[實用新型]一種電池儲能站的監控系統

有效

• 申請號: 201420135186.7
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN204068290U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 周鈺;魯麗娟;谷新梅
• 申請（專利權）人: 中國能源建設集團廣東省電力設計研究院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J13/00
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 張文雄

技術領域

本實用新型涉及一種電池儲能站的監控系統。屬于電力系統中電池儲能站監測控制設備技術領域。?

背景技術

儲能技術是指將電能通過某種裝置轉換成其他便于存儲的能量并高效存儲起來，在需要時，將所存儲能量方便地轉換成所需能量的一種技術。電池儲能技術作為一種新型的電化學儲能技術，由于其環境適應性好、能量密度高、占地少、效率高、工期短等優點越來越受到業界的廣泛關注。?

電池儲能站監控系統作為電池儲能站的中樞神經，是電池儲能站的重要組成部分，若干電池單體并聯組成一個電池模塊，多個電池模塊串聯組成一個電池簇，而多個電池簇并聯組成一個儲能分系統，大型電池儲能站一個儲能分系統一般由幾十個電池簇，每簇200-300個電池模塊構成，電池管理系統(BMS)分層分級，采集電池電流、電壓、SOC等信息，如此大量的信息如何高效、安全、可靠的處理與上送，成為在設計時需要考慮的問題。?

如圖1所示，現有技術的一種儲能電站監控系統，采用雙網冗余配置，大量電池監視信息、功率變換系統少量監視信息及所有控制信息通過站控層網絡對儲能電站進行就地、控制和維護操作，監控系統主要包括服務器、交換機、工作站、GPS、防火墻、規約轉換器等。站內采用雙網冗余配置，電池管理系統通過交換機組成間隔層網絡一與站控層網絡相連，功率變換系統通過交換機組成間隔層網絡二與站控層網絡相連，兩個間隔層網絡通過光纜與監控主機相連。該技術方案電池管理系統信息與功率變換系統信息均直接接入站控層網絡，通過監控主機實現全站信息接收、顯示故障告警等監視功能以及功率變化系統控制指令下發、開關控制等站內儲能設備的控制功能。?

對于整個儲能系統而言，功率變化系統的監視與控制指令相對電池管理系統信息量較少，主要是電池管理系統數據消耗主機系統資源較多。做一個粗略的計算，以鋰電池為例，每個電池管理系統需上送4-5個信息(包括電流、電壓、溫度、SOC等)，按每個電池簇256個電池模塊計，每500kW需接受并處理2萬多個信息。對于兆瓦級電池儲能站電池組相關監視的信息量是巨大的，系統運行過程中容易造成網絡過負荷或運行數據丟失，若所有監視與控制信息(電池管理系統和功率變化系統的監控信息)的接收與處理由監控主機完成，大量電池信息的上送可能影響到功率變換系統控制信息的接收與控制指令的下達，從而影響電池儲能站快速控制策略的實施。?

另一方面，現有技術間隔層網絡二多采用Modus規約，Modus規約的輪詢周期一般設定為100ms，因此電池儲能站規模越大，PCS越多，對于整個儲能電站而言，儲能系統整體響應速度越慢，將無法滿足緊急無功支撐、電能質量調節等百毫秒以內的控制策略實施的需求。?

如圖2所示，現有技術的另一種儲能電站監控系統，其特點是，一方面負責就地電池管理系統大量信息的采集，另一方面執行系統級控制指令，并實現子系統多機協調控制。但存在如下缺點：?

1)雖然間隔層控制指令網絡與電池管理系統大量信息分開不同網絡，但就地控制主機與監視數據上送主機為同一設備，就地監控主機的數據處理能力高低決定了就地控制系統的穩定性，對主機的要求較高。?

2)采用Modus通信協議處理控制指令，存在與技術方案一相同的問題，即采用輪詢機制的Modus規約，儲能系統整體響應速度隨著電池儲能站的增大而降低，將無法滿足緊急無功支撐、電能質量調節等百毫秒以內的控制策略實施的需求。?

實用新型內容

本實用新型的目的，是針對容量在500kW及以上的電池儲能站監控系統存在信息量大、響應速度要求高的特點，提出一種快速響應的電池儲能的監控系統，可以有效防止信息擁堵，大大提高了電池儲能站響應速度及可靠性。?

本實用新型目的可以通過以下的監控系統達到：?

一種電池儲能站的監控方法的監控系統，包括有電池管理系統、功率變換系統、交換機和監控中心，其結構特點是：還包括嵌入式控制主機，電池管理系統中的若干個電池管理單元通過IEC61850規約模塊連接構成間隔層網絡之一，功率變換系統中的若干個功率變換單元通過IEC61850規約模塊連接構成間隔層網絡之二，所述間隔層網絡之一和間隔層網絡之二通過交換機與監控中心連接構成監視網；功率變換系統中的若干個功率變換單元通過IEC61850規約模塊連接構成過程網絡，過程網絡通過嵌入式控制主機連接監控中心形成控制網絡。?

本實用新型的目的還可以通過以下的監控系統達到：?

進一步的：電池儲能站中，電池管理系統、功率變換系統與嵌入式控制主機之間采用GOOSE網方式進行控制信息交互，提升以響應速度。?