[發明專利]具有故障檢測和自動重組功能的儲能裝置及重組方法

有效

• 申請號: 201010197325.5
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101895155A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 張強;趙凱岐;劉政宇;張文義;張敬南;程鵬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00;H02J9/06;H02H3/06
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1.一種具有故障檢測和自動重組功能的儲能裝置，主要由m×n個結構相同的模塊化儲能單元、備用儲能單元、第一輸出母線、第二輸出母線、第一重組母線、第二重組母線、中央處理器、人機對話裝置、數據總線、控制總線構成；其特征是：

單個模塊化儲能單元結構為：第一輸出線(O1)與第一單刀雙擲開關(K1)的動觸點連接在一起，第一單刀雙擲開關(K1)的常開觸點引出第一重組連接線(B1)，第一單刀雙擲開關(K1)的常閉觸點與儲能元件(S1)的一端接在一起，同時第一單刀雙擲開關(K1)的常閉觸點引出第一電壓檢測線(A1)，儲能元件(S1)的另一端與第二單刀雙擲開關(K2)的常閉觸點一起，同時第二單刀雙擲開關(K2)引出第二電壓檢測線(A2)，第二單刀雙擲開關(K2)的常開觸點引出第二重組連接線(B2)，第二單刀雙擲開關(K2)的動觸點與第二輸出線(O2)接在一起；

備用儲能單元結構為：備用儲能元件(SB1)的兩端分別與第一備用單刀雙擲開關(KB1)和第二備用單刀雙擲開關(KB2)的中間觸點接在一起，第一備用單刀雙擲開關(KB1)的中間觸點引出第一備用電壓檢測線(AB1)，第一備用單刀雙擲開關(KB1)的常開觸點引出第一備用連接線(BB1)，第一備用單刀雙擲開關(KB1)的常閉觸點和第二備用單刀雙擲開關(KB2)的常閉觸點分別接至充放電電路(C1)的兩端，第二備用單刀雙擲開關(KB2)的常開觸點引出第二備用連接線(BB2)，第二備用單刀雙擲開關(KB2)的中間觸點引出第二備用電壓檢測線(AB2)；

由m×n個儲能單元排列成點陣結構，m、n為自然數，包含有n個結構完全相同的并聯支路，即有n列并聯支路，每一列中包含有m個儲能單元，這m個儲能單元通過各自的第一輸出線(O1)和第二輸出線(O2)首尾依次相連串接在一起，即有m行儲能單元；每一列并聯支路的連接方式完全相同且表述為：位于列首即第1行的儲能單元的第一輸出線(O1)連接至第一輸出母線(Bout1)，位于列尾即第m行的儲能單元的第二輸出線(O2)連接至第二輸出母線(Bout2)，每一個儲能單元的第一電壓檢測線(A1)和第二電壓檢測線(A2)都連接至中央處理器CPU，每一個儲能單元的第一重組連接線(B1)都連接至第一重組母線(BS1)，每一個儲能單元的第二重組連接線(B2)都連接至第二重組母線(BS2)；備用儲能單元的第一備用電壓檢測線(AB1)和第二備用電壓檢測線(AB2)接至中央處理器CPU，第一備用連接線(BB1)接至第一重組母線(BS1)，第二備用連接線(BB2)接至第二重組母線(BS2)，中央處理器CPU通過控制總線(CBus)與充放電電路(C1)連接在一起；中央處理器CPU通過數據總線(DBus)與人機對話裝置(MMCD)連接在一起。

2.一種基于具有故障檢測和自動重組功能的儲能裝置的重組方法，其特征是：由m×n個結構相同的模塊化儲能單元、備用儲能單元、第一輸出母線、第二輸出母線、第一重組母線、第二重組母線、中央處理器、人機對話裝置、數據總線、控制總線組成具有故障檢測和自動重組功能的儲能裝置；

在正常工作時，所有儲能單元中的單刀雙擲開關都保持常閉觸點閉合、常開觸點斷開狀態，每一個支路即每一列中的儲能元件依次串聯，并且所有的支路都通過第一輸出母線(Bout1)和第二輸出母線(Bout2)并聯在一起，所有儲能元件與第一重組母線(BS1)和第二重組母線(BS2)之間沒有電氣聯系；備用儲能單元中的第一備用單刀雙擲開關(KB1)和第二備用單刀雙擲開關(KB2)也保持常閉觸點閉合、常開觸點斷開狀態，備用儲能元件與輸出母線(Bout1、Bout2)和重組母線(BS1、BS2)之間不存在電氣聯系；儲能裝置在運行過程中，利用外部的充、放電控制裝置，所有的儲能元件向外界提供能量或吸收外界的能量；在進行能量交換的充、放電過程中，每一個儲能單元的儲能元件兩端的電壓信號經過自身的電壓檢測線送至中央處理器CPU，中央處理器CPU對每一個儲能單元傳送來的電壓信號進行處理和分析后，判斷所有儲能單元中的儲能元件是否異常，如果發現某一個儲能元件處于故障狀態，則中央處理器CPU立即執行故障情況下的自動重組操作；自動重組操作分為以下幾個步驟：

第一步，中央處理器CPU向故障儲能單元發出動作指令，故障儲能單元中的第一單刀雙擲開關(K1)和第二單刀雙擲開關(K2)動作使其常閉觸點斷開、常開觸點閉合，實現故障儲能元件與其他儲能元件的電氣隔離，故障儲能元件所在支路處于開路狀態，完成此操作步驟后，第一重組母線(BS1)和第二重組母線(BS2)被接入故障支路中；

第二步，中央處理器CPU通過控制總線(CBus)向備用儲能單元發出充放電控制指令，控制備用儲能單元中的充放電電路(C1)對備用儲能元件(SB1)進行充電或放電，使備用儲能元件(SB1)兩端電壓與其他正常工作的儲能元件的兩端電壓相同；

第三步，中央處理器CPU向備用儲能單元發出動作指令，控制備用儲能單元中的第一備用單刀雙擲開關(KB1)和第二備用單刀雙擲開關(KB2)動作使其常閉觸點斷開、常開觸點閉合，備用儲能元件(SB1)的兩端分別被接到第一重組母線(BS1)和第二重組母線(BS2)上；

第四步，中央處理器CPU通過數據總線(DBus)向人機對話裝置(MMCD)發出故障報警指令，人機對話裝置(MMCD)以聲、光或字符的方式發出故障報警信號，并標明故障具體位置。