CN110492453A - 一种储能系统及其多级短路保护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的储能系统及其多级短路保护系统,其多级短路保护系统包括N级熔断器单元:各个电池组分别对应连接一个第一级熔断器单元,功率变换装置直流侧设置一个第三级熔断器单元,并且多个电池组与功率变换装置之间至少设置一个第二级熔断器单元;当储能系统中位于功率变换装置直流侧的任意位置发生短路故障时,由该位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护即可,避免了现有技术中全部熔断器分断所带来的维护费用高的问题。

Description

一种储能系统及其多级短路保护系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域,特别涉及一种储能系统及其多级短路保护系统。
背景技术
储能系统中,发生在储能逆变器直流侧的短路事故,严重威胁着储能系统的安全;且随着MW级储能逆变器的不断推广,其直流侧汇流的电池组数量不断增多,可能出现的短路故障情况也变得错综复杂;由于电池系统价格昂贵,一旦储能系统直流侧出现短路故障,没有安全、全面、可靠的保护设计,将会引发火灾等恶劣事故,造成重大经济财产损失,且储能系统电池的容量越大,这个问题也就越发严峻。
针对该问题,目前的技术方案如图1所示,其电池机柜中的每个电池组正负极均配置aR熔断器,然后在直流汇流柜中通过直流汇流柜的输入正负极铜排进行汇流,再经过一个或多个开关K后通过直流汇流柜的输出正负极铜排汇入储能逆变器的直流侧正负极铜排;并且,储能逆变器一般会在其直流侧正负极分别配置aR熔断器。当在可能发生短路故障的A、B、C三点发生短路故障时,全部电池组正负极的aR熔断器以及储能汇流器直流侧正负极的aR熔断器将会全部进行分断保护。
但是图1所示这种汇流方式,每发生一次短路故障,均需要更换储能逆变器直流侧的熔断器以及电池机柜内各个电池单元中所有电池组的熔断器,维护费用很高;而且,储能系统直流侧汇流的电池组数量越大,这个问题就越严峻。
发明内容
本发明提供一种储能系统及其多级短路保护系统,以解决现有技术中短路故障后的熔断器维护费用高的问题。
为实现上述目的,本申请提供的技术方案如下:
本发明一方面提供一种储能系统的多级短路保护系统,包括N级熔断器单元,N为大于2的正整数;
所述储能系统中电池机柜内的各个电池组,分别通过各自对应的第一级熔断器单元所在的支路,进行电能传输;
多个电池组,至少共用一个第二级熔断器单元所在的支路,接入所述储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排;
所述功率变换装置的直流侧正负极铜排,通过第三级熔断器单元所在的支路连接所述功率变换装置主电路的直流侧;
所述储能系统中位于所述功率变换装置直流侧的任意位置发生短路故障时,相应位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护。
可选的,所述储能系统中的直流汇流柜包括b个汇流单元,每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排和a对输入正负极铜排;a和b均为正整数;
所述输入正负极铜排用于实现n个电池组与所述输出正负极铜排之间的电能传输;n为正整数;
所述输出正负极铜排,还通过一个第二级熔断器单元所在的支路接入所述储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排。
可选的,N=3;
所述第一级熔断器单元的额定电流小于所述第二级熔断器单元的额定电流;
所述第二级熔断器单元的额定电流小于所述第三级熔断器单元的额定电流。
可选的,N=4,所述汇流单元内每个所述输入正负极铜排分别通过一个第四级熔断器单元所在的支路接入所述输出正负极铜排;
所述第一级熔断器单元的额定电流小于所述第四级熔断器单元的额定电流;
所述第四级熔断器单元的额定电流小于所述第二级熔断器单元的额定电流;
所述第二级熔断器单元的额定电流小于所述第三级熔断器单元的额定电流。
可选的,若任一第四级熔断器单元和自身所连接的输入正负极铜排之间的第一区间发生短路故障,则相应第四级熔断器单元以及与相应输入正负极铜排相连的各个第一级熔断器单元进行分断保护;
若任一第二级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的第二区间发生短路故障,则相应第二级熔断器单元以及与相应输出正负极铜排相连的各个第四级熔断器单元进行分断保护;
若所述第三级熔断器单元与所述直流侧正负极铜排之间的第三区间发生短路故障,则所述第三级熔断器单元以及与所述直流正负极铜排相连的各个第二级熔断器单元进行分断保护;
若任一第一级熔断器单元和自身所连接的输入正负极铜排之间的第四区间发生短路故障,则相应第一级熔断器单元以及与相应输入正负极铜排相连的第四级熔断器单元进行分断保护;
若任一第四级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的第五区间发生短路故障,则相应第四级熔断器单元以及与相应输出正负极铜排相连的第二级熔断器单元进行分断保护;
若任一第二级熔断器单元和所述直流侧正负极铜排之间的第六区间发生短路故障,则相应第二级熔断器单元以及所述第三级熔断器单元进行分断保护。
可选的,每级熔断器单元均包括:第一熔断器和第二熔断器,分别位于相应熔断器单元所在支路的正极支路和负极支路中;
所述第一熔断器和所述第二熔断器中至少一个熔断器为快速保护熔断器。
可选的,所述直流汇流柜内的每级熔断器单元中,所述第一熔断器为短路快速保护熔断器,所述第二熔断器为过载保护熔断器。
可选的,所述第二级熔断器单元中所述第一熔断器的额定电流大于等于所述第二级熔断器单元所在支路的载流值;
所述第二级熔断器单元中所述第二熔断器的额定电流小于所述第二级熔断器单元所在支路的载流值。
本发明另一方面还提供了一种储能系统,包括:电池机柜、直流汇流柜、功率变换装置以及如上述任一所述的储能系统的多级短路保护系统;其中:
所述电池机柜内设置有b个电池单元,每个电池单元包括a×n个电池组;
所述直流汇流柜包括b个汇流单元,每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排,以及,与所述输出正负极铜排相连的a对输入正负极铜排;
所述电池组分别通过各自对应的第一级熔断器单元所在的支路,与相应的输入正负极铜排相连;
所述输出正负极铜排通过一个第二级熔断器单元所在的支路接入所述功率变换装置的直流侧正负极铜排;
所述直流侧正负极铜排通过第三级熔断器单元所在的支路连接所述功率变换装置主电路的直流侧。
可选的,所述汇流单元内每个所述输入正负极铜排分别通过一个第四级熔断器单元所在的支路接入所述输出正负极铜排。
可选的,所述第二级熔断器单元所在支路中还包括:设置于所述第二级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的双向开关。
可选的,所述功率变换装置为储能逆变器、直流变换器或者光伏逆变器。
本发明提供的储能系统的多级短路保护系统,其包括N级熔断器单元:各个电池组分别对应连接一个第一级熔断器单元,功率变换装置直流侧设置一个第三级熔断器单元,并且多个电池组与功率变换装置之间至少设置一个第二级熔断器单元;当所述储能系统中位于所述功率变换装置直流侧的任意位置发生短路故障时,由该位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护即可,避免了现有技术中全部熔断器分断所带来的维护费用高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案,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,下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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是现有技术提供的储能系统的汇流架构图;
图2至图4是本发明申请实施例提供的储能系统的汇流架构图;
图5至图7是本发明申请实施例提供的储能系统的三种短路电流单线路径示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在本申请中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明提供一种储能系统的多级短路保护系统,以解决现有技术中短路故障后的熔断器维护费用高的问题。
具体的,该储能系统的多级短路保护系统包括N级熔断器单元,N为大于2的正整数。图2和图3以N=3为例进行展示,图4以N=4为例进行展示,实际应用中,还可以视其具体应用环境扩展更多级的熔断器单元,此处不做限定,均在本申请的保护范围内。
如图3和图4所示,该储能系统中电池机柜内的各个电池组,分别通过各自对应的第一级熔断器单元101所在的支路,进行电能传输。
多个电池组,至少共用一个第二级熔断器单元202所在的支路,接入储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排。
具体的,如图2至图4所示,该储能系统中的直流汇流柜,包括b个汇流单元,且每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排和a对输入正负极铜排;a和b均为正整数。每个汇流单元内,输入正负极铜排用于实现n个电池组与输出正负极铜排之间的电能传输;n为正整数;其输出正负极铜排,还通过一个第二级熔断器单元202所在的支路接入功率变换装置的直流侧正负极铜排。
图2和图3均以N=3、多个电池组共用一个第二级熔断器单元202所在的支路接入直流侧正负极铜排为例进行展示,图4中以N=4、多个电池组共用一个第四级熔断器单元201所在的支路接入直流汇流柜一个输入正负极铜排、多个输入正负极铜排共用一个第二级熔断器单元202所在的支路接入直流侧正负极铜排为例进行展示。
如图2至图4所示,功率变换装置的直流侧正负极铜排,通过第三级熔断器单元301所在的支路连接功率变换装置主电路的直流侧。
通过上述N级熔断器单元的分级设置,使得该储能系统中位于功率变换装置直流侧的任意位置发生短路故障时,仅通过发生短路故障位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护即可,避免了现有技术中全部熔断器分断所带来的维护费用高的问题。
需要说明的是,实际应用中,每级熔断器单元均包括:第一熔断器和第二熔断器,分别位于相应熔断器单元所在支路的正极支路和负极支路中;且第一熔断器和第二熔断器中的至少一个熔断器为快速保护熔断器。为具体说明应用该直流保护柜的储能系统的全部短路保护原理,下面使用简化后的单线图来具体阐述。
以图4所示的结构为例进行说明,如图5至图7所示,只考虑各级可能出现的短路故障情况,各级熔断器单元内熔断器的选型时要确保在相同预期短路电流的情况下,额定电流规格较小的熔断器要比额定电流规格较大的熔断器分断速度快,这在实际工程应用时也是合理的。各个第四级熔断器单元201内的对应熔断器为同一型号熔断器,各个第二级熔断器单元202内的对应熔断器为同一型号熔断器。
该储能系统内部,功率变换装置的第三级熔断器单元301的额定电流,大于第二级熔断器单元202的额定电流;第二级熔断器单元202的额定电流大于第四级熔断器单元201的额定电流;第四级熔断器单元201的额定电流大于第一级熔断器单元101的额定电流。
以图5至图7中位于最上面的汇流单元为例进行说明,在其输入正负极铜排与其第四级熔断器单元201之间的第一区间(比如图4中的A点)出现短路故障时,各级短路电流的流向如图5所示,显然该汇流单元内第四级熔断器单元201所经过的短路电流值是最大的,所以该汇流单元内的第四级熔断器单元201会率先分断,将短路故障点A切除,保证电池机柜内,除该汇流单元所连接电池单元(图4至图7中位于最上面的电池单元)内的各个电池组以外,其余电池单元均能够隔离该短路故障点A;该汇流单元所连接电池单元内的各个电池组,为切除故障点A,其所连接的电池组熔断单元将会全部分断。所以在A点短路时,储能系统直流侧的直流汇流柜第四级熔断器单元201,和,电池机柜内与该汇流单元输入正负极铜排相连的各个第一级熔断器单元101,其中的熔断器将会分断。
而如若采用图1所示的现有汇流方案,在A点短路时,电池机柜内各个电池单元的全部第一级熔断器单元101都将会熔断,并且功率变换装置的第三级熔断器单元301也会熔断,维护费用高昂。
仍以图4至图7中位于最上面的汇流单元为例进行说明,在输出正负极铜排与第二级熔断器单元202之间的第二区间(比如图4中的B点)出现短路故障时,如图6所示,显然其第二级熔断器单元202所经过的短路电流是最大的,所以其第二级熔断器单元202会率先分断,将短路故障点B切除,保证电池机柜内,除该汇流单元所连接电池单元(图4至图7中位于最上面的电池单元)内的各个电池组以外,其余电池组均能够隔离短路故障点B;该汇流单元所连接电池单元内各个电池组为切除故障点B,有两种可能的分断结果,一种是各个第一级熔断器单元101全部分断,另一种是该汇流单元内各个第四级熔断器单元201全部分断,通过熔断器的合理选型,使各个第一级熔断器单元101和各个第四级熔断器单元201产生选择性,可以很容易的做到第二种结果,即该汇流单元内各个第四级熔断器单元201全部分断。所以在B点短路时,储能系统直流侧相应汇流单元内的各个第四级熔断器单元201以及其第二级熔断器单元202将会分断。
而如若采用图1所示的现有汇流方案,在B点短路时,电池机柜内各个电池单元的全部第一级熔断器单元101都将会熔断,并且功率变换装置的第三级熔断器单元301也会熔断,维护费用高昂。
另外,在功率变换装置的直流侧正负极铜排与第三级熔断器单元301之间的第三区间(比如图4中的C点)出现短路故障时,如图7所示,对于b个汇流单元及其连接电池单元的组合单元而言,其工况是相同的;此时,有三种可能的分断结果,以图4至图7中位于最上面的汇流单元为例进行分析,第一种结果是该汇流单元所连接电池单元内的各个第一级熔断器单元101全部分断,第二种情况是该汇流单元内各个第四级熔断器单元201全部分断,第三种情况是该汇流单元内的第二级熔断器单元202分断;通过熔断器的合理选型,使各个第一级熔断器单元101、各个第四级熔断器单元201以及第二级熔断器单元202所包含的三类熔断器之间产生选择性,可以很容易的做到第三种结果,即该汇流单元内的第二级熔断器单元202分断。所以在C点短路时,储能系统直流侧的直流汇流柜内对应汇流单元的第二级熔断器单元202和功率变换装置的第三级熔断器单元301将会分断。
而如若采用图1所示的现有汇流方案,在C点短路时,电池机柜内各个电池单元的全部第一级熔断器单元101都将会熔断,并且功率变换装置的第三级熔断器单元301也会熔断,维护费用高昂。
此外,若任一第一级熔断器单元101和自身所连接的输入正负极铜排之间的第四区间发生短路故障,则相应第一级熔断器单元101以及与相应输入正负极铜排相连的第四级熔断器单元201进行分断保护;若任一第四级熔断器单元201和自身所连接的输出正负极铜排之间的第五区间发生短路故障,则相应第四级熔断器单元201以及与相应输出正负极铜排相连的第二级熔断器单元202进行分断保护;若任一第二级熔断器单元202和直流侧正负极铜排之间的第六区间发生短路故障,则相应第二级熔断器单元202以及第三级熔断器单元301进行分断保护。其原理依据上述内容可以类推得到,此处不再一一赘述。
由上述内容可以看出,图4所提供的该多级短路保护系统,其电池机柜内每个电池组均设置有相应的第一级熔断器单元101;其每个汇流单元内,a个输入正负极铜排均通过相应的第四级熔断器单元201接入输出正负极铜排,且其输出正负极铜排还通过相应的第二级熔断器单元202进行输出;其功率变换装置的直流侧还设置有第三级熔断器单元301;进而能够通过上述原理使相应的储能系统实现多级保护的功能,对于兆瓦级储能系统直流侧任意一点发生的短路,其直流侧都将以最少的熔断器分断来准确切除短路故障,避免了现有汇流方案下直流侧熔断器全部分断所带来的维修费用高的问题。
图2和图3所示短路保护方案中,省略了第四级熔断器单元201,其短路保护原理与上述内容相似,也是通过短路故障位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护,此处不再一一赘述。另外,当直流汇流柜采用其他汇流结构时,还可以再扩展更多级的熔断器单元,视其具体应用环境而定即可,均在本申请的保护范围内。
值得说,图1所示的现有汇流方案,在储能逆变器直流侧发生短路时,储能逆变器直流侧的短路电流将是所有所有电池组的短路电流之和,其值的大小取决于电池组的短路电流的峰值和电池机柜内熔断器的限流特性;而目前常规电池机柜内电池组所配熔断器能将输出短路电流限制在6kA-8kA左右,这将导致储能逆变器直流侧短路时的短路电流非常大,大容量的储能系统这个短路电流将达到300kA,目前现有的短路熔断器的分断能力很少有能达到300kA,所以这种汇流方式在大容量的储能系统中很难兼容常规的储能逆变器。
而本实施例提供的该多级短路保护系统,采用上述分级限流的方式,在功率变换装置(比如储能逆变器)直流侧短路时,其直流侧的最大短路电流取决于各个汇流单元内第二级熔断器单元202内熔断器的限流特性,而并非所有电池组所配aR熔断器的限流特性,所以通过合理选择第二级熔断器单元202内熔断器的型号,可以很大程度的降低功率变换装置直流侧的短路电流峰值,提高了功率变换装置可配置的电池的容量,并提高了储能系统跟功率变换装置的兼容性,使得电池系统和功率变换装置的配置变得更加灵活。值得说明的是,由于本实施例提供的该多级短路保护系统,不修改电池机柜内部的保护配置,所以可配置任何厂家的电池,利于推广。
另外,图1所示的现有汇流方案中,由于其电池组正负极皆配置非全分断范围的aR熔断器,所以无法对电池组的过载故障进行保护;因此,本发明另一实施例还提供了一种具体的直流汇流柜,在上述实施例的基础之上,优选的,其直流汇流柜内的每级熔断器单元中,第一熔断器为短路快速保护熔断器、第二熔断器为过载保护熔断器;其中,该短路快速保护熔断器包括但不限于aR熔断器,该过载保护熔断器包括但不限于gPV熔断器。
并且,实际应用中,可以是正极支路中设置该短路快速保护熔断器,而负极支路中设置该过载保护熔断器,当然,也可以是与上述设置极性相反的设置,此处不做限定,均在本申请的保护范围内。
以图4为例进行说明,本实施例提供的该直流汇流柜采用短路熔断器和过载熔断器相结合的方式,其全部正极支路上的熔断器均采用要求短路时快速分断的短路快速保护熔断器,其全部负极支路上的熔断器均采用要求宽分断范围的过载保护熔断器。电池组汇流后,由于电池组、直流侧安装工艺的差异性以及某一电池组异常将会导致某些电池组输出过载,如采用图1所示的方案,则由于其正负极均采用短路保护熔断器,将在电池组发生过载时无法对直流侧进行有效保护。而本实施例提供的正负极熔断器设置方案,由于其负极支路配置过载熔断器,进而能够实现电池组过载的保护。另外,为了不影响短路保护的性能,设置于负极支路的过载熔断器在选型时,其短路分断能力要和设置于正极的短路熔断器的短路分断能力保持一致。
正负极采用短路快速保护熔断器和过载保护熔断器相结合的方式,可以有效的兼顾过载和短路的保护功能,全方位的保障电池系统的安全;并且,图4所示的多级汇流的架构上应用上述两种熔断器相结合的方式,不仅可以避免多根线缆并联导致的不均流问题,而且还可以保护因不均流问题引起的过载故障。另外,这种两种熔断器相结合的方式,还能够实现分级限流的保护,保证在储能系统直流侧任意一点发生过载故障后,直流侧都将以最少的熔断器分断来准确切除短路故障。
优选的,第二级熔断器单元202中,第一熔断器的额定电流大于等于第二级熔断器单元202所在支路的载流值,而第二熔断器的额定电流小于第二级熔断器单元202所在支路的载流值。比如将其第二熔断器配置为400A的过载保护熔断器,而相应的支路单根线缆选择500kcmil的功率线缆,其载流量为430A;即各个汇流单元均单独输出正负极各一根线缆的基础之上,在其负极配置过载熔断器,即可实现对其正负极功率线缆的过载保护。
本发明另一实施例还提供了一种储能系统,如图2至图4所示,包括:电池机柜、直流汇流柜、功率变换装置以及如上述实施例任一所述的储能系统的多级短路保护系统;其中:
电池机柜内设置有b个电池单元,每个电池单元均包括a×n个电池组;a、b和n均为正整数。
直流汇流柜包括b个汇流单元,每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排,以及,与输出正负极铜排相连的a对输入正负极铜排。
该功率变换装置可以为储能逆变器、直流变换器、光伏逆变器等电力电子功率变换设备,当其为直流变换器时,上述直流侧指代的均为用于连接电池方向的直流侧。
电池组的正负极分别与相应的第一级熔断器单元101的一侧相连,第一级熔断器单元101的另一侧与相应的输入正负极铜排相连。
每个汇流单元内,各个输入正负极铜排能够实现对于所连接的多个对应电池组的电能汇集,并能够将汇集后的电能输入至其输出正负极铜排上;该输出正负极铜排与各个输入正负极铜排之间,可以是直接的线缆相连,也可以是通过一个第四级熔断器单元201相连(如图4所示)。其输出正负极铜排汇集了a个输入正负极铜排的电能后,通过相应的双向开关K和第二级熔断器单元202,输出至功率变换装置的直流侧正负极铜排上。进而,功率变换装置的直流侧正负极铜排能够汇集b个汇流单元的输出电能。
直流侧正负极铜排通过第三级熔断器单元301所在的支路连接功率变换装置主电路的直流侧。
值得说明的是,图1所示的汇流方案中,其直流汇流柜到储能逆变器直流侧之间需要很多根线缆并联;由于工艺及线缆的差异性,其多根线缆之间将会产生不均流的情况;而这种汇流方式无法对多根线缆的不均流情况进行保护。
本实施例提供的该储能系统中,其直流汇流柜b个汇流单元中的每个汇流单元到储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排之间,均采用独立的功率线缆进行连接,能够避免现有技术中直流汇流柜到功率变换装置直流侧之间多根并联产生不均流的问题。
该储能系统内部的短路和限流保护原理,均可参见上述实施例,此处不再一一赘述。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统或系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的,其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,包括N级熔断器单元,N为大于2的正整数;
所述储能系统中电池机柜内的各个电池组,分别通过各自对应的第一级熔断器单元所在的支路,进行电能传输;
多个电池组,至少共用一个第二级熔断器单元所在的支路,接入所述储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排;
所述功率变换装置的直流侧正负极铜排,通过第三级熔断器单元所在的支路连接所述功率变换装置主电路的直流侧;
所述储能系统中位于所述功率变换装置直流侧的任意位置发生短路故障时,相应位置前面一级和后面一级的熔断器单元进行分断保护。
2.根据权利要求1所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,所述储能系统中的直流汇流柜包括b个汇流单元,每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排和a对输入正负极铜排;a和b均为正整数;
所述输入正负极铜排用于实现n个电池组与所述输出正负极铜排之间的电能传输;n为正整数;
所述输出正负极铜排,还通过一个第二级熔断器单元所在的支路接入所述储能系统中功率变换装置的直流侧正负极铜排。
3.根据权利要求2所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,N=3;
所述第一级熔断器单元的额定电流小于所述第二级熔断器单元的额定电流;
所述第二级熔断器单元的额定电流小于所述第三级熔断器单元的额定电流。
4.根据权利要求2所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,N=4,所述汇流单元内每个所述输入正负极铜排分别通过一个第四级熔断器单元所在的支路接入所述输出正负极铜排;
所述第一级熔断器单元的额定电流小于所述第四级熔断器单元的额定电流;
所述第四级熔断器单元的额定电流小于所述第二级熔断器单元的额定电流;
所述第二级熔断器单元的额定电流小于所述第三级熔断器单元的额定电流。
5.根据权利要求4所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,若任一第四级熔断器单元和自身所连接的输入正负极铜排之间的第一区间发生短路故障,则相应第四级熔断器单元以及与相应输入正负极铜排相连的各个第一级熔断器单元进行分断保护;
若任一第二级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的第二区间发生短路故障,则相应第二级熔断器单元以及与相应输出正负极铜排相连的各个第四级熔断器单元进行分断保护;
若所述第三级熔断器单元与所述直流侧正负极铜排之间的第三区间发生短路故障,则所述第三级熔断器单元以及与所述直流正负极铜排相连的各个第二级熔断器单元进行分断保护;
若任一第一级熔断器单元和自身所连接的输入正负极铜排之间的第四区间发生短路故障,则相应第一级熔断器单元以及与相应输入正负极铜排相连的第四级熔断器单元进行分断保护;
若任一第四级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的第五区间发生短路故障,则相应第四级熔断器单元以及与相应输出正负极铜排相连的第二级熔断器单元进行分断保护;
若任一第二级熔断器单元和所述直流侧正负极铜排之间的第六区间发生短路故障,则相应第二级熔断器单元以及所述第三级熔断器单元进行分断保护。
6.根据权利要求1-5任一所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,每级熔断器单元均包括:第一熔断器和第二熔断器,分别位于相应熔断器单元所在支路的正极支路和负极支路中;
所述第一熔断器和所述第二熔断器中至少一个熔断器为快速保护熔断器。
7.根据权利要求6所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,所述直流汇流柜内的每级熔断器单元中,所述第一熔断器为短路快速保护熔断器,所述第二熔断器为过载保护熔断器。
8.根据权利要求7所述的储能系统的多级短路保护系统,其特征在于,所述第二级熔断器单元中所述第一熔断器的额定电流大于等于所述第二级熔断器单元所在支路的载流值;
所述第二级熔断器单元中所述第二熔断器的额定电流小于所述第二级熔断器单元所在支路的载流值。
9.一种储能系统,其特征在于,包括:电池机柜、直流汇流柜、功率变换装置以及如权利要求1-8任一所述的储能系统的多级短路保护系统;其中:
所述电池机柜内设置有b个电池单元,每个电池单元包括a×n个电池组;
所述直流汇流柜包括b个汇流单元,每个汇流单元包括:一对输出正负极铜排,以及,与所述输出正负极铜排相连的a对输入正负极铜排;
所述电池组分别通过各自对应的第一级熔断器单元所在的支路,与相应的输入正负极铜排相连;
所述输出正负极铜排通过一个第二级熔断器单元所在的支路接入所述功率变换装置的直流侧正负极铜排;
所述直流侧正负极铜排通过第三级熔断器单元所在的支路连接所述功率变换装置主电路的直流侧。
10.根据权利要求9所述的储能系统,其特征在于,所述汇流单元内每个所述输入正负极铜排分别通过一个第四级熔断器单元所在的支路接入所述输出正负极铜排。
11.根据权利要求9所述的储能系统的直流汇流柜,其特征在于,所述第二级熔断器单元所在支路中还包括:设置于所述第二级熔断器单元和自身所连接的输出正负极铜排之间的双向开关。
12.根据权利要求9所述的储能系统的直流汇流柜,其特征在于,所述功率变换装置为储能逆变器、直流变换器或者光伏逆变器。
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