50,000欧姆)暂时连接到地导致的电压ΔV1或ΔV2(参见图4b)的变化预期为约5伏DC。可编程微控制器304可以采用这种电压电平(例如5伏DC)作为用于指示连接的电池单元203的中点附近的DC接地故障的阈值电压电平。在一个实施例中，可编程微控制器304可以被配置为在负载电阻器220连接到地时取得在时间段T2-T1(参见图4b)期间电压的变化ΔV1或ΔV2(参见图4b)的一个或多个测量值。如果可编程微控制器304确定相应的测量值均不大于阈值电压电平(5伏DC)，则可编程微控制器304可以在其数字输出端DO2(参见图3)处提供在连接的电池单元203的中点附近存在DC接地故障的指示。否则，如果在时间段T2-T1期间电压的变化ΔV1或ΔV2的相应测量值各自被确定为高于5伏DC阈值电压电平，则将不会指示DC接地故障。
在示例性操作模式中，可编程微控制器304可以通过提供其模拟输入端(ANA1、ANA2、ANA3、ANA4)处的DC电压值作为到至少一个算法的输入并且根据存储在与可编程微控制器304相关联的内部或外部存储器306(参见图3)中的一组或多组参数值执行算法来处理相应的DC电压值。在一个实施例中，在多个电池单元203连接到DC母线204的情况下以及在多个电池单元203与DC母线204断开的情况下，可以采用不同的参数值组。在每种情况下，相应的参数值组可以由用户输入，并且涉及(1)DC母线204两端的预定的最大/最小DC电压电平，(2)在DC母线204的+DC侧相对于地电位的预定的最大/最小DC电压电平，(3)在DC母线204的-DC侧相对于地电位的预定的最大/最小DC电压电平，(4)在DC母线204的+DC侧相对于地电位的预定的最大/最小AC电压幅度，以及(5)在DC母线204的-DC侧相对于地电位的预定的最大/最小AC电压幅度。
通过监测在能量存储和/或生成系统200内的DC-AC功率转换系统的DC侧的DC母线204的+DC侧和-DC侧二者出现的DC电压电平和AC电压幅度，并且诸如通过将相应的DC电压值输入到至少一个算法中并根据一组或多组参数值执行算法来处理与监测的DC电压电平和AC电压幅度成比例或对应的DC电压值，接地故障检测系统210不仅可以有利地检测在DC-AC功率转换系统的DC侧的接地故障的存在和位置，而且可以有利地检测在AC侧的接地故障的存在和位置。
参考以下附加的说明性示例，将进一步理解接地故障检测系统210(参见图2)的操作。在该示例中，在多个电池单元203连接到DC母线204的情况下以及在多个电池单元203与DC母线204断开的情况下，接地故障检测器214内的可编程微控制器304(参见图3)根据不同的参数值组执行算法。
注意，在多个电池单元203连接到DC母线204的情况下，高阻抗电路系统(诸如包括在控制系统216中的高阻抗测量电路系统215(参见图2)、包括在测量/控制电路系统212中的高阻抗测量电路系统和/或包括在接地故障检测器214中的高阻抗模拟调节电路系统302)通常不会显著地影响DC母线204上的电压。但是，在多个电池单元203与DC母线204断开的情况下，这种高阻抗电路系统可能对DC母线204上的电压产生影响。因此，在该示例中，对于多个电池单元203与DC母线204断开的情况，参数值组被选择为在这种高阻抗电路系统中采取负偏置。对于多个电池单元203与DC母线204断开的情况，这些参数值可以被替代地选择为在这种高阻抗电路系统中采取正偏置。用户可以至少基于DC母线204上出现的DC电压电平和/或AC电压幅度的测量结果针对DC母线204的+DC和-DC侧之间相对于地电位的DC电阻的选择的值来计算不同的参数值组。在该示例中，示例性DC电阻值被选择为在1,000欧姆和5,000欧姆之间，并且使用这种DC电阻值对测得的DC电压电平和/或AC电压幅度的影响来确定检测能量存储和/或生成系统200内的DC和/或AC接地故障的触发点。
对于多个电池单元203连接到DC母线204的情况，对应于DC母线204上的DC电压电平的第一示例性参数值组在下面的表I中提供。
表I
对于多个电池单元203与DC母线204断开的情况，对应于DC母线204上的DC电压电平的第二示例性参数值组在下面的表II中提供。
表II
与适用于多个电池单元203连接到DC母线204的情况以及多个电池单元203与DC母线204断开的情况的DC母线204上的AC电压幅度对应的第三示例性参数值组在下面的表III中提供。在表III中，提供了示例性最小和最大AC电压幅度峰-峰(p-p)，其将被预期为(1)对能量存储和/或生成系统200“没有影响”，(2)导致耦合到能量存储和/或生成系统200内的任何监测、控制和/或通信电路中的电气“噪声”，以及(3)在能量存储和/或生成系统200内引起“潜在危险”状况。
表III
在该示例中，接地故障检测器214内的可编程微控制器304可以提供其模拟输入端(ANA1、ANA2、ANA3、ANA4)处的DC电压值作为到示例性算法中的输入，如下所述，并且随后根据上文表I、II和III中提供的示例性参数值组执行示例性算法。
If((+DC)–(–DC))≥500volts DC
DC GF＝(|+DC|<100volts DC)||(|–DC|<100volts DC) (1)
If(((+DC)–(–DC))<500volts DC)&&(((+DC)–(–DC))≥20volts DC)
DC GF＝(|+DC|<5volts DC)||(|–DC|<5volts DC) (2)
If((+DC)–(–DC))≤20volts DC
DC GF＝0 (3)
AC GF(major)＝((+AC)>400volts p-p)||((–AC)>400volts p-p) (4)
AC GF(minor)＝((+AC)>100volts p-p)||((–AC)>100volts p-p) (5)
在上述示例性算法中，“+DC”对应于DC母线204的+DC侧相对于地电位的DC电压电平，“-DC”对应于DC母线204的-DC侧相对于地电位的DC电压电平，“+AC”对应于DC母线204的+DC侧相对于地电位的AC电压幅度，“-AC”对应于DC母线204的-DC侧相对于地电位的AC电压幅度。此外，“DC GF”、“AC GF(major)”和“AC GF(minor)”各自表示一种状况，在该状况下，可以由可编程微控制器304置位状态信号(即，DC接地故障、AC接地故障；参见图3)中的一个或多个，以指示能量存储和/或生成系统200内的DC或AC接地故障的存在和位置。
具体而言，“DC GF”表示以下状况：DC接地故障可以由从DC母线204的+DC侧或-DC侧到地的低电阻路径引起。例如，如果+DC和-DC之间的差大于或等于500伏DC，则+DC或-DC的幅值小于100伏DC的状况可以指示DC接地故障(DC GF；参见等式(1))。此外，如果+DC和-DC之间的差大于或等于20伏DC但小于500伏DC，则+DC或-DC的幅值小于5伏DC的状况可以指示DC接地故障(DC GF；参见公式(2))。此外，如果+DC和-DC之间的差小于或等于20伏特DC，则不可能存在由于到地的低电阻路径引起的接地故障而导致的危险状况，因为DC母线204两端的这种相对低的电压通常将不允许从这种低电阻路径出现危险的能量耗散。在+DC和-DC之间的差等于0伏DC的情况下，不可能存在DC接地故障(DC GF；参见公式(3))。
此外，“AC GF(major)”表示主AC接地故障的状况，其由隔离变压器208的任何绕组(诸如绕组209)到地的低电阻或低阻抗路径引起，导致相对于地电位的具有潜在危险幅度的AC电压被强加在DC母线204的+DC侧或-DC侧。例如，+AC或-AC大于400伏p-p的状况可以指示主AC接地故障(AC GF(major)；参见等式(4))。此外，“AC GF(minor)”表示次AC接地故障的状况，其由隔离变压器208的任何绕组(诸如绕组209)到地的低电阻或低阻抗路径引起，导致AC电压被强加在DC母线204的+DC侧或-DC侧，其中该AC电压相对于地电位的幅度可能导致电气“噪声”耦合到能量存储和/或生成系统200内的任何监测、控制和/或通信电路中。例如，+AC或-AC大于100伏p-p的状况可以指示次AC接地故障(AC GF(minor)；参见等式(5))。
在该示例中，上述示例性算法可以包括附加状况，在该附加状况下，可编程微控制器304可以置位状态信号(即，误动作；参见图3)中的一个来指示DC母线204上的意外或失效状况。例如，如果DC母线204的-DC侧或+DC侧与地电位之间的DC电压电平的幅值通常小于1000伏特DC，但是-DC或+DC相对于地电位的幅值的随后测量值大于1,200伏DC，那么可以在可编程微控制器304的数字输出端DO4处提供指示在DC母线204上存在误动作或其它失效状况的状态信号。因此，示例性算法的附加状况可以如下表示：
误动作＝(|–DC|>1,200伏DC)||(|+DC)>1,200伏DC)(6)
其中“|-DC|”对应于DC母线204的-DC侧相对于地电位的DC电压电平的幅值，并且“|+DC|”对应于DC母线204的+DC侧相对于地电位的DC电压电平的幅值。因此，-DC或+DC相对于地电位测得的幅值大于1,200伏DC或任何其它合适的电压幅值的状况可以指示DC母线204上的误动作或失效状况。
在根据本文提供的示例性参数值组执行上述示例性算法之后，可编程微控制器304在其数字输出端DO2、DO3、DO4中的一个或多个处经由信号线223提供状态信号中的一个或多个，以向控制系统216指示或警告接地故障(即，DC接地故障、AC接地故障；参见图3)和/或误动作(诸如DC母线204上的失效状况)的存在和位置。关于示例性算法，如果状态信号被置位的状况由“DC GF”(参见以上等式(1)、(2)和(3))或“AC GF(major)”(参见以上等式(4))表示，则控制系统216可以经由信号线217引导测量/控制电路系统212将多个电池单元203与DC母线204断开，和/或者经由控制线219提供控制信号以禁用DC-AC双向变换器206，从而导致能量存储和/或生成系统200的至少一部分被关停。
以下参考图2和图3以及图5a描述操作所公开的接地故障检测系统的方法。如方框502(参见图5a)所示，(1)与DC母线204的正极(+DC)侧相对于地电位的DC电压的电平成比例的第一DC电压值(参见图2)，(2)与DC母线204的+DC侧相对于地电位的AC电压的幅度成比例的第二DC电压值，(3)与DC母线204的负极(-DC)侧相对于地电位的DC电压的电平成比例的第三DC电压值，以及(4)与DC母线204的-DC侧相对于地电位的AC电压的幅度成比例的第四DC电压值由包括在接地故障检测器214中的模拟调节电路系统302(参见图3)生成。如方框504所示，由可编程微控制器304通过提供相应的DC电压值作为到至少一个算法中的输入来处理模拟调节电路系统302生成的第一、第二、第三和第四DC电压值。如方框506所示，在多个电池单元203连接到DC母线204的情况下，由可编程微控制器304根据第一组参数值中的一个或多个参数来执行算法，并且在多个电池单元203与DC母线204断开的情况下，由可编程微控制器304根据第二组参数值中的一个或多个参数执行算法，其中第一组和第二组参数值存储在与可编程微控制器304相关联的存储器306中。如方框508所示，基于对由模拟调节电路系统302生成的第一、第二、第三和第四DC电压值的处理结果来检测能量存储和/或生成系统200内的DC或AC接地故障中的至少一个的存在和位置。
下面参考图2-4b以及图5b来描述操作所公开的接地故障检测系统的另一种方法，其中所公开的接地故障检测系统用于检测多个连接的电池单元203的中点附近的DC接地故障。如方框510(参见图5b)所示，负载电阻器220(参见图2-4a)被提供为可切换地连接在DC母线204的正极(+DC)侧或负极(-DC)侧(参见图2-4a)与地电位之间。如方框512所示，在可编程微控制器304(参见图3)的控制下，在预定时间段T2-T1(参见图4b)内，负载电阻器220可切换地连接在DC母线204的+DC或-DC侧与地电位之间。如方框514所示，由模拟调节电路系统302(参见图3)生成与时间段T2-T1(参见图4b)期间的电压变化ΔV1或ΔV2(参见图4b)成比例的一个或多个DC电压值，并且该一个或多个DC电压值随后被提供给可编程微控制器304。如方框516所示，可编程微控制器304确定电压变化ΔV1或ΔV2的任何相应测量结果是否大于预定的DC电压阈值。如方框518所示，在电压变化ΔV1或ΔV2的相应测量结果都不大于预定的DC电压阈值的情况下，由可编程微控制器304提供在连接的电池单元203的中点处或附近存在DC接地故障的指示。
在描述了所公开的系统和方法的以上说明性实施例之后，可以对这些说明性实施例做出修改和/或变型。例如，可以将可由接地故障检测器214(参见图2)内的可编程微控制器304(参见图3)执行的上述(一个或多个)示例性算法修改为采用一个或多个时间约束来增强对DC和/或AC接地故障的存在和位置的检测，以及减少对能量存储和/或生成系统200内的这种接地故障的假阳性指示的出现。为了在提供快速的接地故障检测(例如，延迟小于1秒)与避免由于瞬态效应等引起的虚假阳性指示之间实现平衡，可以将该(一个或多个)示例性算法修改为忽略某些接地故障状况，延迟提供对某些接地故障状况的指示，和/或考虑在DC母线204上可能出现的DC电压电平和/或AC电压幅度的逐渐变化。具体而言，可以将该(一个或多个)算法修改为忽略持续时间小于预定的时间段(诸如0.5秒或任何其它合适的时间段)的某些故障状况。这种接地故障状况可以涉及DC接地故障、AC接地故障或者DC和AC接地故障二者。此外，在其期间可以忽略某些接地故障状况的这种(一个或多个)预定的时间段可以基于系统运行特性，诸如由系统内的装备切换引起的瞬态效应、预期的电力线干扰等。
此外，可以将该(一个或多个)示例性算法修改为考虑由于可能在DC母线204的+DC侧和/或-DC侧与地电位之间存在的相对大的电容而在DC母线204上出现的DC电压电平和/或AC电压幅度的逐渐变化。例如，当多个电池单元203与DC母线204断开时，由于高阻抗测量电路系统，可能出现DC母线204上的电压读数的逐渐变化，其结果是多个电池单元203与DC母线204之间出现相对高的阻抗水平。这种高水平阻抗与从DC母线204的+DC侧和/或-DC侧到地电位的电容结合可能导致DC母线204上的电压读数大幅度指数增加，但有几秒的时间常数。这种电压读数在DC母线204上逐渐增加时，DC母线204上出现的DC电压电平或AC电压幅度可能满足检测DC或AC接地故障的某些标准，从而可能导致对DC或AC接地故障的假阳性指示。通过将该(一个或多个)算法修改为以相对短的预定时间间隔(诸如0.1秒或任何其它合适的时间间隔)获取在DC母线204上出现的DC电压电平和/或AC电压幅度的读数，该(一个或多个)算法能够更好地区分以DC母线204上的稳定电压为特性的实际接地故障状况和DC母线204上的电容的逐渐充电，其中后者不应该触发接地故障指示。
本文还描述了接地故障检测器214(参见图2)可以包括模拟调节电路系统302(参见图3)和可编程微控制器304(也参见图3)。在替代实施例中，可以使用可编程数字信号处理器(DSP)和计算机程序存储器来实现模拟调节电路系统302和可编程微控制器304电路系统中的一些或全部，可以用本文所述的(一个或多个)示例性软件算法对可编程数字信号处理器和计算机程序存储器进行编程，以分析在DC母线204上出现的DC电压电平和/或AC电压幅度，检测能量存储和/或生成系统200内的接地故障(例如，DC接地故障、AC接地故障；参见图3)和/或误动作(例如，DC母线204上的失效状态)的存在和位置。
本领域普通技术人员将认识到，在不背离本文公开的发明构思的情况下，可以对上述系统和方法做出进一步修改和/或变型。因此，除了所附权利要求的范围和精神以外，本发明不应当被视为受限的。

Claims (22)

1.一种检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的方法，所述能量存储和/或生成系统包括直流DC能量存储和/或生成系统、DC母线、DC-交流AC功率转换系统和隔离变压器，所述DC-AC功率转换系统包括DC-AC双向变换器，所述DC母线连接在所述DC能量存储和/或生成系统与所述DC-AC双向变换器之间，并且所述隔离变压器连接在所述DC-AC双向变换器与AC电网之间，所述方法包括：
通过模拟调节电路系统来监测所述DC母线的正极+DC侧相对于地电位的第一DC电压的电平、所述DC母线的所述+DC侧相对于地电位的第一AC电压的幅度、所述DC母线的负极-DC侧相对于地电位的第二DC电压的电平以及所述DC母线的所述-DC侧相对于地电位的第二AC电压的幅度；
通过所述模拟调节电路系统来生成与监测的所述DC母线的所述+DC侧的所述第一DC电压的电平对应的第一DC电压值、与监测的所述DC母线的所述+DC侧的所述第一AC电压的幅度对应的第二DC电压值、与监测的所述DC母线的所述-DC侧的所述第二DC电压的电平对应的第三DC电压值以及与监测的所述DC母线的所述-DC侧的所述第二AC电压的幅度对应的第四DC电压值；
通过可编程处理器来确定所述第一DC电压值和所述第三DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的DC接地故障的至少一个条件，以及所述第二DC电压值和所述第四DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的AC接地故障的至少一个条件；以及
在确定满足所述DC接地故障和所述AC接地故障的相应条件中的至少一个之后，通过所述可编程处理器生成指示检测到所述能量存储和/或生成系统内的所述DC接地故障和所述AC接地故障中的一个或多个的至少一个输出信号。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一DC电压值和所述第三DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的所述DC接地故障的所述至少一个条件包括：在所述第一DC电压值和所述第三DC电压值之间的差大于或等于第一预定DC电压值的情况下，确定所述第一DC电压值或所述第三DC电压值是否小于第二预定DC电压值，其中所述第一预定DC电压值和所述第二预定DC电压值中的每一个对应于所述DC母线上相对于地电位的DC电压的不同电平。
3.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一DC电压值和所述第三DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的所述DC接地故障的所述至少一个条件包括：在所述第一DC电压值和所述第三DC电压值之间的差大于或等于第一预定DC电压值但小于第二预定DC电压值的情况下，确定所述第一DC电压值或所述第三DC电压值是否小于第三预定DC电压值，其中所述第一预定DC电压值、所述第二预定DC电压值和所述第三预定DC电压值中的每一个对应于所述DC母线上相对于地电位的DC电压的不同电平。
4.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述第二DC电压值和所述第四DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的所述AC接地故障的所述至少一个条件包括：确定所述第二DC电压值或所述第四DC电压值是否大于预定DC电压值，其中所述预定DC电压值对应于所述DC母线上相对于地电位的AC电压的预定幅度。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
通过所述可编程处理器来监测所述DC母线的所述+DC侧或所述-DC侧与地电位之间的电压电平；
通过所述可编程处理器来确定监测的电压电平是否满足所述能量存储和/或生成系统内的误动作的至少一个条件；以及
在确定满足所述误动作的所述至少一个条件之后，通过所述可编程处理器来生成指示检测到所述能量存储和/或生成系统内的所述误动作的至少一个另外的输出信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中，确定监测的电压电平是否满足所述能量存储和/或生成系统内的所述误动作的所述至少一个条件包括确定监测的电压电平是否小于预定电压电平。
7.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一DC电压值和所述第三DC电压值是否满足所述DC接地故障的所述至少一个条件，或者确定所述第二DC电压值和所述第四DC电压值是否满足所述AC接地故障的所述至少一个条件包括：确定相应条件是否至少持续预定时间段。
8.如权利要求7所述的方法，其中，生成所述至少一个输出信号包括：在相应条件至少持续所述预定时间段的情况下生成所述至少一个输出信号。
9.如权利要求1所述的方法，其中监测所述DC母线的所述+DC侧的所述第一DC电压的电平、所述DC母线的所述+DC侧的所述第一AC电压的幅度、所述DC母线的所述-DC侧的所述第二DC电平的电平以及所述DC母线的所述-DC侧的所述第二AC电压的幅度包括：以预定时间间隔监测所述第一DC电压的电平、所述第一AC电压的幅度、所述第二DC电压的电平和所述第二AC电压的幅度中的至少一些中的每一个。
10.一种用于检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的系统，所述能量存储和/或生成系统包括直流DC能量存储和/或生成系统、DC母线、DC-交流AC功率转换系统和隔离变压器，所述DC-AC功率转换系统包括DC-AC双向变换器，所述DC母线连接在所述DC能量存储和/或生成系统与所述DC-AC双向变换器之间，并且所述隔离变压器连接在所述DC-AC双向变换器与AC电网之间，所述系统包括：
模拟调节电路系统，其能够操作以：
监测所述DC母线的正极+DC侧相对于地电位的第一DC电压的电平、所述DC母线的所述+DC侧相对于地电位的第一AC电压的幅度、所述DC母线的负极-DC侧相对于地电位的第二DC电压的电平以及所述DC母线的所述-DC侧相对于地电位的第二AC电压的幅度；以及
生成与监测的所述DC母线的所述+DC侧的所述第一DC电压的电平对应的第一DC电压值、与监测的所述DC母线的所述+DC侧的所述第一AC电压的幅度对应的第二DC电压值、与监测的所述DC母线的所述-DC侧的所述第二DC电压的电平对应的第三DC电压值以及与监测的所述DC母线的所述-DC侧的所述第二AC电压的幅度对应的第四DC电压值；以及
可编程处理器，其能够操作以：
确定所述第一DC电压值和所述第三DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的DC接地故障的至少一个条件，以及所述第二DC电压值和所述第四DC电压值是否满足所述能量存储和/或生成系统内的AC接地故障的至少一个条件；以及
在确定满足所述DC接地故障和所述AC接地故障的相应条件中的至少一个之后，生成指示检测到所述能量存储和/或生成系统内的所述DC接地故障和所述AC接地故障中的一个或多个的至少一个输出信号。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述所述可编程处理器还能够操作以在所述第一DC电压值和所述第三DC电压值之间的差大于或等于第一预定DC电压值的情况下，确定所述第一DC电压值或所述第三DC电压值是否小于第二预定DC电压值，其中所述第一预定DC电压值和所述第二预定DC电压值中的每一个对应于所述DC母线上相对于地电位的DC电压的不同电平。
12.如权利要求10所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以在所述第一DC电压值和所述第三DC电压值之间的差大于或等于第一预定DC电压值但小于第二预定DC电压值的情况下，确定所述第一DC电压值或第所述三DC电压值是否小于第三预定DC电压值，其中所述第一预定DC电压值、所述第二预定DC电压值和所述第三预定DC电压值中的每一个对应于所述DC母线上相对于地电位的DC电压的不同电平。
13.如权利要求10所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以确定所述第二DC电压值或所述第四DC电压值是否大于预定DC电压值，所述预定DC电压值对应于所述DC母线上相对于地电位的AC电压的预定幅度。
14.如权利要求10所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以：
监测所述DC母线的所述+DC侧或所述-DC侧与地电位之间的电压电平；
确定监测的电压电平是否满足所述能量存储和/或生成系统内的误动作的至少一个条件；以及
在确定满足所述误动作的所述至少一个条件之后，生成指示检测到所述能量存储和/或生成系统内的所述误动作的至少一个另外的输出信号。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以确定监测的电压电平是否小于预定电压电平。
16.如权利要求10所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以确定相应条件是否至少持续预定时间段。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述可编程处理器还能够操作以在相应条件至少持续所述预定时间段的情况下生成所述至少一个输出信号。
18.如权利要求10所述的系统，其中所述模拟调节电路系统还能够操作为以预定时间间隔监测所述第一DC电压的电平、所述第一AC电压的幅度、所述第二DC电压的电平和所述第二AC电压的幅度中的至少一些中的每一个。
19.如权利要求10所述的系统，其中所述模拟调节电路系统和所述可编程处理器中的至少一些使用可编程数字信号处理器(DSP)来实现。
20.一种用于检测能量存储和/或生成系统中的接地故障的方法，所述能量存储和/或生成系统包括多个连接的电池单元、DC母线、DC-交流AC功率转换系统和隔离变压器，所述DC-AC功率转换系统包括DC-AC双向变换器，所述DC母线连接在所述多个连接的电池单元与所述DC-AC双向变换器之间，并且所述隔离变压器连接在所述DC-AC双向变换器与AC电网之间，所述方法包括：
提供负载电阻器，其能够切换地连接在所述DC母线的正极+DC侧或负极-DC侧相对于地电位之间；
在预定时间段内将所述负载电阻器能够切换地连接在所述DC母线的所述+DC侧或所述-DC侧与地电位之间；
在所述预定时间段期间，获得与所述DC母线的所述+DC侧或所述-DC侧相对于地电位的DC电压电平的一个或多个变化对应的一个或多个DC电压值；
确定所述DC电压电平的所述一个或多个变化是否满足所述多个连接的电池单元的中点附近的DC接地故障的至少一个条件；以及
在确定满足所述至少一个条件之后，生成指示检测到所述DC接地故障的至少一个信号。
21.如权利要求20所述的方法，其中，确定所述DC电压电平的所述一个或多个变化是否满足所述DC接地故障的所述至少一个条件包括：确定所述DC电压电平的相应变化是否超过预定电压电平。
22.如权利要求21所述的方法，其中，生成指示检测到所述DC接地故障的所述至少一个信号包括：在所述DC电压电平的相应变化都不超过所述预定电压电平的情况下生成所述至少一个信号。
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