一种具有故障录波功能的储能变电站及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种具有故障录波功能的储能变电站及其应用方法，本发明专利技术的储能变电站包括电池模块、充放电模块、电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS和故障录波装置，电池管理系统BMS分别与各个电池模块的信号采集端相连，储能变流器管理系统PCS分别与各个充放电模块的控制端相连，故障录波装置分别与电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS相连，电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS均采用DL/T 860.81中GOOSE协议主动上送采集到的传感器数据给故障录波装置。本发明专利技术能够实时在线监测储能变电站中BMS单体电池的状态、PCS的电流电压、状态量信息，能够对海量单体电池等进行故障录波。行故障录波。行故障录波。

【技术实现步骤摘要】
一种具有故障录波功能的储能变电站及其应用方法


[0001]本专利技术属于储能变电站的故障录波
，具体涉及一种具有故障录波功能的储能变电站及其应用方法。

技术介绍

[0002]随着我国工业化的快速发展，整个社会对电能的需求迅速增加。与此同时，经济全球化的发展使得整个生态环境越来越差，能源危机越来越严重。为此，各国都在大力开发利用新能源，表现出光伏发电厂、风电场和核电站等新能源电力企业的数量不断增加、规模不断扩大。在当前新能源电力系统中，储能变电站的应用至关重要，而故障录波装置对对电力系统的优化和稳定运行起着至关重要的作用。随着储能变电站越来越多，在长期运行中不可避免会出现故障。故障发生后能正确分析事故原因并研究对策，同时可以正确清楚地了解系统的情况，及时处理事故非常重要。故障录波装置能全程记录储能站设备运行时通信网络中的数据，因此，故障录波装置在储能电网事故分析中也占有重要的地位。
[0003]储能变电站主要由电池、电池管理系统(BMS)、储能变流器系统(PCS)、BMS系统等组成。其中电池模组采用模块化设计，由若干电池串并联组成。每个电池模组配置一个电池管理单元，需要对单体电池的电压、温度等参数进行监测。传统的变电站故障录波装置一般地对模拟量、开量进行录波。传统的变电站的模拟量通道数量比较少，最大的变电站也就上百个模拟量与上个百个开关量通道。然而，对于储能变电站需要监测的电池组成千成上万；更大的储能站，甚至达十万级、百万级，采用传统的变电站故障录波装置进行录波，接线数量庞大繁杂，工程实现复杂，成本过高，无法应对储能变电站整站进行录波。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题：针对目前储能站中海量单体电池的故障录波存在的问题，提供一种具有故障录波功能的储能变电站及其应用方法，本专利技术能够实时在线监测储能变电站中BMS单体电池的状态、PCS的电流电压、状态量信息，能够对海量单体电池等进行故障录波。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种具有故障录波功能的储能变电站，包括电池模块、充放电模块、电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS和故障录波装置，所述电池模块通过充放电模块与电网相连，所述电池管理系统BMS分别与各个电池模块的信号采集端相连，所述储能变流器管理系统PCS分别与各个充放电模块的控制端相连，所述故障录波装置分别与电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS相连，所述电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS均采用DL/T860.81中GOOSE协议主动上送采集到的传感器数据给故障录波装置。
[0007]可选地，所述故障录波装置包括相互连接的主控处理器和FPGA芯片，所述FPGA芯片通过IO口模拟GMII分别与两个网络物理层芯片PHY连接形成两个光网口，且一个光网口与电池管理系统BMS相连，另一个光网口与储能变流器管理系统PCS相连。
[0008]可选地，所述主控处理器还连接有USB接口、电网口、键盘、LCD屏、触摸屏、内存、Flash、时钟芯片RTC、电源和晶振。
[0009]可选地，所述FPGA芯片还连接有电源、晶振、GPS芯片和串口芯片。
[0010]可选地，所述主控处理器和FPGA芯片两者具有公用的电源和晶振。
[0011]此外，本专利技术还提供一种前述具有故障录波功能的储能变电站的应用方法，包括：
[0012]S101，电池管理系统BMS采集电池模块中各单体电池的状态信息，储能变流器管理系统PCS采集变流器的状态信息；
[0013]S102，电池管理系统BMS将各单体电池的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置；储能变流器管理系统PCS将变流器的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置；
[0014]S103，故障录波装置接收GOOSE报文后，解析提取各单体电池的状态信息以及变流器的状态信息，并在各单体电池的状态信息触发预设的录波触发条件时对电池管理系统BMS发送的各单体电池的状态信息进行录波，在各储能变流器的状态信息触发预设的录波触发条件时对储能变流器管理系统PCS发送的各储能变流器的状态信息进行录波。
[0015]可选地，步骤S101中电池管理系统BMS采集电池模块中各单体电池的状态信息包括通过PT传感器获取各单体电池的电压，通过CT传感器获取各单体电池的电流，通过温度传感器获取各单体电池的温度，以及获取单体电池的故障告警信号。
[0016]可选地，步骤S101中储能变流器管理系统PCS采集变流器的状态信息包括通过传感器获取储能变流器管理系统PCS中的直流侧分支的电压、电流，交流侧的各相电压、电流、温度、机柜温度、运行状态，计算直流侧分支的功率，计算交流侧的各相有功功率、无功功率、功率因素、频率，日充电量、日放电量、累计充电量、累计放电量，获取储能变流器管理系统PCS中的故障告警信号。
[0017]可选地，步骤S102中电池管理系统BMS将各单体电池的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置包括：电池管理系统BMS将获取的单体电池的电压、电流和温度信息建模成GOOSE报文的控制块，以整数型或单精度浮点型通道表示，GOOSE上送数据的起始时间T0配置成N倍的时间T1，时间T1表示BMS系统的从控将采集到的数据上送的时间间隔；当BMS采集到电压、温度和电流中任意一项超过预先设置的阈值，则即刻将GOOSE报文的控制块采用GOOSE报文的形式并按GOOSE发送机制发送给故障录波装置；步骤S102中储能变流器管理系统PCS将变流器的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置包括：储能变流器管理系统PCS将获取的直流侧分支的电压、电流，交流侧的各相电压、电流、温度、机柜温度、运行状态，计算直流侧分支的功率，计算交流侧的各相有功功率、无功功率、功率因素、频率，日充电量、日放电量、累计充电量、累计放电量建模成GOOSE报文的控制块中，以整数型或单精度浮点型通道表示，GOOSE上送数据的起始时间T2配置成N倍的时间T3，时间T3表示储能变流器管理系统PCS的从控将采集到的数据上送的时间间隔；当储能变流器管理系统PCS采集到的任意一项数据超过设置阈值，则即刻将GOOSE报文的控制块采用GOOSE报文的形式并按GOOSE发送机制发送给故障录波装置。
[0018]可选地，步骤S103中的录波触发条件是指GOOSE报文中的GOOSE控制块包含故障告
警信号。
[0019]和现有技术相比，本专利技术主要具有下述优点：
[0020]1、本专利技术能够实现电池管理系统BMS的录波和储能变流器系统PCS的录波，该两种录波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有故障录波功能的储能变电站，其特征在于，包括电池模块、充放电模块、电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS和故障录波装置，所述电池模块通过充放电模块与电网相连，所述电池管理系统BMS分别与各个电池模块的信号采集端相连，所述储能变流器管理系统PCS分别与各个充放电模块的控制端相连，所述故障录波装置分别与电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS相连，所述电池管理系统BMS、储能变流器管理系统PCS均采用DL/T 860.81中GOOSE协议主动上送采集到的传感器数据给故障录波装置。2.根据权利要求1所述的具有故障录波功能的储能变电站，其特征在于，所述故障录波装置包括相互连接的主控处理器和FPGA芯片，所述FPGA芯片通过IO口模拟GMII分别与两个网络物理层芯片PHY连接形成两个光网口，且一个光网口与电池管理系统BMS相连，另一个光网口与储能变流器管理系统PCS相连。3.根据权利要求2所述的具有故障录波功能的储能变电站，其特征在于，所述主控处理器还连接有USB接口、电网口、键盘、LCD屏、触摸屏、内存、Flash、时钟芯片RTC、电源和晶振。4.根据权利要求3所述的具有故障录波功能的储能变电站，其特征在于，所述FPGA芯片还连接有电源、晶振、GPS芯片和串口芯片。5.根据权利要求4所述的具有故障录波功能的储能变电站，其特征在于，所述主控处理器和FPGA芯片两者具有公用的电源和晶振。6.一种权利要求1～5中任意一项所述的具有故障录波功能的储能变电站的应用方法，其特征在于，包括：S101，电池管理系统BMS采集电池模块中各单体电池的状态信息，储能变流器管理系统PCS采集变流器的状态信息；S102，电池管理系统BMS将各单体电池的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置；储能变流器管理系统PCS将变流器的状态信息采用DL/T 860.81中GOOSE协议打包建模为GOOSE报文的控制块，并采用GOOSE报文的形式发送给故障录波装置；S103，故障录波装置接收GOOSE报文后，解析提取各单体电池的状态信息以及变流器的状态信息，并在各单体电池的状态信息触发预设的录波触发条件时对电池管理系统BMS发送的各单体电池的状态信息进行录波，在各储能变流器的状态信息触发预设的录波触发条件时对储能变流器管理系统PCS发送的各储能变流器的状态信息进行录波。7.根据权利要求6所述的具有故障录波功能的储能变电站的应用方法，其特征在于，步骤S101中电池管理系统BMS采...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊尚峰，宋兴荣，刘永刚，龚禹生，吴晋波，刘海峰，张可人，张午寅，徐民，洪权，李理，余斌，杨文东，刘伟良，敖非，李振文，李辉，欧阳帆，梁文武，李刚，臧欣，蔡昱华，丁禹，刘志豪，刘智仁，肖遥遥，许立强，严亚兵，尹超勇，徐彪，肖豪龙，欧阳宗帅，龙雪梅，刘鸿基，姚程，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：