CN110716150A - 一种储能系统及其绝缘检测方法 - Google Patents

一种储能系统及其绝缘检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的储能系统及其绝缘检测方法,将绝缘检测分为三级,使电池簇、BCP和PCS都存在单独的绝缘检测功能,进而能够有效精准的定位到具体设备的绝缘状况、实现对于储能系统绝缘故障的在线定位功能。并且,上述三级绝缘检测相互独立,在储能系统工作时,仅保持PCS这一级绝缘检测功能,其余的绝缘检测回路均从系统中切出,进而能够避免多绝缘检测回路之间相互影响而导致检测不准的问题。

Description

一种储能系统及其绝缘检测方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,特别涉及一种储能系统及其绝缘检测方法。
背景技术
基于锂电池的大型储能系统,从电气角度看,其直流主回路分为电池系统、BCP(Battery Collection Panel,电池汇流柜)及PCS(Power Conversion System,储能变流器)三段。储能系统直流侧管理的复杂性在于既有电化学储能锂电池,也有高压大电流直流配电器件,同时还有半导体器件;如何检测三段回路的绝缘性能,是保障电气安全的主要措施。
虽然上述三段回路中相应设备在出厂之前均会进行耐压测试,但是长时间的运行后,各设备之间的线束老化、异物等问题都会引起系统绝缘性能的衰减。而传统方案仅在上电前对局部回路进行绝缘检测,但运行过程中不会再对各个局部回路进行绝缘检测,因此无法实现对于系统绝缘性能的在线故障定位。假如为电池系统、BCP及PCS分别设置在线绝缘检测功能,则三段回路的绝缘检测回路之间又会产生相互影响,导致检测不准,难以满足要求。
因此,当前亟需一种能够实现对于储能系统中各分段回路绝缘性能在线故障定位的方案。
发明内容
本发明提供一种储能系统及其绝缘检测方法,以实现对于储能系统中各分段回路绝缘性能的在线故障定位。
为实现上述目的,本申请提供的技术方案如下:
本发明第一方面提供了一种储能系统的绝缘检测方法,包括在所述储能系统处于正常运行状态且所述储能系统需要进行绝缘检测时执行的:
禁止所述储能系统中各个电池簇的电池簇管理单元CMU进行绝缘检测;
控制所述储能系统中的储能变流器PCS进行绝缘检测,判断所述储能系统是否无绝缘故障;
若所述储能系统出现绝缘故障,则控制各个电池簇中的开关分闸、各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述储能系统中的直流汇流柜BCP是否均无绝缘故障;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备。
可选的,在判断各个电池簇是否均无绝缘故障之后,还包括:若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;
在确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备之后,还包括:生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
可选的,所述储能系统处于正常运行状态的判断依据是:所述储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于闭合状态。
可选的,还包括在所述储能系统处于热准备状态且所述储能系统需要进行绝缘检测时执行的:
控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述BCP是否均无绝缘故障;
若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则禁止相应电池簇的开关合闸;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备。
可选的,在判断各个电池簇是否均无绝缘故障之后,还包括:若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;
在确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备之后,还包括:生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
可选的,所述储能系统处于热准备状态的判断依据是:所述储能系统中各个电池簇均处于断开状态,且,所述BCP中的开关处于闭合状态。
可选的,控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,包括:
控制PCS接收电网的电能,并进行电能反向变换、实现PCS直流侧电压由低到高变化的软启;
在所述PCS直流侧电压达到任一预设电压值时,控制所述PCS进行绝缘检测,得到相应的检测结果。
可选的,所述储能系统需要进行绝缘检测的判断依据是:
到达所述储能系统的绝缘检测定时;
或者,
接收到绝缘检测指令。
可选的,还包括在所述储能系统满足开机绝缘检测要求时执行的:
控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并且,控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述BCP是否均无绝缘故障;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流侧电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备;
若出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
可选的,所述储能系统满足开机绝缘检测要求的判断依据是:
所述储能系统已进行开机自检;
或者,
所述储能系统未进行开机自检,但接收到绝缘检测指令,并已控制所述储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于断开状态。
本发明另一方面还提供了一种储能系统,包括:BCP、PCS和多个并联连接的电池簇;其中:
所述电池簇中包括:多个电池串联而成的串联支路,分别设置于所述串联支路两端的两个开关,输入端与所述串联支路两端相连的绝缘检测电路,以及,输入端与所述绝缘检测电路的输出端相连的CMU;所述CMU的输出端与设置于所述串联支路两端的两个开关的控制端相连;
所述BCP中包括:设置于所述BCP正负极支路上的两个开关,以及,输出端与设置于所述BCP正负极支路上的两个开关的控制端相连的系统电池管理单元SMU;
所述PCS中包括:绝缘检测单元,主功率回路,设置于所述主功率回路直流侧的两个开关,设置于所述主功率回路交流侧的至少两个开关,与所述至少两个开关分别并联连接的软启支路,以及,PCS控制器;所述PCS控制器的输出端分别与所述PCS中各个开关的控制端及所述主功率回路中各个开关管的控制端相连;所述绝缘检测单元的输入端与所述主功率回路及所述主功率回路直流侧的两个开关之间的连接点对应相连,所述绝缘检测单元的输出端和控制端均与所述PCS控制器相连;
所述SMU分别与各个所述CMU和所述PCS控制器通信连接,且所述SMU用于执行如上述任一所述的储能系统的绝缘检测方法。
可选的,所述绝缘检测单元包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关、第二开关、第三开关及电压采样电路;其中:
所述第一电阻和所述第一开关串联连接,串联的一端作为所述绝缘检测单元的输入端正极,串联的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第二开关的一端及所述第三电阻的一端相连;
所述第二电阻的另一端和所述第二开关的另一端相连,连接点作为所述绝缘检测单元的输入端负极;
所述电压采样电路的输入端与所述绝缘检测单元的输入端负极相连;
所述电压采样电路的输出端作为所述绝缘检测单元的输出端;
所述第三电阻的另一端通过所述第三开关接地;
所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端及所述第三开关的控制端为所述绝缘检测单元的控制端。
本发明提供的储能系统的绝缘检测方法,在所述储能系统处于正常运行状态且所述储能系统需要进行绝缘检测时,首先禁止所述储能系统中各个CMU进行绝缘检测;然后控制PCS进行绝缘检测,判断所述储能系统是否无绝缘故障;若所述储能系统出现绝缘故障,则控制各个电池簇中的开关分闸、各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和BCP是否均无绝缘故障;若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备。通过上述原理,能够实现对于所述储能系统绝缘故障的在线定位功能。并且,在储能系统正常运行时仅保持PCS的绝缘检测功能,其余的绝缘检测回路均从系统中切出,独立于储能系统,进而能够避免多绝缘检测回路之间相互影响而导致检测不准的问题。
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是本发明申请实施例提供的储能系统的结构示意图;
图2是本发明申请实施例提供的储能系统的绝缘检测方法的流程图;
图3至图6分别是本发明申请实施例提供的储能系统的绝缘检测方法的部分流程图;
图7是本发明申请实施例提供的绝缘检测单元的部分电路图。
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。
本发明提供一种储能系统的绝缘检测方法,以实现对于储能系统中各分段回路绝缘性能的在线故障定位。
具体的,请参见图1,该储能系统包括:BCP、PCS和多个并联连接的电池簇(如图1中所示的BC1,…,BCn);其中:
电池簇中包括:多个电池串联而成的串联支路,分别设置于串联支路两端(包括图1中所示的正极B+和负极B-)的两个开关(如图1所示K11和K21,…,K1n和K2n中的任意一对),输入端与串联支路两端相连的绝缘检测电路,以及,输入端与绝缘检测电路的输出端相连的CMU(如图1所示CMU1,…,CMUn中对应的一个);CMU的输出端与设置于串联支路两端的两个开关的控制端相连;实际应用中,各个电池还分别配置有BMU(Battery ManagementUnit,电池管理单元),如图1中的BMU11、BMU21,…,BMU1n、BMU2n所示,与该CMU通信连接。
BCP中包括:设置于BCP正负极支路上的两个开关(共同以图1中的K1进行展示),以及,输出端与设置于BCP正负极支路上的两个开关的控制端相连的SMU;该SMU分别与各个CMU通信连接。
PCS中包括:绝缘检测单元(图1中未展示),主功率回路,设置于主功率回路直流侧的两个开关(共同以图1中的K2进行展示),设置于主功率回路交流侧的至少两个开关(共同以图1中的K3进行展示),与上述至少两个开关分别并联连接的软启支路,以及,PCS控制器。实际应用中,若该PCS交流侧与三相电网相连,则其交流侧开关K3包括分别设置于三相支路上的三个开关;若该PCS交流侧与单相电网相连,则其交流侧开关K3包括分别设置于火线支路和零线支路上的两个开关。并且,该软启支路包括串联连接的一个限流电阻(如图1中所示的RS1、RS2或RS3)和一个开关(如图1所示K4中对应的一个)。PCS控制器的输出端分别与PCS中各个开关的控制端及主功率回路中各个开关管的控制端相连;PCS控制器还与SMU通信连接。
该绝缘检测单元的输入端与主功率回路及开关K2之间的连接点对应相连;该绝缘检测单元受控于PCS控制器,即其控制端与PCS控制器的另一输出端相连,而其输出端与PCS控制器的输入端相连。
各个电池簇、该BCP和该PCS构成了该储能系统的主电路,实际应用中,该储能系统中还应当包括温控系统、消防系统以及EMS(Energy ManagementSystem能量管理系统)等,参见现有技术即可,此处不再一一赘述。
需要说明的是,可以由任意控制器来执行如下所述的储能系统的绝缘检测方法,比如与SMU和PCS控制器通信连接的本地控制器,或者,与SMU和PCS控制器直接或间接通信连接的上位机,优选采用SMU来执行该绝缘检测方法;下面以采用SMU来执行该绝缘检测方法为例进行说明:
该储能系统的绝缘检测方法主要分为三个状态下的检测过程,即刚开机状态、热准备状态以及正常运行状态的检测过程;首先,判断储能系统的当前状态,若储能系统至电网之间主回路上的各个开关,即图1中的K11至K1n、K21至K2n、K1、K2及K3,均处于断开状态,则判定储能系统处于刚开机运行状态;若储能系统中各个电池簇均处于断开状态(即图1中的K11至K1n、K21至K2n均断开)且BCP中的开关(即图1中的K1)处于闭合状态,则判定储能系统处于热准备状态;而若储能系统至电网之间主回路上的各个开关,即图1中的K11至K1n、K21至K2n、K1、K2及K3,均处于闭合状态,则判定储能系统处于正常运行状态。
然后判断储能系统是否需要进行绝缘检测,具体的,可以通过判断是否到达储能系统的绝缘检测定时,或者,判断是否接收到绝缘检测指令,来实现该判断;视其具体应用环境而定,此处不做具体限定,均在本申请的保护范围内。
完成上述两步判断之后,若储能系统处于正常运行状态且需要进行绝缘检测,则从步骤S101开始执行;若该储能系统处于热准备状态且需要进行绝缘检测,则从步骤S201开始执行;若该储能系统处于刚开机状态且需要进行绝缘检测,则从步骤S301开始执行。具体的:
(1)若储能系统处于正常运行状态且需要进行绝缘检测,则执行图2所示的以下步骤:
S101、禁止储能系统中各个电池簇的CMU进行绝缘检测。
储能系统中,各个CMU内均设置有相应的绝缘检测电路,PCS中设置有相应的绝缘检测单元,而BCP中无任何绝缘检测装置,所以当储能系统处于正常运行状态时,SMU指令各个CMU,控制各个电池簇中绝缘检测电路的投切开关分闸,使各个绝缘检测电路与相应电池簇中串联支路正负极之间的电气连接断开,即可实现对于各个CMU绝缘检测的禁止,此时储能系统中仅PCS的绝缘检测单元处于连接状态、可以进行绝缘检测,进而避免了多绝缘检测回路之间相互影响而导致检测不准的问题。
S102、控制储能系统中的PCS进行绝缘检测,判断储能系统是否无绝缘故障。
正常运行状态下的储能系统,其至电网之间主回路上的各个开关均处于闭合状态,即图1中的K11至K1n、K21至K2n、K1、K2及K3均闭合,所以此时PCS进行绝缘检测得到的检测结果是针对储能系统的全部器件的绝缘检测结果,该检测结果中包括各个电池簇、BCP及PCS的绝缘情况;若该检测结果为绝缘正常,则说明各个电池簇、BCP及PCS均无绝缘故障,返回步骤S101即可;若该检测结果为绝缘异常,则说明储能系统的各电池簇、BCP及PCS中至少有一个出现绝缘故障,需要执行步骤S103。
S103、控制各个电池簇中的开关分闸、各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断PCS和BCP是否均无绝缘故障。
当储能系统出现绝缘故障时,为保证安全性,系统不应当再继续运行,所以SMU指令各个CMU,控制各个电池簇中的开关分闸、系统退出正常运行状态;此时,各个CMU可以重新恢复绝缘检测工作,直接检测到的各个电池簇的绝缘情况。
其中,对于各个电池簇的绝缘检测判断过程具体可以是:SMU指令各个CMU,依次控制储能系统中各个CMU进行绝缘检测,每个CMU在绝缘检测之后将检测结果上报SMU,由SMU判断相应电池簇是否无绝缘故障,直至完成对全部CMU的绝缘检测和绝缘故障判断。
并且,各个电池簇中的开关分闸之后,BCP和PCS的直流侧失电,PCS内绝缘检测单元的输入端正负极无电压;此时,SMU可以指令PCS控制器进行电能的反向变换,进而为PCS内绝缘检测单元的输入端正负极供电,确保其绝缘检测功能的实现。其中,控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测的步骤,具体包括如图5所示的:
S401、控制PCS接收电网的电能,并进行电能反向变换、实现PCS直流侧电压由低到高变化的软启。
S402、在PCS直流侧电压达到任一预设电压值时,控制PCS进行绝缘检测,得到相应的检测结果。
各个预设电压值的取值可以视其具体情况而定,比如100V、200V、300V…软启最大电压,当到达其中的任意一个时,SMU通过发出指令,控制PCS控制器对PCS进行绝缘检测,得到相应的检测结果上报。若某一预设电压值下的检测结果为绝缘正常,则继续进行直流母线电压由低到高变化的软启以及相应的绝缘检测和故障判断;若某一预设电压值下的检测结果为绝缘异常,则停止软启,判定出现绝缘故障;若一直到软启最大电压下的检测结果均为绝缘正常,则判定无绝缘故障。
各个电池簇中的开关分闸之后,PCS控制器每次得到的检测结果均表征的是BCP和PCS的绝缘情况。若该检测结果为绝缘正常,则说明BCP和PCS均无绝缘故障,进一步说明了步骤S102得到的绝缘故障是电池簇出现的。而若该检测结果为绝缘异常,则说明PCS和BCP中的至少一个出现绝缘故障,执行步骤S104。
S104、控制PCS直流侧的开关分闸,并再次控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出PCS和BCP中出现绝缘故障的设备。
SMU先通过指令控制PCS直流侧的开关分闸,为进一步的绝缘故障定位提供判断基础;然后SMU再通过指令使PCS控制器再次通过图5所示的软启和绝缘检测过程,得到单独表征PCS绝缘情况的检测结果,也即该检测结果表征的是开关K2右侧的设备(即PCS内部)的绝缘情况。PCS控制器将该检测结果上报SMU,若该检测结果为绝缘正常,则说明BCP出现绝缘故障;若该检测结果为绝缘异常,则说明PCS出现绝缘故障。
实际应用中,若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则还可以同时生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;并且,在确定出PCS和BCP中出现绝缘故障的设备之后,也还可以生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。该设备绝缘故障报警信息中包括故障设备的信息,SMU将该设备绝缘故障报警信息上报之后,可以使运维人员得知储能系统绝缘故障的具体定位,进而实现维修或者更换。
需要说明的是,假若PCS和BCP均出现绝缘故障,则步骤S104之后将会判断得到PCS出现绝缘故障,经过信息上报、维修之后,系统再次上电,重新执行到步骤S104时,将会得到BCP出现绝缘故障的检测结果,进而实现对于储能系统全部设备的绝缘检测。
(2)若该储能系统处于热准备状态且需要进行绝缘检测,则执行图3所示的以下步骤:
S201、控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断PCS和BCP是否均无绝缘故障。
具体的,对于各个CMU的绝缘检测,可以由SMU指令控制同时执行,或者依次执行;对于出现绝缘故障的电池簇,SMU将会根据其CMU的检测结果断开其绝缘检测电路与其串联支路正负极之间的电气连接,即禁止其开关闭合,进而禁止其投入运行。
若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则执行步骤S202。
S202、禁止相应电池簇的开关合闸。
若PCS和BCP中的至少一个出现绝缘故障,则执行步骤S203。
S203、控制PCS直流侧的开关分闸,并再次控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出PCS和BCP中出现绝缘故障的设备。
实际应用中,若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则还可以同时生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;并且,在确定出PCS和BCP中出现绝缘故障的设备之后,也还可以生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
(3)若该储能系统处于刚开机状态且需要进行绝缘检测,则执行图4所示的执行以下步骤:
S301、控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并且,控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断PCS和BCP是否均无绝缘故障。
若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则执行步骤S302。
S302、禁止相应电池簇的开关合闸。
若PCS和BCP中的至少一个出现绝缘故障,则执行步骤S303。
S303、控制PCS直流侧的开关分闸,并再次控制PCS通过电网建立直流侧电压、进行绝缘检测,确定出PCS和BCP中出现绝缘故障的设备。
若出现绝缘故障,则执行步骤S304。
S304、生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
实际应用中,可以通过判断储能系统是否满足开机绝缘检测要求,来判断储能系统是否处于刚开机状态且需要进行绝缘检测;该开机绝缘检测要求可以是储能系统已进行开机自检,也可以是储能系统未进行开机自检,但接收到绝缘检测指令,并已控制储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于断开状态;只要是储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于断开状态,则可判定储能系统处于刚开机运行状态且需要进行绝缘检测。
具体的,判断储能系统是否满足开机绝缘检测要求的过程如图6所示,包括:
S501、判断储能系统是否已进行开机自检。
若储能系统已进行开机自检,则储能系统至电网之间主回路上的各个开关,即图1中的K11至K1n、K21至K2n、K1、K2及K3,均处于断开状态,可以判定储能系统满足开机绝缘检测要求,进而可以执行步骤S301。而若储能系统未进行开机自检,说明储能系统处于停机状态,则需要执行步骤S502。
S502、判断是否接收到绝缘检测指令。
若SMU接收到绝缘检测指令,则执行步骤S503。
S503、控制储能系统至电网之间主回路上的各个开关均断开。
步骤S503具体通过SMU直接或间接来实现,之后即可判定储能系统满足开机绝缘检测要求,进而也可以执行步骤S301。
本实施例提供的该绝缘检测方法,将绝缘检测分为三级,使电池簇、BCP和PCS都存在单独的绝缘检测功能;通过上述原理实现分级绝缘检测,能够有效精准的定位到具体设备的绝缘状况、实现对于储能系统绝缘故障的在线定位功能。并且,上述三级绝缘检测相互独立,在储能系统正常运行时仅保持PCS这一级绝缘检测功能,其余的绝缘检测回路均从系统中切出,独立于储能系统,进而能够避免多绝缘检测回路之间相互影响而导致检测不准的问题。
值得说明的是,上述三种情况下的绝缘检测过程中,图2中步骤S103和S104、图3中步骤S201和S203以及图4中步骤S301和S302,其中的控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测的步骤,均包括如图5所示的:
S401、控制PCS接收电网的电能,并进行电能反向变换、实现PCS直流侧电压由低到高变化的软启。
S402、在PCS直流侧电压达到任一预设电压值时,控制PCS进行绝缘检测,得到相应的检测结果。
本实施例提供的该绝缘检测方法,利用PCS软启动建立的直流母线电压由低到高逐渐变化,并动态检测直流母线正负极的对地绝缘阻抗,在高电压对电路形成破坏之前,识别绝缘薄弱点,提高系统安全性。
本发明另一实施例还提供了一种储能系统,如图1所示,该储能系统具体包括:BCP、PCS和多个并联连接的电池簇(如图1中所示的BC1,…,BCn);其中:
电池簇中包括:多个电池串联而成的串联支路,分别设置于串联支路两端(包括图1中所示的正极B+和负极B-)的两个开关(如图1所示K11和K21,…,K1n和K2n中的任意一对),输入端与串联支路两端相连的绝缘检测电路,以及,输入端与绝缘检测电路的输出端相连的CMU(如图1所示CMU1,…,CMUn中对应的一个);CMU的输出端与设置于串联支路两端的两个开关的控制端相连;实际应用中,各个电池还分别配置有BMU(Battery ManagementUnit,电池管理单元),与该CMU通信连接。
BCP中包括:设置于BCP正负极支路上的两个开关(共同以图1中的K1进行展示),以及,输出端与设置于BCP正负极支路上的两个开关的控制端相连的SMU。
PCS中包括:绝缘检测单元(图1中未展示),主功率回路,设置于主功率回路直流侧的两个开关(共同以图1中的K2进行展示),设置于主功率回路交流侧的至少两个开关(共同以图1中的K3进行展示),与上述至少两个开关分别并联连接的软启支路,以及,PCS控制器。实际应用中,若该PCS交流侧与三相电网相连,则其交流侧开关K3包括分别设置于三相支路上的三个开关;若该PCS交流侧与单相电网相连,则其交流侧开关K3包括分别设置于火线支路和零线支路上的两个开关。并且,该软启支路包括串联连接的一个限流电阻(如图1中所示的RS1、RS2或RS3)和一个开关(如图1所示K4中对应的一个)。PCS控制器的输出端分别与PCS中各个开关的控制端及主功率回路中各个开关管的控制端相连。
该绝缘检测单元的输入端与主功率回路及开关K2之间的连接点对应相连;该绝缘检测单元受控于PCS控制器,即其控制端与PCS控制器的另一输出端相连,而其输出端与PCS控制器的输入端相连。
该SMU分别与各个CMU和PCS控制器通信连接,且SMU用于执行上述任一实施例所述的绝缘检测方法。该绝缘检测方法参见上述实施例即可,此处不再一一赘述。
如图7所示,该绝缘检测单元包括:第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一开关KS1、第二开关KS2、第三开关KS3及电压采样电路(图中未示出);其中:
第一电阻R1和第一开关KS1串联连接,串联的一端作为绝缘检测单元的输入端正极,串联的另一端分别与第二电阻R2的一端、第二开关KS2的一端及第三电阻R3的一端相连;
第二电阻R2的另一端和第二开关KS2的另一端相连,连接点作为绝缘检测单元的输入端负极;
电压采样电路的输入端与绝缘检测单元的输入端负极相连;
电压采样电路的输出端作为绝缘检测单元的输出端;
第三电阻R3的另一端通过第三开关KS3接地;
第一开关KS1的控制端、第二开关KS2的控制端及第三开关KS3的控制端为绝缘检测单元的控制端。
图7中的Rm表示直流母线正极的对地绝缘阻抗,Rn表示直流母线负极的对地绝缘阻抗;当不进行绝缘检测时,第一开关KS1、第二开关KS2及第三开关KS3均处于断开状态;进行绝缘检测时,第一开关KS1和第三开关KS3始终处于闭合状态,通过第二开关KS2闭合和断开两种状态的切换,分别采集直流母线负极对大地的电压V0、V1,计算公式如公1和公式2所示。
其中,V为直流母线电压的总电压。
因为非平衡桥中R1=R2=R3=R,所以因此,可以得到:
实际应用中,可以对检测结果中的上述两个绝缘阻抗值预设有相应的范围,处于相应的范围内则说明绝缘正常,而超过相应的范围则说明绝缘异常;该范围可以视其具体应用环境而定,此处不做限定,均在本申请的保护范围内。
本发明中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (12)

1.一种储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,包括在所述储能系统处于正常运行状态且所述储能系统需要进行绝缘检测时执行的:
禁止所述储能系统中各个电池簇的电池簇管理单元CMU进行绝缘检测;
控制所述储能系统中的储能变流器PCS进行绝缘检测,判断所述储能系统是否无绝缘故障;
若所述储能系统出现绝缘故障,则控制各个电池簇中的开关分闸、各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述储能系统中的直流汇流柜BCP是否均无绝缘故障;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备。
2.根据权利要求1所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,在判断各个电池簇是否均无绝缘故障之后,还包括:若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;
在确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备之后,还包括:生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
3.根据权利要求1所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,所述储能系统处于正常运行状态的判断依据是:所述储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于闭合状态。
4.根据权利要求1所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,还包括在所述储能系统处于热准备状态且所述储能系统需要进行绝缘检测时执行的:
控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述BCP是否均无绝缘故障;
若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则禁止相应电池簇的开关合闸;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备。
5.根据权利要求4所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,在判断各个电池簇是否均无绝缘故障之后,还包括:若各个电池簇中的至少一个出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息;
在确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备之后,还包括:生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
6.根据权利要求4所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,所述储能系统处于热准备状态的判断依据是:所述储能系统中各个电池簇均处于断开状态,且,所述BCP中的开关处于闭合状态。
7.根据权利要求1-6任一所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,控制所述PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,包括:
控制PCS接收电网的电能,并进行电能反向变换、实现PCS直流侧电压由低到高变化的软启;
在所述PCS直流侧电压达到任一预设电压值时,控制所述PCS进行绝缘检测,得到相应的检测结果。
8.根据权利要求1-6任一所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,所述储能系统需要进行绝缘检测的判断依据是:
到达所述储能系统的绝缘检测定时;
或者,
接收到绝缘检测指令。
9.根据权利要求1-6任一所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,还包括在所述储能系统满足开机绝缘检测要求时执行的:
控制各个CMU分别进行绝缘检测,判断各个电池簇是否均无绝缘故障;并且,控制PCS通过电网建立直流母线电压、进行绝缘检测,判断所述PCS和所述BCP是否均无绝缘故障;
若所述PCS和所述BCP中的至少一个出现绝缘故障,则控制所述PCS直流侧的开关分闸,并再次控制所述PCS通过电网建立直流侧电压、进行绝缘检测,确定出所述PCS和所述BCP中出现绝缘故障的设备;
若出现绝缘故障,则生成并输出相应的设备绝缘故障报警信息。
10.根据权利要求9所述的储能系统的绝缘检测方法,其特征在于,所述储能系统满足开机绝缘检测要求的判断依据是:
所述储能系统已进行开机自检;
或者,
所述储能系统未进行开机自检,但接收到绝缘检测指令,并已控制所述储能系统至电网之间主回路上的各个开关均处于断开状态。
11.一种储能系统,其特征在于,包括:BCP、PCS和多个并联连接的电池簇;其中:
所述电池簇中包括:多个电池串联而成的串联支路,分别设置于所述串联支路两端的两个开关,输入端与所述串联支路两端相连的绝缘检测电路,以及,输入端与所述绝缘检测电路的输出端相连的CMU;所述CMU的输出端与设置于所述串联支路两端的两个开关的控制端相连;
所述BCP中包括:设置于所述BCP正负极支路上的两个开关,以及,输出端与设置于所述BCP正负极支路上的两个开关的控制端相连的系统电池管理单元SMU;
所述PCS中包括:绝缘检测单元,主功率回路,设置于所述主功率回路直流侧的两个开关,设置于所述主功率回路交流侧的至少两个开关,与所述至少两个开关分别并联连接的软启支路,以及,PCS控制器;所述PCS控制器的输出端分别与所述PCS中各个开关的控制端及所述主功率回路中各个开关管的控制端相连;所述绝缘检测单元的输入端与所述主功率回路及所述主功率回路直流侧的两个开关之间的连接点对应相连,所述绝缘检测单元的输出端和控制端均与所述PCS控制器相连;
所述SMU分别与各个所述CMU和所述PCS控制器通信连接,且所述SMU用于执行如权利要求1-10任一所述的储能系统的绝缘检测方法。
12.根据权利要求11所述的储能系统,其特征在于,所述绝缘检测单元包括:第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一开关、第二开关、第三开关及电压采样电路;其中:
所述第一电阻和所述第一开关串联连接,串联的一端作为所述绝缘检测单元的输入端正极,串联的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第二开关的一端及所述第三电阻的一端相连;
所述第二电阻的另一端和所述第二开关的另一端相连,连接点作为所述绝缘检测单元的输入端负极;
所述电压采样电路的输入端与所述绝缘检测单元的输入端负极相连;
所述电压采样电路的输出端作为所述绝缘检测单元的输出端;
所述第三电阻的另一端通过所述第三开关接地;
所述第一开关的控制端、所述第二开关的控制端及所述第三开关的控制端为所述绝缘检测单元的控制端。
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