一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括站級(jí)監(jiān)控機(jī)和至少兩臺(tái)儲(chǔ)能裝置，每個(gè)儲(chǔ)能裝置均包括控制器、變壓器和電池管理單元，控制器與電池管理單元通訊連接，變壓器用于通過交流母線連接電網(wǎng)，其中一臺(tái)儲(chǔ)能裝置的控制器為所述站級(jí)監(jiān)控機(jī)選定的主控制器，其余的為從控制器，所述主控制器和各從控制器均通過以太網(wǎng)接口與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接，所述主控制器通過協(xié)調(diào)控制總線、啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口和光同步信號(hào)接口與各從控制器連接，所述主控制器連接有負(fù)載功率采樣回路。解決現(xiàn)有儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)工作過程不可靠的問題。
【專利說明】一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)屬于科技前沿技術(shù)，目前只有日本、美國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家開展本項(xiàng)技術(shù)研究，并取得了一定研究成果，但是多項(xiàng)技術(shù)瓶頸尚未得到突破，儲(chǔ)能行業(yè)也未達(dá)到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。國內(nèi)有部分高校、科研院所及設(shè)備廠商也開始進(jìn)行大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的相關(guān)研究，目前大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)中的大功率儲(chǔ)能裝置雙向變流器研制技術(shù)、控制保護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研究尚不成熟，主要存在以下幾個(gè)突出問題:
[0003]I)雙模式儲(chǔ)能裝置多機(jī)并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于每組裝置所帶儲(chǔ)能電池組的S0C、電池組電壓等指標(biāo)的差異，其控制系統(tǒng)需根據(jù)裝置所帶電池組的工作狀態(tài)的差異，自適應(yīng)的完成控制系統(tǒng)對多機(jī)并聯(lián)儲(chǔ)能裝置的功率分配；
[0004]2)雙模式儲(chǔ)能裝置多機(jī)并聯(lián)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在大功率負(fù)載投切時(shí)不能實(shí)現(xiàn)良好的均流運(yùn)行；
[0005]3)由于儲(chǔ)能裝置所帶的電池組BMS信息量大，造成儲(chǔ)能裝置應(yīng)對系統(tǒng)遙調(diào)的響應(yīng)時(shí)間長，因此儲(chǔ)能裝置目前的通信組網(wǎng)方式不能完全滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求。
[0006]目前儲(chǔ)能裝置多機(jī)并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，其控制系統(tǒng)還不能根據(jù)裝置所帶電池組的工作狀態(tài)的差異，自適應(yīng)的完成控制系統(tǒng)對多機(jī)并聯(lián)儲(chǔ)能裝置的功率分配，且在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，所有儲(chǔ)能裝置不能同時(shí)離網(wǎng)運(yùn)行，只能其中一臺(tái)儲(chǔ)能裝置做離網(wǎng)運(yùn)行，其他儲(chǔ)能裝置以并網(wǎng)模式運(yùn)行，因此抗負(fù)載擾動(dòng)能力差，而且無法實(shí)現(xiàn)所帶電池組的均流功能。
[0007]雙模式儲(chǔ)能裝置是一種同時(shí)支持并網(wǎng)、離網(wǎng)運(yùn)行的儲(chǔ)能裝置；多機(jī)并聯(lián)是指多臺(tái)儲(chǔ)能變流器按一種約束條件同時(shí)運(yùn)行。
[0008]申請?zhí)枮?01210074223.3的一篇名稱為《一種并聯(lián)充放電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)》，公開了一種并聯(lián)充放電功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括上位機(jī)、集中控制單元和N個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)均包括隔離變壓器、雙向交直流變流器、雙向直流變流器、電池組和控制器，上位機(jī)通過通訊電纜與集中控制單元連接，集中控制單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)和光纖分別與各子系統(tǒng)的控制器通訊。該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多子系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行、并聯(lián)離網(wǎng)運(yùn)行及這兩種工況間的無縫切換，該系統(tǒng)適用于采用大容量電池組的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可以通過向各子系統(tǒng)發(fā)布同步信號(hào)，控制各子系統(tǒng)同時(shí)并網(wǎng)、離網(wǎng)，且能自適應(yīng)地完成各子系統(tǒng)的功率分配，但是該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)工作時(shí)，一旦集中控制單元發(fā)生故障，該功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將無法正常工作，工作過程不可靠。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的是提供一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)工作過程不可靠的問題。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是:一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，包括站級(jí)監(jiān)控機(jī)和至少兩臺(tái)儲(chǔ)能裝置，每個(gè)儲(chǔ)能裝置均包括控制器、變壓器和電池管理單元，控制器與電池管理單元通訊連接，變壓器用于通過交流母線連接電網(wǎng)，其中一臺(tái)儲(chǔ)能裝置的控制器為所述站級(jí)監(jiān)控機(jī)選定的主控制器，其余的為從控制器，所述主控制器和各從控制器均通過以太網(wǎng)接口與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接，所述主控制器通過協(xié)調(diào)控制總線、啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口和光同步信號(hào)接口與各從控制器連接，所述主控制器連接有負(fù)載功率采樣回路。
[0011]各所述從控制器均連接有負(fù)載功率采樣回路，所述負(fù)載功率采樣回路只在所述從控制器被站級(jí)監(jiān)控機(jī)選為主控制器時(shí)有效。 [0012]所述主控制器和從控制器與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接的以太網(wǎng)接口為IEC61850通信協(xié)議。
[0013]本實(shí)用新型達(dá)到的有益效果:本實(shí)用新型的儲(chǔ)能裝置采用主從控制方式，主控制器只有一臺(tái)，由站級(jí)監(jiān)控機(jī)選定，主控制器和各從控制器通過協(xié)調(diào)控制總線、光同步信號(hào)接口和啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口連接，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，若主控制器發(fā)生故障，則站級(jí)監(jiān)控機(jī)可以重新選定一臺(tái)控制器作為主控制器，不會(huì)因?yàn)橐慌_(tái)主控制器故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的工作，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)包括1#儲(chǔ)能裝置、2#儲(chǔ)能裝置、……、N#儲(chǔ)能裝置和站級(jí)監(jiān)控機(jī)，各儲(chǔ)能裝置結(jié)構(gòu)相同，均包括隔離變壓器、變流器、電池組、電池組BMS和控制器，各儲(chǔ)能裝置中的隔離變壓器連接在交流母線上，交流母線通過并網(wǎng)開關(guān)連接至電網(wǎng)，各儲(chǔ)能裝置中的控制器均設(shè)有光同步信號(hào)接口、啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口、與電池組BMS通訊連接的通信接口、與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接的通信接口和負(fù)載功率采樣回路，站級(jí)監(jiān)控機(jī)從各儲(chǔ)能裝置的控制器中，選定一個(gè)作為主控制器，其余的為從控制器，主控制器通過協(xié)調(diào)控制總線與各從控制器通訊連接，當(dāng)設(shè)定的主控制器發(fā)生故障時(shí)，從其余的控制器中重新設(shè)定一個(gè)控制器作為主控制器。
[0017]光同步信號(hào)接口用于在系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由主控制器向各從控制器輸出同步信號(hào)，啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口主要用于在系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，完成主控制器對各從控制器的啟動(dòng)、停機(jī)、復(fù)位控制，負(fù)載功率采樣回路在設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為主控制器時(shí)有效，用于在系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，采集總負(fù)荷的電壓及電流信號(hào)，并作為多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)均流控制的輸入。
[0018]儲(chǔ)能裝置與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通信接口采用以太網(wǎng)IEC61850通信協(xié)議，主要完成儲(chǔ)能裝置與站級(jí)監(jiān)控機(jī)的四遙功能，當(dāng)設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為主控制器時(shí)，站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的遙控遙調(diào)命令對該儲(chǔ)能裝置有效；當(dāng)設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為從控制器時(shí)，站級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的遙控遙調(diào)命令對該儲(chǔ)能裝置無效。
[0019]各儲(chǔ)能裝置的控制器與電池組BMS通信接口傳輸電池組信息，再通過儲(chǔ)能裝置與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通信接口上傳至站級(jí)監(jiān)控機(jī)。
[0020]各儲(chǔ)能裝置的控制器間的協(xié)調(diào)控制總線主要傳輸負(fù)載總有功、無功功率，以及各個(gè)儲(chǔ)能裝置輸出的有功、無功功率和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)。
[0021]該多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)的具體工作原理如下:
[0022](I)當(dāng)設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為主控制器，且系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載功率采樣回路和光同步信號(hào)接口無效。
[0023](2)當(dāng)設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為主控制器，且系統(tǒng)在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，負(fù)載功率采樣回路采集總負(fù)荷的電壓及電流信號(hào)，并作為多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)均流控制的輸入，并當(dāng)主控制器接收到站級(jí)監(jiān)控機(jī)下發(fā)的命令后，主控制器通過光同步信號(hào)接口向各從控制器輸出同步信號(hào)，并根據(jù)站級(jí)監(jiān)控機(jī)的命令相應(yīng)地控制各從控制器同步工作:a.當(dāng)主控制器接收到站級(jí)監(jiān)控機(jī)下發(fā)的啟動(dòng)信號(hào)后，主控制器通過啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口給從控制器發(fā)送高電平(有光)進(jìn)行多機(jī)并聯(lián)啟動(dòng)邏輯控制；b.當(dāng)主控制器接收到系統(tǒng)下發(fā)停機(jī)信號(hào)后，主控制器通過啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口給從控制器發(fā)送低電平(無光)進(jìn)行多機(jī)并聯(lián)停機(jī)邏輯控制當(dāng)主控制器接收到系統(tǒng)下發(fā)復(fù)位信號(hào)后，主控制器通過啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口給從控制器發(fā)送5MHz脈沖信號(hào)進(jìn)行多機(jī)并聯(lián)復(fù)位邏輯控制。當(dāng)其中一臺(tái)變流器故障后，如果啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口一直為高電平狀態(tài)，則故障變流器經(jīng)過邏輯判斷后再次投入運(yùn)行。
[0024](3)當(dāng)設(shè)定儲(chǔ)能裝置的控制器為從控制器時(shí)，負(fù)載功率采樣回路無效，各從控制器的光同步信號(hào)接口用于接收主控制器下發(fā)的同步信號(hào)脈沖；啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口用于接收主控制器下發(fā)的啟動(dòng)、停機(jī)、復(fù)位命令。
[0025](4)多臺(tái)儲(chǔ)能裝置并聯(lián)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，若設(shè)定的儲(chǔ)能裝置主控制器接收到站級(jí)監(jiān)控機(jī)下發(fā)的有功功率指令后，主控制器通過判斷各從控制器運(yùn)行狀態(tài)、各儲(chǔ)能裝置的電池組SOC狀態(tài)，主控制器按各儲(chǔ)能裝置電池組的SOC比例分配有功功率給各從控制器，當(dāng)其中某一臺(tái)從控制器故障或處于停機(jī)、待機(jī)狀態(tài)時(shí)，該從控制器不參與功率分配。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，包括站級(jí)監(jiān)控機(jī)和至少兩臺(tái)儲(chǔ)能裝置，每個(gè)儲(chǔ)能裝置均包括控制器、變壓器和電池管理單元，控制器與電池管理單元通訊連接，變壓器用于通過交流母線連接電網(wǎng)，其特征在于，其中一臺(tái)儲(chǔ)能裝置的控制器為所述站級(jí)監(jiān)控機(jī)選定的主控制器，其余的為從控制器，所述主控制器和各從控制器均通過以太網(wǎng)接口與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接，所述主控制器通過協(xié)調(diào)控制總線、啟動(dòng)停機(jī)信號(hào)接口和光同步信號(hào)接口與各從控制器連接，所述主控制器連接有負(fù)載功率采樣回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，其特征在于，各所述從控制器均連接有負(fù)載功率采樣回路，所述負(fù)載功率采樣回路只在所述從控制器被站級(jí)監(jiān)控機(jī)選為主控制器時(shí)有效。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模式儲(chǔ)能裝置的多機(jī)并聯(lián)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控制器和從控制器與站級(jí)監(jiān)控機(jī)通訊連接的以太網(wǎng)接口為IEC61850通信協(xié)議。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK203398797SQ201320352150
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月19日
【發(fā)明者】曹智慧, 張建興, 萬里強(qiáng), 李正力, 韓海倫, 孫學(xué)武 申請人:許繼電氣股份有限公司, 許繼電源有限公司