CN111555464A - 一种储能系统协调控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能系统协调控制器，包括：箱体、控制主板和液晶显示屏，所述控制主板设于所述箱体内部，所述液晶显示屏设于所述箱体外表面；所述控制主板包括CPU、采集模块和通讯模块，所述CPU与所述采集模块和通讯模块电性连接，所述采集模块用于通过电流/电压传感器检测电网数据，并将所述电网数据传输至所述CPU，所述通讯模块用于实现与上位机和储能变流器PCS之间通讯，所述CPU用于接收所述电网数据和上位机的指令并控制所述储能变流器PCS的功率分配。本发明通用灵活，具有很强的扩展能力，高性能、高可靠性、高抗干扰能力，支持数字化、网络化的接口，强大的通讯和数据采集、传输功能可以有效的对储能变流器PCS集中控制协调。
Description
技术领域
本发明属于电能储能系统领域，尤其涉及一种储能系统协调控制器。
背景技术
风电、太阳能等新能源的大规模开发利用是实现可持续发展、优化能源结构、改善环境质量的有效途径。然而，新能源发电的波动性、间歇性仍然是制约其大规模应用的主要因素。
在不断探索解决方法的研究中，大规模储能技术发展越来越迅速。电池储能系统具有负荷调节、配合新能源接入、提高电能质量、削峰填谷等功能。在新能源发电电源出口侧安装储能电站以平抑其功率波动，可以将新能源发电电源转化为可调度的电源，将有助于减少新能源发电的波动性对于电力系统的冲击。
近年来，大规模储能电站的建设逐步发展，出现了几十兆瓦甚至更大规模的储能电站。这些储能电站的储能变流器(PCS)数量通常达到几十台甚至几百台。同一电站内同时布置如此多的电池组和PCS，就出现了协调控制的问题。因此，需要一个控制装置将所有的PCS集中起来协调控制。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种储能系统协调控制器，不仅使得储能电站的整体性能特别是暂态性能得到改善和提升，还能控制各个PCS及电池组的充放电特性达到均衡状态。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种储能系统协调控制器，包括：箱体、控制主板和液晶显示屏，所述控制主板设于所述箱体内部，所述液晶显示屏设于所述箱体外表面；所述控制主板包括CPU、采集模块和通讯模块，所述CPU与所述采集模块和通讯模块电性连接，所述采集模块用于通过电流/电压传感器检测电网数据，并将所述电网数据传输至所述CPU，所述通讯模块用于实现与上位机和储能变流器PCS之间通讯，所述CPU用于接收所述电网数据和上位机的指令并控制所述储能变流器PCS的功率分配；
所述采集模块还包括A/D转换器和数字信号处理芯片DSP，所述A/D转换器的输入端与所述电流/电压传感器输出端连接，所述A/D转换器的输出端与所述数字信号处理芯片DSP连接，所述数字信号处理芯片DSP与所述CPU信号连接，所述数字信号处理芯片DSP的输出端连接出口继电器。
优选地，所述数字信号处理芯片DSP连接有光隔装置。
本优化方案所带来的优化效果是大大提高了本协调控制器的抗干扰性能。
优选地，所述通讯模块采用IEC103/IEC61850电力通讯规约，通过网口或者光纤通讯实现与所述上位机通讯；所述通讯模块基于高速光纤通讯的高速主机间通讯协议实现与所述储能变流器PCS之间的通讯。
优选地，所述控制主板还包括自检模块，所述自检模块用于按照一定自检周期对所述采集模块和通讯模块进行检测，并在所述采集模块和通讯模块运行异常时发送运行异常警告至所述CPU。
更优选地，所述自检周期小于1ms。
更优选地，所述控制主板还包括数据存储模块，所述数据存储模块能连续记录设备运行异常时故障前和故障后一段时间内的故障数据信号。
本优化方案所带来的优化效果是区别与现有的只能记录故障后一段时间内的故障数据信号而言，具有更准确的故障追踪功能。
更优选地，所述故障数据信号存放于所述上位机中，所述故障数据信号的文件格式为标准的COMTRADE格式。
优选地，所述箱体外表面还设有固定机构、指示灯、按键和开关，所述固定机构用于固定安装所述协调控制器，所述指示灯用于指示运行状态，所述按键用于操作所述协调控制器，所述开关用于开启和关闭所述协调控制器。
优选地，所述通讯模块包括MOM插件，所述MOM插件设有通信接口、打印接口和对时接口；所述采集模块包括开关量输入插件、开关量输出插件、温度模拟量采样插件、直流采样插件、交流采样插件和DSP插件；所述MOM插件、开关量输入插件、开关量输出插件、温度模拟量采样插件、直流采样插件、交流采样插件和DSP插件通过插件固定装置固定在所述箱体外表面。
更优选地，所述箱体后面板设有电源插件和接地端子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述的一种储能系统协调控制器通用灵活，具有很强的扩展能力，高性能、高可靠性、高抗干扰能力，支持数字化、网络化的接口，强大的通讯和数据采集、传输功能可以有效的对储能变流器PCS集中控制协调。
2、本发明所述的一种储能系统协调控制器的通讯模块采用IEC103/IEC61850电力通讯规约，通过网口或者光纤通讯实现与上位机通讯，基于高速光纤通讯的高速主机间通讯协议实现与储能变流器PCS之间的通讯，可与储能变流器PCS 24配合使用，可以在并网运行模式下实现包括：有功功率跟踪、削峰填谷、计划曲线、调频、调压、平抑波动、逆功率控制等功能。
附图说明
图1是本发明所述的一种储能系统协调控制器的结构示意图。
图2是本发明所述的一种储能系统协调控制器外观结构示意图。
图3是本发明所述的一种储能系统协调控制器另一外观结构示意图。
图4是本发明所述的MOM插件正视图。
图5是本发明所述的开关量输入插件正视图。
图6是本发明所述的开关量输出插件正视图。
图7是本发明所述的温度模拟量采样插件正视图。
图8是本发明所述的直流采样插件正视图。
图9是本发明所述的交流采样插件正视图。
图10是本发明所述的DSP插件正视图。
图11是本发明所述的电源插件正视图。
图12是本发明所述的电源插件输出点示意图。
其中，1、箱体；2、液晶显示屏；3、CPU；4、电流/电压传感器；5、A/D转换器；6、数字信号处理芯片DSP；7、出口继电器；8、光隔装置；9、固定机构；10、指示灯；11、按键；12、开关；13、MOM插件；14、开关量输入插件；15、开关量输出插件；16、温度模拟量采样插件；17、直流采样插件；18、交流采样插件；19、DSP插件；20、插件固定装置；21、电源插件；22、接地端子；23、上位机；24、储能变流器PCS。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例
在本发明的描述中，有必要理解的是，“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，目标仅为便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种储能系统协调控制器，包括：箱体1、控制主板和液晶显示屏2，控制主板设于箱体1内部，液晶显示屏2设于箱体1外表面；控制主板包括CPU 3、采集模块和通讯模块，采集模块用于通过电流/电压传感器4检测电网数据，并将电网数据传输至CPU 3，通讯模块用于实现与上位机23和储能变流器PCS 24之间通讯，CPU 3用于接收电网数据和上位机23的指令并控制储能变流器PCS 24的功率分配。
本实施例中，液晶显示屏2为高性能超大液晶面板，背光柔和，装置显示内容丰富，界面友好。液晶显示屏2像素数为320×240，以16×16的汉字为例，总共可显示15行×20列汉字。
采集模块还包括A/D转换器5和数字信号处理芯片DSP 6，A/D转换器5的输入端与电流/电压传感器4输出端连接，A/D转换器5的输出端与数字信号处理芯片DSP 6连接，数字信号处理芯片DSP 6与CPU 3信号连接，数字信号处理芯片DSP 6的输出端连接出口继电器7。
数字信号处理芯片DSP 6连接有光隔装置8，本实施例中采用光电隔离开入设计，原理是基于光电耦合器，是消除“地干扰”(指通过装置接地线连接形成的电磁干扰)途径的抗干扰方法。光电耦合器件实现电-光-电的隔离，能有效地破坏干扰源进入，可靠实现信号隔离，并易构成各种功能状态。
通讯模块采用IEC103/IEC61850电力通讯规约，通过网口或者光纤通讯实现与上位机23通讯。通讯模块基于高速光纤通讯的高速主机间通讯协议实现与储能变流器PCS 24之间的通讯，本协调控制器与储能变流器PCS 24配合使用，可以在并网运行模式下实现包括：有功功率跟踪、削峰填谷、计划曲线、调频、调压、平抑波动、逆功率控制等功能。
控制主板还包括自检模块，自检模块用于按照一定自检周期对采集模块和通讯模块进行检测，并在采集模块和通讯模块运行异常时发送运行异常警告至CPU3，自检周期小于1ms。控制主板还包括数据存储模块，数据存储模块能连续记录设备运行异常时故障前和故障后一段时间内的故障数据信号。故障数据信号存放于上位机23中，故障数据信号的文件格式为标准的COMTRADE格式。
箱体1外表面还设有固定机构9、指示灯10、按键11和开关12，固定机构9用于固定安装本协调控制器，指示灯10用于指示运行状态，按键11用于操作本协调控制器，开关12用于开启和关闭本协调控制器。
通讯模块包括MOM插件13，MOM插件13设有通信接口、打印接口和对时接口。采集模块包括开关量输入插件14、开关量输出插件15、温度模拟量采样插件16、直流采样插件17、交流采样插件18和DSP插件19。MOM插件13、开关量输入插件14、开关量输出插件15、温度模拟量采样插件16、直流采样插件17、交流采样插件18和DSP插件19通过插件固定装置20固定在箱体1外表面。现具体说明如下：
MOM插件13由高性能的嵌入式处理器、存储器、以太网控制器及其他外设组成。实现对整个装置的管理、人机界面、通信和录波等功能。MOM插件13上包括通信接口、打印接口和对时接口，通信接口采用用于与上位机23通讯的RS-485接口，对时接口采用用于与时钟同步的RS-485接口，打印接口采用用于与打印装置连接的RS-232接口。本实施例中选用的MON插件型号为JD2101F。
开关量输入插件14采用JD2504D型号，总共可以采集18路开入信号，并将所有的开入信号通过CAN总线传送给相应的数字信号处理芯片DSP 6。
开关量输出插件15采用JD2521C型号，总共可以提供11路开出信号，用于断路器、接触器等可控元件的控制。
温度模拟量采样插件16采用JD2410型号，用于温度的采样。每块温度模拟量采样插件16可采集6路温度信号。
直流采样插件17采用JD2415D和JD2415AL型号，JD2415D和JD2415AL型号插件均可用于直流模拟量的采样，其中JD2415D前三路为电压通道，后三路为电流通道；JD2415AL六路均为电压通道。交流采样插件18采用JD2401型号。
DSP插件19由高性能的数字信号处理器、光纤接口、同步采样的16位高精度ADC以及其他外设组成。插件完成模拟量数据采集功能、并网发电控制、保护逻辑计算和跳闸出口等功能。本实施例中选用的MON插件型号为JD2116A，前6路分别为6路IGBT驱动信号，第7路为备用。
箱体1后面板设有电源插件21和接地端子22，电源插件21可选用JD2301E型号，输入电源的额定电压为220V和110V自适应。同时适用于220V交流供电。在箱体1后面板上设有一个接地端子22，可以通过扁平铜绞线接地。当电源模块可靠紧密地通过电源插件21插入装置机箱时，接地端子22和箱体1金属外壳相连接。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种储能系统协调控制器，其特征在于，包括：箱体、控制主板和液晶显示屏，所述控制主板设于所述箱体内部，所述液晶显示屏设于所述箱体外表面；所述控制主板包括CPU、采集模块和通讯模块，所述CPU与所述采集模块和通讯模块电性连接，所述采集模块用于通过电流/电压传感器检测电网数据，并将所述电网数据传输至所述CPU，所述通讯模块用于实现与上位机和储能变流器PCS之间通讯，所述CPU用于接收所述电网数据和上位机的指令并控制所述储能变流器PCS的功率分配；
所述采集模块还包括A/D转换器和数字信号处理芯片DSP，所述A/D转换器的输入端与所述电流/电压传感器输出端连接，所述A/D转换器的输出端与所述数字信号处理芯片DSP连接，所述数字信号处理芯片DSP与所述CPU信号连接，所述数字信号处理芯片DSP的输出端连接出口继电器。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述数字信号处理芯片DSP连接有光隔装置。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述通讯模块采用IEC103/IEC61850电力通讯规约，通过网口或者光纤通讯实现与所述上位机通讯；所述通讯模块基于高速光纤通讯的高速主机间通讯协议实现与所述储能变流器PCS之间的通讯。
4.根据权利要求1所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述控制主板还包括自检模块，所述自检模块用于按照一定自检周期对所述采集模块和通讯模块进行检测，并在所述采集模块和通讯模块运行异常时发送运行异常警告至所述CPU。
5.根据权利要求4所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述自检周期小于1ms。
6.根据权利要求4所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述控制主板还包括数据存储模块，所述数据存储模块能连续记录设备运行异常时故障前和故障后一段时间内的故障数据信号。
7.根据权利要求6所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述故障数据信号存放于所述上位机中，所述故障数据信号的文件格式为标准的COMTRADE格式。
8.根据权利要求1所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述箱体外表面还设有固定机构、指示灯、按键和开关，所述固定机构用于固定安装所述协调控制器，所述指示灯用于指示运行状态，所述按键用于操作所述协调控制器，所述开关用于开启和关闭所述协调控制器。
9.根据权利要求1所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述通讯模块包括MOM插件，所述MOM插件设有通信接口、打印接口和对时接口；所述采集模块包括开关量输入插件、开关量输出插件、温度模拟量采样插件、直流采样插件、交流采样插件和DSP插件；所述MOM插件、开关量输入插件、开关量输出插件、温度模拟量采样插件、直流采样插件、交流采样插件和DSP插件通过插件固定装置固定在所述箱体外表面。
10.根据权利要求9所述的一种储能系统协调控制器，其特征在于，所述箱体后面板设有电源插件和接地端子。
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