一种储能系统绝缘故障点定位方法、系统及存储介质与流程

1.本发明涉及储能系统技术领域，具体涉及一种储能系统绝缘故障点定位方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.储能电站一般由单体电池串并联组成电池组，再由电池组组成电池系统，电压往往较高，一般为几百伏，高压安全防护是高压电池组系统的一个重要的技术。正常状态下，电池系统的正/负母线与设备的外壳具有良好的绝缘性能，但是在使用过程中，由于振动、器件老化、潮湿、腐蚀等问题造成绝缘破坏，可能会出现漏电，影响操作人员的人身安全：如果发生了接地故障的极端情况，与之相连的储能变流器也可能损坏，甚至起火，因此在此类高压电池组系统中，实时检测系统的绝缘检测具有重要意义。
3.目前，绝缘电阻监测是电化学储能电站电池管理系统(battery management system，bms)安全监测的重要对象。如果电池系统的绝缘状态恶化，将直接影响设备和人员安全，严重时可能引发事故。目前，储能电站bms的绝缘监测功能普遍采用了无源监测方法(外电阻切换法、平衡电桥法等)，且主要采用将绝缘监测模块集成于电池簇管理单元的设计方式，将绝缘监测作为电池簇管理单元的功能之一。该方法存在以下两点不足：1)外接电阻回路直接降低了系统整体绝缘性能；2)无源监测方法不适合在线监测功能。随着电化学储能电站的应用规模逐渐增大、场景逐渐增多，电池系统的运行安全问题将变得日益严峻复杂。因此，对储能电站bms的绝缘监测功能提出了越来越高的要求。
4.并且，在绝缘电阻监测时，现阶段大部分厂家各个设备配置有独立的绝缘监测系统，各自监测系统电网的绝缘问题，且只能上报绝缘故障，无法定位故障点，不利于工程师问题查找分析。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了涉及一种储能系统绝缘故障点定位方法、系统及存储介质，以解决现有技术中绝缘监测系统无法确定绝缘故障点的技术问题。
6.本发明提出的技术方案如下：
7.本发明实施例第一方面提供一种储能系统绝缘故障点定位方法，包括：获取每组电池系统中回路绝缘电阻值；根据所述回路绝缘电阻值判断相应电池系统是否发生绝缘故障；当发生绝缘故障时，获取相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压；根据所述直流母线正极对地电压、所述直流母线负极对地电压和相应电池系统总电压的关系进行故障点定位。
8.可选地，根据所述直流母线正极对地电压、所述直流母线负极对地电压和相应电池系统总电压的关系进行故障点定位，包括：根据所述直流母线正极对地电压和总电压的关系计算得到第一故障电池；根据所述直流母线负极对地电压和总电压的关系计算得到第二故障电池；根据所述第一故障电池和所述第二故障电池之间的电池进行故障定位。
9.可选地，所述第一故障电池通过以下公式计算得到：
[0010][0011]
其中，n1表示第一故障电池，u1表示直流母线正极对地电压，u
cell
表示总电压；
[0012]
所述第二故障电池通过以下公式计算得到：
[0013][0014]
其中，n2表示第二故障电池，u2表示直流母线正极对地电压，u
cell
表示总电压。
[0015]
可选地，在获取每组电池系统中回路绝缘电阻值之前，还包括：获取直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值；判断所述直流正负极对地绝缘电阻值和第一故障电阻值的关系；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，获取每组电池系统中回路绝缘电阻值。
[0016]
可选地，根据所述回路绝缘电阻值判断相应电池系统是否发生绝缘故障，包括：判断所述回路绝缘电阻值和第二故障电阻值的关系；当所述回路绝缘电阻值小于第二故障电阻值时，判断相应电池系统发生故障；当所述回路绝缘电阻值大于等于第二故障电阻值时，判断相应电池系统未发生故障。
[0017]
本发明实施例第二方面提供一种储能系统绝缘故障点定位系统，包括：电池系统绝缘监测设备和微处理器，所述电池系统绝缘监测系统用于采集每组电池系统中回路绝缘电阻值以及相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压；所述微处理器用于根据所述回路绝缘电阻值判断相应电池系统是否发生绝缘故障；当发生绝缘故障时，获取相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压；根据所述直流母线正极对地电压、所述直流母线负极对地电压和相应电池系统总电压的关系进行故障点定位。
[0018]
可选地，该储能系统绝缘故障点定位系统还包括：直流母线绝缘监测设备，所述直流母线绝缘监测设备用于采集直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值；所述微处理器还用于判断所述直流正负极对地绝缘电阻值和第一故障电阻值的关系；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，获取每组电池系统中回路绝缘电阻值。
[0019]
可选地，所述直流母线绝缘监测设备包括：第一电阻、第二电阻、第一开关和第二开关，所述第一开关的一端连接直流母线的正极，所述第一开关的另一端连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接得到第二电阻的一端并接地，所述第二电阻的另一端连接所述第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接直流母线的负极；当所述第一开关和所述第二开关闭合后，所述直流母线绝缘监测设备采集直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值。
[0020]
可选地，所述电池系统绝缘监测设备包括：第三电阻、第四电阻、第三开关、第四开关、第一连接开关、第二连接开关、第一电压检测装置和第二电压检测装置，所述第一连接开关设置在电池系统的正极和直流母线的正极之间，所述第二连接开关设置在所述电池系统的负极和直流母线的负极之间；所述第三开关的一端连接电池系统的正极，所述第三开关的另一端连接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接得到第四电阻的一端并
接地，所述第四电阻的另一端连接所述第四开关的一端，所述第四开关的另一端连接电池系统的负极；所述第一电压检测装置设置在所述第三开关和第三电阻的两端，所述第二电压检测装置设置在所述第四开关和第四电阻的两端；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，所述第一连接开关和所述第二连接开关断开，所述第三开关和第四开关闭合。
[0021]
本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面及第一方面任一项所述的储能系统绝缘故障点定位方法。
[0022]
本发明提供的技术方案，具有如下效果：
[0023]
本发明实施例提供的储能系统绝缘故障点定位方法、系统及存储介质，通过将电池系统中回路绝缘电阻值和故障电阻值进行比较，确定了发生绝缘故障的电池系统；然后将采集的直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压和该电池系统的总电压进行比较，从而确定该电池系统中发生故障的故障电池。由此，该储能系统绝缘故障点定位方法不仅实现了电池系统的故障定位，还进一步实现了电池系统中故障电池的定位，因此实现了较为精准的绝缘故障点的定位，保障了储能系统的安全性。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1是根据本发明实施例的储能系统绝缘故障点定位方法的流程图；
[0026]
图2是根据本发明实施例的储能系统的结构框图；
[0027]
图3是根据本发明实施例的储能系统绝缘故障点定位系统的结构框图；
[0028]
图4是根据本发明另一实施例的储能系统绝缘故障点定位系统的结构框图；
[0029]
图5是根据本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图；
[0030]
图6是根据本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0031]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
本发明实施例提供一种储能系统绝缘故障点定位方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
[0033]
步骤s101：获取每组电池系统中回路绝缘电阻值。
[0034]
在储能系统中，如图2所示，通常由多个电池系统、储能变流器、变压器以及电网组成。其中dc1+与dc1－为电池系统(包含但不限于电芯、电池箱、电池簇、电池舱)直流母线，dc+与dc－为电池系统汇流后的母线，多为1000v以上高电压线路，且电池系统容量大，普遍
为兆瓦级，直流侧正负极母线为对地绝缘系统，若发生绝缘故障，会对系统安全级周边人身造成重大伤害。由此，可以在储能系统中设置绝缘监测设备，实时监测储能是否发生绝缘故障。
[0035]
在一实施方式中，可以在储能系统的每个电池系统中设置绝缘监测系统，通过该绝缘监测设备监测回路的绝缘电阻值，即回路中正负极对地绝缘电阻值，从而去监测相应的电池系统是否发生绝缘故障。
[0036]
步骤s102：根据所述回路绝缘电阻值判断相应电池系统是否发生绝缘故障。具体地，当相应电池系统的绝缘监测设备采集到回路的绝缘电阻值后，可以将其和预先设置的第二故障电阻值进行比较，判断是否发生绝缘故障。其中，当采集的回路绝缘电阻值小于第二故障电阻值时，则说明该电池系统发生了绝缘故障；若采集的回路绝缘电阻值大于等于第二故障电阻值，则说明该电池系统未发生绝缘故障。
[0037]
步骤s103：当发生绝缘故障时，获取相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压。具体地，若检测到回路绝缘电阻值小于故障电阻值，则说明发生了绝缘故障，此时需要判断该回路中具体发生绝缘故障的故障点。在每个电池系统中通常包括多串电池，因此，当发生绝缘故障时，需要判断具体发生故障的电池。由此可以获取相应电池系统中的直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压。
[0038]
步骤s104：根据所述直流母线正极对地电压、所述直流母线负极对地电压和相应电池系统总电压的关系进行故障点定位。在获取到直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压后，可以根据其和该电池系统中总电压的关系判断具体发生故障的故障点。
[0039]
在一实施方式中，在确定故障点时，先根据直流母线正极对地电压和总电压的关系计算得到第一故障电池；再根据直流母线负极对地电压和总电压的关系计算得到第二故障电池；根据第一故障电池和所述第二故障电池之间的电池进行故障定位。
[0040]
其中，所述第一故障电池通过以下公式计算得到：
[0041][0042]
其中，n1表示第一故障电池，u1表示直流母线正极对地电压，u
cell
表示总电压；
[0043]
所述第二故障电池通过以下公式计算得到：
[0044][0045]
其中，n2表示第二故障电池，u2表示直流母线正极对地电压，u
cell
表示总电压。
[0046]
通过上述第一故障电池和第二故障电池的计算公式，可以计算到可能发生故障的第一故障电池即正极起始的第n1串电池以及第二故障电池即负极起始的第n2串电池。由此，通过该计算结果，可以将发生绝缘故障的故障点定位到n1和n2之间，经过对n1和n2之间的电池的检查进一步确定具体发生故障的电池。
[0047]
本发明实施例提供的储能系统绝缘故障点定位方法，通过将电池系统中回路绝缘电阻值和故障电阻值进行比较，确定了发生绝缘故障的电池系统；然后将采集的直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压和该电池系统的总电压进行比较，从而确定该电池系统中发生故障的故障电池。由此，该储能系统绝缘故障点定位方法不仅实现了电池系统
的故障定位，还进一步实现了电池系统中故障电池的定位，因此实现了较为精准的绝缘故障点的定位，保障了储能系统的安全性。
[0048]
在一实施方式中，在获取每组电池系统中回路绝缘电阻值之前，还包括：获取直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值；判断所述直流正负极对地绝缘电阻值和第一故障电阻值的关系；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，获取每组电池系统中回路绝缘电阻值。
[0049]
具体地，由于多个电池系统均连接在储能系统的直流母线上，由此，可以在直流母线上设置总的绝缘监测设备，在获取每个电池系统的回路绝缘电阻值之前，先通过直流母线绝缘监测设备检测直流正负极对地绝缘电阻，当直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值，判断发生绝缘故障后，再获取每个电池系统中回路绝缘电阻值。
[0050]
本发明实施例还提供一种储能系统绝缘故障点定位系统，如图3所示，该系统包括：电池系统绝缘监测设备和微处理器，所述电池系统绝缘监测系统用于采集每组电池系统中回路绝缘电阻值以及相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压；所述微处理器用于根据所述回路绝缘电阻值判断相应电池系统是否发生绝缘故障；当发生绝缘故障时，获取相应电池系统中直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压；根据所述直流母线正极对地电压、所述直流母线负极对地电压和相应电池系统总电压的关系进行故障点定位。其中，微处理器可以是储能系统中的储能管理系统或者是电池管理系统，微处理器对于数据的处理具体参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0051]
本发明实施例提供的储能系统绝缘故障点定位系统，通过将电池系统中回路绝缘电阻值和故障电阻值进行比较，确定了发生绝缘故障的电池系统；然后将采集的直流母线正极对地电压和直流母线负极对地电压和该电池系统的总电压进行比较，从而确定该电池系统中发生故障的故障电池。由此，该储能系统绝缘故障点定位系统不仅实现了电池系统的故障定位，还进一步实现了电池系统中故障电池的定位，因此实现了较为精准的绝缘故障点的定位，保障了储能系统的安全性。
[0052]
在一实施方式中，如图3所示，储能系统绝缘故障点定位系统还包括：直流母线绝缘监测设备，所述直流母线绝缘监测设备用于采集直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值；所述微处理器还用于判断所述直流正负极对地绝缘电阻值和第一故障电阻值的关系；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，获取每组电池系统中回路绝缘电阻值。
[0053]
在一实施方式中，如图4所示，直流母线绝缘监测设备包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第一开关qa1和第二开关qa2，所述第一开关qa1的一端连接直流母线的正极，所述第一开关qa1的另一端连接所述第一电阻r1的一端，所述第一电阻r1的另一端连接得到第二电阻r2的一端并接地，所述第二电阻r2的另一端连接所述第二开关qa2的一端，所述第二开关qa2的另一端连接直流母线的负极；当所述第一开关qa1和所述第二开关qa2闭合后，所述直流母线绝缘监测设备采集直流母线上直流正负极对地绝缘电阻值。其中，该直流母线绝缘监测设备可由电池簇内绝缘监测设备兼容。
[0054]
在一实施方式中，如图4所示，所述电池系统绝缘监测设备包括：第三电阻r3、第四电阻r4、第三开关qa3、第四开关qa4、第一连接开关qf1、第二连接开关qf2、第一电压检测装置和第二电压检测装置，所述第一连接开关qf1设置在电池系统的正极和直流母线的正极
之间，所述第二连接开关qf2设置在所述电池系统的负极和直流母线的负极之间；所述第三开关qa3的一端连接电池系统的正极，所述第三开关qa3的另一端连接所述第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端连接得到第四电阻r4的一端并接地，所述第四电阻r4的另一端连接所述第四开关qa4的一端，所述第四开关qa4的另一端连接电池系统的负极；所述第一电压检测装置设置在所述第三开关qa3和第三电阻r3的两端，所述第二电压检测装置设置在所述第四开关qa4和第四电阻r4的两端；当所述直流正负极对地绝缘电阻值小于第一故障电阻值时，所述第一连接开关qf1和所述第二连接开关qf2断开，所述第三开关qa3和第四开关qa4闭合。第一电压检测装置和第二电压检测装置可以采用现有的能够采集电压的装置，本发明实施例对其具体采用结构不做限定。
[0055]
在一实施方式中，该储能系统绝缘故障点定位系统通过上述结构采用如下流程实现故障定位：在储能系统运行时，整个储能系统只有直流母线绝缘监测设备工作，直流母线绝缘监测设备通过闭合第一开关qa1与第二开关qa2检测直流正负极对地绝缘电阻即第一电阻r1和第二电阻r2，其他电池簇内绝缘检测设备内的第三开关qa3和第四开关qa4断开，不做监测；
[0056]
当直流母线绝缘监测设备检测到第一电阻r1(或第二电阻r2)＜第一故障电阻r
1故障
，通过通讯上报给储能管理系统，储能管理系统下发断开各电池系统命令，断开电池系统绝缘监测设备和直流母线的连接，即断开第一连接开关qf1和第二连接开关qf2，电池系统被拆分为n个独立得子系统，当直流母线绝缘监测设备通过通讯下发到电池系统绝缘监测设备1～n，命令其同时启动绝缘检测功能，当电池系统绝缘监测设备1～n所有的第三开关qa3和第四开关qa4闭合，各自检测子回路绝缘电阻第三电阻r3和第四电阻r4。
[0057]
当其中一个电池系统绝缘监测设备检测到第三电阻r3(或第四电阻r4)＜第二故障电阻r
2故障
时，判断该子系统发生绝缘故障，同时启动第一电压检测装置和第二电压检测装置检测dc母线分别对地电压即直流母线正极对地电压u1和直流母线负极对地电压u2，将u1、u2检测值上报给每个电池子系统的电池管理系统；电池管理系统得到u1、u2，通过上述公式计算n1和n2，电池绝缘故障点为n1和n2之间，由此精准定位问题点，保障系统安全。
[0058]
本发明实施例提供的储能系统绝缘故障点定位系统的功能描述详细参见上述实施例中储能系统绝缘故障点定位方法描述。
[0059]
本发明实施例还提供一种存储介质，如图4所示，其上存储有计算机程序601，该指令被处理器执行时实现上述实施例中储能系统绝缘故障点定位方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0060]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘
(solid－state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0061]
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，该电子设备可以包括处理器51和存储器52，其中处理器51和存储器52可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
[0062]
处理器51可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器51还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0063]
存储器52作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器51通过运行存储在存储器52中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的储能系统绝缘故障点定位方法。
[0064]
存储器52可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器51所创建的数据等。此外，存储器52可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器52可选包括相对于处理器51远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器51。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0065]
所述一个或者多个模块存储在所述存储器52中，当被所述处理器51执行时，执行如图1－2所示实施例中的储能系统绝缘故障点定位方法。
[0066]
上述电子设备具体细节可以对应参阅图1至图2所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0067]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。