[發明專利]級聯電池儲能系統交直流側接地故障檢測定位方法及系統

在審

• 申請號: 202111054899.1
• 申請日: 2021-09-09
• 公開（公告）號: CN113848506A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 陳滿;凌志斌;李勇琦;汪志強;李毓烜;彭鵬;朱煥杰;梁靚
• 申請（專利權）人: 南方電網調峰調頻發電有限公司;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R31/367;G01R31/385;G01R31/396
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明提供了一種級聯電池儲能系統交直流側接地故障檢測定位方法及系統，包括：測量級聯H橋電池儲能系統三相儲能單元的漏電流；根據得到的三相儲能單元的漏電流大小及分布規律，利用故障接地相和非故障接地相的儲能單元漏電流大小與其電氣位置的關系，及漏電流大小在接地故障前后的變化規律，進行接地故障的檢測和定位。本發明僅需對儲能單元的漏電流進行檢測，不需要對CHB?BESS的中心點對地電壓進行測量，避免了電壓互感器可能引起的鐵磁諧振，安全方便。本發明可以區分級聯H橋電池儲能系統的交流側接地和直流側接地故障，利于故障檢修和維護。

技術領域

本發明涉及電池儲能系統領域，具體地，涉及一種級聯電池儲能系統交直流側接地故障檢測定位方法、系統。

背景技術

電池儲能系統主要實現能量的存儲和釋放，能夠很好地解決風能、太陽能等可再生能源發電帶來的電能質量問題，維持電網功率平衡。在大容量電池儲能系統中，級聯H橋儲能系統由于其擴展性強、大容量、高電壓以及輸出電壓電流諧波含量小等優點，具有廣泛的應用前景。電池儲能系統其占地面積廣，隨著其推廣應用，面臨的接地故障將日益突出。

目前國內外對級聯H橋電池儲能系統接地故障尚未進行深入研究，僅有一篇此次問題進行了論述。L.Zhi-Bin等在文獻《Grounding faults of cascade battery energystorage system,2014IEEE PES General Meeting|ConferenceExposition,NationalHarbor,MD,USA,2014,pp.1-5.》中對級聯H橋電池儲能系統接地故障按照接地點的數量進行了簡要的分類，提出了通過監測級聯H橋電池儲能系統中心點電壓變化來進行故障檢測和定位的想法。但闡述較為粗略，沒有考慮電網電壓不平衡造成的中心點電壓偏移對故障檢測和定位的影響，沒有考慮相內和相間均衡控制引起的儲能單元交流側電壓不同和零序電壓對定位的影響，也沒有說明如何判斷接地故障相，更沒有對具體的定位方法進行闡述。另外，由于電壓互感器為鐵磁元件，由于鐵磁元件的非線性特性，采用電壓互感器測量CHB-BESS中心點對地電壓，存在引起鐵磁諧振的風險。

相近的研究主要針對于開關器件的開路或短路故障以及配電網故障。S.Mukherjee等在《Fast fault detection of open power switch in cascaded H-bridge multilevel inverters,2016IEEE Transportation ElectrificationConference and Expo(ITEC),Dearborn,MI,2016,pp.1-5.》中提出用CHB各個模塊的輸出電壓作為檢測變量，來檢測晶體管是否發生開路故障。D.Chowdhury等在《Waveletdecomposition based fault detection in cascaded H-bridge multilevel inverterusing artificial neural network,2017 2nd IEEE International Conference onRecent Trends in Electronics,InformationCommunication Technology(RTEICT),Bangalore,2017,pp.1931-1935.》中提出用人工神經網絡和小波變換作為信號預處理器來檢測CHB的開路故障。趙成勇等在《MMC-HVDC直流單極接地故障分析與換流站故障恢復策略[J].中國電機工程學報,2014,34(21):3518-3526.》中研究了MMC-HVDC交流側接地方式下的直流母線單極接地故障暫態特性。這些對級聯H橋電池儲能系統的故障檢測研究，主要針對于開關器件的開路或短路故障以及配電網故障，均與級聯H橋電池儲能系統內部接地故障沒有直接關系。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明提出一種級聯電池儲能系統交直流側接地故障檢測定位方法、系統及終端。

本發明的第一方面，提供一種級聯電池儲能系統交直流側接地故障檢測定位方法，包括：