储能保护装置和储能电池系统的制作方法

1.本发明主要涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种储能保护装置和储能电池系统。


背景技术：

2.图1是常规储能电池系统的系统框图。如图1所示，储能电池系统包括电池堆、直流接触器、电池管理系统(battery management system，简称bms)和储能变流器 (power conversion system，简称pcs)。bms与pcs之间通过干接点连接。干接点是一种无源开关，具有闭合和断开的2种状态。当bms检测到电池堆故障时，控制干接点闭合，立即输出干接点信号。pcs检测到这个干接点信号后切断与电网的连接，bms随后（秒级）控制直流接触器断开。
3.由于场站部署时，bms与pcs之间有一段距离，连接干接点的电缆存在断开、受干扰等情况。当bms输出的干接点信号无法送达pcs时，pcs将无法及时与电网断开，bms会带载切断直流接触器，造成拉弧，存在引起火灾的风险。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种储能保护装置和储能电池系统，解决干接点链路失效时，pcs无法及时与电网断开的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种储能保护装置，包括：开入端子、开出端子、通讯模块和控制模块，所述控制模块分别与所述开入端子、所述开出端子和所述通讯模块通信连接，其中，所述控制模块用于判断所述开入端子是否接收到干接点信号，如果未接收到干接点信号，则控制所述开出端子输出所述干接点信号，如果接收到干接点信号，所述控制模块产生触发信号，所述通讯模块用于发送所述触发信号。
6.可选地，所述控制模块还用于在所述开入端子未接收到干接点信号时，产生干接点异常信号，所述通讯模块还用于发送所述干接点异常信号。
7.可选地，所述通讯模块为无线通信模块。
8.为解决上述技术问题，本发明提供了一种储能电池系统，包括电池管理系统、储能变流器、直流接触器，还包括两个如上所述的保护装置，分别为第一保护装置和第二保护装置；其中，所述电池管理系统与储能变流器通过干接点通信连接，所述直流接触器连接电池堆和所述储能变流器，所述第一保护装置的开入端子与所述电池管理系统的干接点输出接口连接，所述第二保护装置的开入端子和开出端子与所述储能变流器的干接点输入接口并联连接，所述第一保护装置与所述第二保护装置通信连接；所述电池管理系统用于在检测到所述电池堆异常时发送干接点信号，所述第一保护装置用于监听到所述电池管理系统发送干接点信号时，发送触发信号给所述第二保护装置；所述第二保护装置用于接收到所述触发信号时开始检测开入端子是否接收到从所述干接点传输来的干接点信号，如果否，则所述第二保护装置的开出端子输出干接点信号给所述储能变流器，所述储能变流器用于根据所述干接点信号断开与电网的连接，所述电池管理系统用于根据所述干接点信号控制所
述直流接触器断开。
9.可选地，还包括：储能监控系统和通讯装置，所述通讯装置与第二保护装置和储能监控系统均通信连接，所述第二保护装置还用于在其开入端子未接收到干接点信号时，发送干接点异常信号给所述通讯装置，所述通讯装置用于将所述干接点异常信号上报给所述储能监控系统。
10.可选地，所述储能监控系统还用于根据所述干接点异常信号发出报警信号。
11.可选地，还包括交流接触器，所述储能变流器通过所述交流接触器连接电网。
12.可选地，所述储能变流器还用于根据所述干接点信号控制所述交流接触器断开。
13.可选地，所述储能变流器用于根据所述干接点信号停机。
14.可选地，所述第一保护装置与所述第二保护装置通过无线通信方式连接。
15.与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的储能保护装置，通过开入端子和控制模块判断储能系统干接点链路是否失效，失效时通过开出端子及时输出干接点信号。本发明的储能电池系统通过第一保护装置和第二保护装置构建了干接点信号的冗余通信线路，在储能系统干接点链路失效时动作，及时输出干接点信号给储能变流器，确保储能变流器及时与电网断开，电池管理系统不会带载切断直流接触器，提高了系统的安全性。
附图说明
16.包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：图1是常规储能电池系统的系统框图。
17.图2是根据本发明一实施例的储能保护装置。
18.图3是根据本发明一实施例的储能电池系统的系统框图。
19.图4是图3优化实施例的储能电池系统的系统框图。
具体实施方式
20.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
21.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
22.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，尽管本技术中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本技术说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义
在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本技术。
23.如背景技术所言，bms与pcs之间的干接点的电缆存在断开、受干扰等情况。当bms输出的干接点信号无法送达pcs时，pcs将无法及时与电网断开，bms会带载切断直流接触器，造成拉弧，存在引起火灾的风险。针对上述问题，本技术提出了一种储能保护装置，在储能系统干接点链路失效时动作，确保pcs及时与电网断开，bms不会带载切断直流接触器。
24.图2是根据本发明一实施例的储能保护装置。如图2所示，储能保护装置200包括开入端子21、开出端子22、控制模块23和通讯模块24。控制模块23分别与开入端子21、开出端子22和通讯模块24通信连接。开入端子21能够接收外部输入的干接点信号，开出端子22能够输出干接点信号，通讯模块24负责对外通讯。干接点信号可以是电池管理系统（bms）在检测到电池堆异常时发送的。其中，开入端子21用于接收外部输入的干接点信号，并将干接点信号发送给控制模块23。控制模块23用于判断开入端子21是否接收到干接点信号，如果否，则控制开出端子22输出干接点信号；如果开入端子21接收到干接点信号，控制模块23产生触发信号，通讯模块24发送该触发信号。触发信号与干接点信号不同，触发信号只起到通知作用。以储能保护装置200位于电池管理系统（bms）附近为例，储能保护装置200发送触发信号给储能变流器（pcs）附近的保护装置，触发信号通知储能变流器（pcs）附近的保护装置开始检测其开入端子是否接收到干接点信号，如果未接收到干接点信号，表示bms与pcs之间的干接点链路失效，pcs附近的保护装置的开出端子立即输出干接点信号。
25.本发明的储能保护装置，通过开入端子和控制模块判断储能系统干接点链路是否失效，失效时通过开出端子及时输出干接点信号。
26.在一些实施例中，所述控制模块23还用于在开入端子21未接收到干接点信号时，产生干接点异常信号。通讯模块24还用于发送所述干接点异常信号。
27.可选地，通讯模块24为无线通信模块。无线通信模块包括但不限于是wifi模块、zigbee模块、蓝牙模块等。
28.图3是根据本发明一实施例的储能电池系统的系统框图。如图3所示，储能电池系统300包括电池管理系统（bms）31、储能变流器(pcs)32和直流接触器k1。电池管理系统31与储能变流器32通过干接点通信连接。直流接触器k1电气连接储能变流器32和电池堆（未示出）。电池管理系统31用于监测和评估电池堆的运行状态。当监测到电池堆出现故障时，电池管理系统31立即输出干接点信号并控制干接点状态由断开改为闭合。当连接干接点的线缆正常时，储能变流器32接收到干接点信号，储能变流器32根据干接点信号停机，断开与外部电网的连接。电池管理系统31随后（秒级）用于根据干接点信号控制直流接触器k1断开与pcs之间的电气连接。
29.然而，电池管理系统31与储能变流器32之间的干接点的电缆存在断开、受干扰等情况。当电池管理系统31输出的干接点信号无法送达储能变流器32时，储能变流器32将无法及时与电网断开，电池管理系统31会带载切断直流接触器k1，造成拉弧，存在引起火灾的风险。对此，本技术的储能电池系统300还包括第一保护装置33和第二保护装置34。
30.第一保护装置33包括开入端子a1、开出端子a2、通讯模块和控制模块(未示出)。第一保护装置34包括开入端子b1、开出端子b2、通讯模块和控制模块(未示出)。其中，第一保护装置33和第二保护装置34的详细说明可参照储能保护装置200，在此，不再赘述。第一保
护装置33与第二保护装置34通信连接。可选地，第一保护装置33与第二保护装置34通过wifi、zigbee、蓝牙等无线通信方式进行通信。其中，电池管理系统31包括干接点输出接口，通过干接点输出接口输出干接点信号。第一保护装置33的开入端子a1与电池管理系统31的干接点输出接口连接。储能变流器32包括干接点输入接口，通过干接点输入接口接收干接点信号。第二保护装置34的开入端子b1和开出端子b2与储能变流器32的干接点输入接口并联连接。第一保护装置33用于实时监听电池管理系统31，当通过开入端子a1监听到电池管理系统31发送干接点信号时，第一保护装置33通过通讯模块发送触发信号m给第二保护装置34。示例性地，开入端子a1用于接收电池管理系统31发出的干接点信号，并将干接点信号发送给控制模块。控制模块用于判断是否接收到干接点信号，如果是，控制模块产生触发信号m，通讯模块发送触发信号m给第二保护装置34。
31.第二保护装置34用于监听第一保护装置33发送的触发信号m。当接收到触发信号m时，开始检测第二保护装置34的开入端子b1是否接收到从干接点线缆传输来的干接点信号。如果开入端子b1未接收到干接点信号，则第二保护装置34的开出端子b2立即输出干接点信号给储能变流器32的干接点输入接口。储能变流器32还用于根据干接点信号断开与电网的连接。例如，储能变流器32用于根据干接点信号停机，断开与外部电网的连接。电池管理系统31随后（秒级）用于根据干接点信号控制直流接触器k1断开。
32.需要说明的是，由于场站部署时，电池管理系统（bms）31和储能变流器(pcs)32之间有一段距离，直接在bms与pcs之间建立无线通信，通过无线通信传输干接点信号是不可靠的。如果在无线通信传输过程中干接点信号存在丢包、错误帧传输等情况，则pcs根据接收的干接点信号是无法与电网断开的。在本技术中通过无线通信传输的是触发信号m，触发信号m只起到通知作用，数据量小且传输快，而干接点信号是由pcs附近的第二保护装置34的开出端子b2直接产生的，不存在丢包的情况。
33.本发明的储能电池系统通过第一保护装置和第二保护装置构建了干接点信号的冗余通信线路，在储能系统干接点链路失效时动作，第一保护装置通知第二保护装置的开出端子立即输出干接点信号，储能变流器根据干接点信号断开与电网的连接，确保储能变流器及时与电网断开，电池管理系统不会带载切断直流接触器，提高了系统的安全性。
34.图4是图3优化实施例的储能电池系统的系统框图。如图4所示，储能电池系统400还包括交流接触器k2。储能变流器32通过交流接触器k2连接电网。储能变流器32还用于根据干接点信号控制交流接触器k2断开。储能变流器通过交流接触器断开与电网的连接，而不必使储能变流器停机，可以提高储能变流器的寿命且断开的速度比较及时。
35.在一些实施例中，储能电池系统400还包括通讯装置35和储能监控系统36。通讯装置35分别与第二保护装置34和储能监控系统36通信连接。优选地，通讯装置35通过无线通信方式与第二保护装置34连接，无线通信方式包括但不限于wifi、zigbee、蓝牙等。第二保护装置34还用于在其开入端子b1未接收到干接点信号时，判断干接点链路失效，发送干接点异常信号给通讯装置35。通讯装置35用于将干接点异常信号上报给储能监控系统36。
36.可选地，储能监控系统36还用于根据干接点异常信号发出报警信号。
37.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类
修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
38.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
39.本技术的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件（包括固件、常驻软件、微码等）执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路（asic）、数字信号处理器（dsp）、数字信号处理器件（dapd）、可编程逻辑器件（pld）、现场可编程门阵列（fpga）、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本技术的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备（例如，硬盘、软盘、磁带
……
）、光盘（例如，压缩盘cd、数字多功能盘dvd
……
）、智能卡以及闪存设备（例如，卡、棒、键驱动器
……
）。
40.计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。
41.同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
42.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。

技术特征：
1.一种储能保护装置，其特征在于，包括：开入端子、开出端子、通讯模块和控制模块，所述控制模块分别与所述开入端子、所述开出端子和所述通讯模块通信连接，其中，所述控制模块用于判断所述开入端子是否接收到干接点信号，如果未接收到干接点信号，则控制所述开出端子输出所述干接点信号，如果接收到干接点信号，所述控制模块产生触发信号，所述通讯模块用于发送所述触发信号。2.如权利要求1所述的储能保护装置，其特征在于，所述控制模块还用于在所述开入端子未接收到干接点信号时，产生干接点异常信号，所述通讯模块还用于发送所述干接点异常信号。3.如权利要求1所述的储能保护装置，其特征在于，所述通讯模块为无线通信模块。4.一种储能电池系统，其特征在于，包括电池管理系统、储能变流器、直流接触器，还包括两个如权利要求1~3任一项所述的保护装置，分别为第一保护装置和第二保护装置；其中，所述电池管理系统与储能变流器通过干接点通信连接，所述直流接触器连接电池堆和所述储能变流器，所述第一保护装置的开入端子与所述电池管理系统的干接点输出接口连接，所述第二保护装置的开入端子和开出端子与所述储能变流器的干接点输入接口并联连接，所述第一保护装置与所述第二保护装置通信连接；所述电池管理系统用于在检测到所述电池堆异常时发送干接点信号， 所述第一保护装置用于监听到所述电池管理系统发送干接点信号时，发送触发信号给所述第二保护装置；所述第二保护装置用于接收到所述触发信号时开始检测开入端子是否接收到从所述干接点传输来的干接点信号，如果否，则所述第二保护装置的开出端子输出干接点信号给所述储能变流器，所述储能变流器用于根据所述干接点信号断开与电网的连接，所述电池管理系统用于根据所述干接点信号控制所述直流接触器断开。5.如权利要求4所述的储能电池系统，其特征在于，还包括：储能监控系统和通讯装置，所述通讯装置与第二保护装置和储能监控系统均通信连接，所述第二保护装置还用于在其开入端子未接收到干接点信号时，发送干接点异常信号给所述通讯装置，所述通讯装置用于将所述干接点异常信号上报给所述储能监控系统。6.如权利要求5所述的储能电池系统，其特征在于，所述储能监控系统还用于根据所述干接点异常信号发出报警信号。7.如权利要求4所述的储能电池系统，其特征在于， 还包括交流接触器，所述储能变流器通过所述交流接触器连接电网。8.如权利要求7所述的储能电池系统，其特征在于，所述储能变流器还用于根据所述干接点信号控制所述交流接触器断开。9.如权利要求4~8任一项所述的储能电池系统，其特征在于，所述储能变流器用于根据所述干接点信号停机。10.如权利要求4~8任一项所述的储能电池系统，其特征在于，所述第一保护装置与所述第二保护装置通过无线通信方式连接。

技术总结
本发明提供了一种储能保护装置和储能电池系统，解决干接点链路失效时，储能变流器无法及时与电网断开的问题。其中储能保护装置包括开入端子、开出端子、通讯模块和控制模块。控制模块分别与开入端子、开出端子和通讯模块通信连接，其中，控制模块用于判断开入端子是否接收到干接点信号，如果未接收到干接点信号，则控制开出端子输出干接点信号，如果接收到干接点信号，控制模块产生触发信号，通讯模块用于发送触发信号。于发送触发信号。于发送触发信号。


技术研发人员：吴进进 宁丽华 杨凯
受保护的技术使用者：江苏天合储能有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/9/13