用于全钒液流电池储能的就地监控系统技术方案

本发明专利技术涉及用于全钒液流电池储能的就地监控系统，采用远程监控系统，通过工业以太网远程监控系统与多个就地监控系统相互配合；就地监控系统包括就地监测单元、电池管理系统和变流器就地控制器三大部分；就地监测单元分别与电池管理系统和变流器就地控制器配连。本发明专利技术能够完成与全钒液流电池储能系统及变流器相关的状态监控，数据采集，历史数据库维护查询等功能，并能根据其运行状态对其进行故障预测及智能化控制，提高全钒液流电池储能效率、保证供电的安全可靠、降低运行管理人员劳动强度并改善劳动条件，从而提高储能系统运行的经济性。本发明专利技术的优点是，充分运用网络资源，设计合理，结构简单，操作方便，智能化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池储能的监控系统，特别是用于全钒液流电池储能的就地监控系统。
技术介绍
随着可再生能源发电的快速发展，风能、太阳能等可再生能源发电的规模逐年增力口，但其存在不稳定和不连续的问题，需要配备蓄电储能装置，才能实现连续、稳定的电能输出，因此大规模电力储能装置受到了极大的关注。在众多化学储能技术中，全钒液流电池因具有使用安全、容量和功率可独立设计、寿命长、操作维护简单、绿色环保等优点而逐渐成为研究热点。而要实现全钒液流电池储能系统正常运行，需要对其进行有效的管理和控制，但是目前没有针对全钒液流电池储能开发的就地监控系统。中国专利文献CN102315648A (申请号201110260284. 4)公开的《一种100千瓦镍氢储能监控系统及其监控方法》，其系统包含电池监控系统以及分别与电池监控系统电路连接的若干个100千瓦镍氢电池柜和电网接入系统，若干个100千瓦镍氢电池柜还与电网接入系统电路连接；电池监控系统上设有总开关，分别与若干个100千瓦镍氢电池柜相对应的若干个电源开关，以及显示设备；总开关与若干个电源开关串联连接；显示设备与任意一个电源开关串联连接；每个100千瓦镍氢电池柜包含若干个电池模块。便于工作人员及时掌握电池储能设备工作状态，及时发布各种充放电控制命令、电网信息，有助于减少系统输电网络的损耗，提高储能系统的工作安全性。该中国专利文献CN102315648A提供的是一种对电池的监控方系统及监控方法，重点在于其提供的是针对IOOkW镍氢储能的进行监控系统，而不是针对全钒液流电池储能的监控系统，申请人经过研究发现，若要将该监控系统用于对全钒液流电池储能的监控需要进行改进和完善，才可能实现。中国专利文献CN201867481U (专利号201020631070. 4)公开的一种《一种蓄电池监控系统》，包括主控单元，主控单元上分别连有采集模块、内阻模块和温度模块，采集模块与温度模块连接，主控单元上还连有温湿度模块、存储器模块和看门狗模块，其虽能对蓄电池存在的问题提供早期的预报，通过测试蓄电池内阻的方法自动检查每节电池单体的状况并可靠地预测出它们的性能，但是没有涉及电池储能系统的整体监控。此外，申请人查阅了 2011年发表在电工技术上的《基于PLC数据采集的全钒液流电池监控系统的实现》的文章，据该文章介绍，针对由40个电池单体组成的5kW全钒液流电池堆模块，开发出一种监控系统，运用该监控系统，可以实现对全钒液流电池运行过程的实时监控，但其实时监控的范围有限，仅针对全钒液流电池的电堆模块。据申请人所知，目前投入应用的现有技术中没有一种适用于全钒液流电池储能的就地监控系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了解决上述现有技术中的不足之处，提出并研究用于全钒液流电池储能的就地监控系统。其能够完成对于与全钒液流电池储能系统及变流器(可以简写为PCS)相关的状态的监控及其数据采集和历史数据库维护查询等功能，能满足全钒液流电池储能系统运行的实时性和可靠性要求。本专利技术的技术解决方案是采用远程监控系统，其特征在于，远程监控系统与多个就地监控系统相互配合；就地监控系统包括就地监测单元、电池管理系统和变流器就地控制器三大部分；就地监测单元分别与电池管理系统和变流器就地控制器配连；就地监测单元负责采集电池和变流器的数据，并下达控制命令至电池管理系统和变流器就地控制器；电池管理系统用于监测、评估及保护电池运行状态；变流器就地控制器用于对变流器的工作状态进行监测和控制；就地监控系统内部以及就地监控系统与远程监控系统间的通信采用工业以太网；就地监监控系统设有2个与工业以太网配接的端口。其特征在于，电池管理系统由信号处理模块PLC、供电模块、堆电压采集器、堆电流采集器、环境参数采集器、电源汇流排、信号汇流排、电源隔离器、正/负极流量计、正/负极温度计、正/负极压力计、正/负极液位计、正/负极电位计、正/负极变频器组成，供电模块分别与信号处理模块PLC和电源隔离器配接，电源隔离器与电源汇流排配接，信号处理模块PLC与信号汇流排配接，堆电压采集器和堆电流采集器与信号汇流排配接，信号汇流排和电源汇流排分别配接环境参数采集器、正/负极流量计、正/负极温度计、正/负极压力计、正/负极液位计、正/负极电位计、正/负极变频器。其特征在于，就地监控系统与远程监控系统之间的通信采用开放的通信协议，分别按照IEC104规约和Modbus TCP/IP标准进行通信。其特征在于，就地监控系统对获取的电池储能系统的故障信息实时存储，并通过与工业以太网配接的端口传送至远程监控系统的通讯端口。其特征在于，就地监控系统接收来自于远程监控系统的遥控命令，根据远程监控系统的遥控命令设定或调整电池储能系统的运行状态和运行方式；远程监控系统通过就地监控系统实时查看整个电池储能系统的实时运行数据、环境数据。其特征在于，就地监控系统监控电池系统和变流器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括电堆过压、欠压、过温、低温、过流，交流电压过高、过低，交流频率过高、过低，直流电压过高、过低，变流器过载、过热、短路，散热器过热、变流器孤岛、DSP故障、通讯失败。其特征在于，与工业以太网配接的端口采用百兆光纤以太网端口。其特征在于，就地监测单元设有若干个传感器，传感器的信号线与电源线分别设置，各传感器的信号线和电源线分别通过信号汇流排和电源汇流排进行连接，传感器的电力由供电模块经电源隔离器后提供。其特征在于，就地监测单元负责采集电池和变流器的数据，包括电池的运行参数、变流器的运行参数；电池的运行参数包括电堆端电压、电池系统的电压、温度、电流、荷电状态、放电深度，电池系统的能量/功率可调节深度；变流器的运行参数包括直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、变流器机内温度、时钟、频率、功率因数、当前输出功率、当前输入功率、日输入电量、日输出电量、累计输入电量、累计输出电量。其特征在于，就地监控系统监控设备所在房间的环境温度。本专利技术的创新点在于1、本专利技术采用就地监控系统就能够实现对电池和变流器(可以简写为PCS)的数据采集，能够完成与全钒液流电池储能系统及变流器相关的状态监控，数据采集，历史数据库维护查询。2、本专利技术采用远程监控系统通过工业以太网与就地监控系统配合，实现智能化控制，保证全钒液流电池储能效率和供电的安全，构想新颖，具有创新性，具有很好的操作性。3、本专利技术利用网络资源，优化了监测控制的基本条件，将现场作业转换成网上作业，减轻了管理人员的劳动强度，提高了工作效率。本专利技术的优点是，充分运用网络资源，设计合理，结构简单，操作方便，智能化程度高。通过对全钒液流电池进行就地监测，根据其运行状态对其进行故障预测及智能化控制，从而提高全钒液流电池储能效率、保证供电的安全可靠、降低运行管理人员劳动强度并改善劳动条件，从而提高储能系统运行的经济性。附图说明图1、本专利技术的基本结构示意图。图2、本专利技术采用的电池管理系统方框图。具体实施例方式下面，结合附图详细描述本专利技术的具体实施例。如图1、图2所示，本专利技术包括远程监控系统和就地监控系统，通过工业以太网就地监控系统与远程监控系统相互配合；就地监控系统包括就地监测单元、电池管本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于全钒液流电池储能的就地监控系统，采用远程监控系统，其特征在于，远程监控系统与多个就地监控系统相互配合；就地监控系统包括就地监测单元、电池管理系统和变流器就地控制器三大部分；就地监测单元分别与电池管理系统和变流器就地控制器配连；就地监测单元负责采集电池和变流器的数据，并下达控制命令至电池管理系统和变流器就地控制器；电池管理系统用于监测、评估及保护电池运行状态；变流器就地控制器用于对变流器的工作状态进行监测和控制；远程监控系统通过发送遥控命令至就地监控系统，获取电池储能系统的故障信息，设定或调整电池储能系统的运行状态和运行方式，就地监控系统内部以及就地监控系统与远程监控系统间的通信采用工业以太网；就地监控系统设有2个与工业以太网配接的端口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱魁，但小容，杜涛，杨祥军，刘飞，陈家宏，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，国家电网公司，国网电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：