适用于储能系统的保护装置的制作方法

本实用新型涉及储能系统的监测与保护技术领域，特别涉及一种适用于储能系统的保护装置。

背景技术：

现有技术中，储能系统，即分布式储能系统或蓄电池系统多由一只或多只蓄电池通过串并联构成一个完整的系统。系统连接完成后，会通过柜体或箱体或电池架对各单体蓄电池进行固定和摆放。固定及摆放后，排除外部电气连接，各单体蓄电池的对外输出端子及蓄电池内部(包括但不限于蓄电池的正负极、对外输出的智能接口等)及外壳与柜体或箱体或电池架之间是电气绝缘的。但是，当分布式储能系统或蓄电池系统中某一电池出现故障时，特别是当分布式储能系统或蓄电池系统中某一单体蓄电池出现漏液故障时，故障蓄电池的内部或对外输出端子会通过漏液与柜体或箱体或电池架形成电连接。当该电连接建立后，会造成故障蓄电池自身或和与其串联的全部或部分蓄电池一起构成与柜体或箱体或电池架之间的异常回路。该异常回路为分布式储能系统或蓄电池系统与柜体或箱体或电池架之间提供了一个放电回路。该异常回路的存在会对分布式储能系统或蓄电池系统中部分或全部蓄电池进行歧路放电，造成对分布式储能系统或蓄电池系统的损坏。极端情况下，当分布式储能系统或蓄电池系统持续歧路放电或在放电过程中引起拉弧时，会造成分布式储能系统或蓄电池系统的过热甚至爆炸、燃烧。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种适用于储能系统的保护装置。具体的，本公开通过实时监控分布式储能系统或蓄电池系统的柜体或箱体或电池架对地之间的漏电电流，实现了第一时间发现分布式储能系统或蓄电池系统漏电和漏液故障的检出。此外，根据实际使用情况，在发现故障的第一时间，通过可以选配的保护装置断开分布式储能系统或蓄电池系统的柜体或箱体或电池架的接地，切断由于分布式储能系统或蓄电池系统漏电或漏液构成的通过系统的柜体或箱体或电池架与系统地之间的回路或备用储能装置与电源系统的连接，起到保护分布式储能系统或蓄电池系统的作用。进一步地，当系统发现分布式储能系统或蓄电池系统存在漏电情况或漏液情况时，可以通过系统内置的监测电路测量分布式储能系统或蓄电池系统的柜体或箱体或电池架对保护地之间的电位，进行故障点基本定位的判断。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种适用于储能系统的保护装置，所述装置包括：监测模块，用于对所述储能系统绝缘程度和漏电电流进行实时监测；保护模块，用于当检测的所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则通过保护装置断开所述储能系统与柜体或箱体或电池架的接地连接或备用储能装置与电源系统的连接，切断所述储能系统与柜体或箱体或电池架之间的放电歧路实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。

在其中一个实施例中，所述保护模块包括：第一检测与判断单元，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流是否在预设阈值范围内。

在其中一个实施例中，所述保护模块包括：第一执行单元，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则切断由所述储能系统、所述柜体或箱体或所述电池架组成的放电歧路，以实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。

在其中一个实施例中，所述保护模块包括：第二检测与判断单元，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流是否在预设阈值范围内。

在其中一个实施例中，所述保护模块包括：第一测量单元，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流在预设阈值范围内，则通过所述储能系统内置的监测电路测量所述储能系统与所述柜体或箱体或所述电池架之间的电位。

在其中一个实施例中，所述监测模块包括监测单元，用于通过至少一个漏电电流传感器实时监测所述储能系统的所述柜体或箱体或所述电池架接地处的电流。

在其中一个实施例中，所述至少一个漏电电流传感器为30ma-1000ma的电流传感器。

在其中一个实施例中，所述电流传感器通过模拟量输出方式对应输出所测量的漏电电流值；或所述电流传感器通过数字量输出方式对应输出所测量的漏电电流值，其中，所述数字量输出方式的判断条件为监测的电流值是否超过预设电流阈值范围。

在其中一个实施例中，所述监测模块包括定义单元，用于当检测的漏电电流超过30ma-1000ma的电流范围时，定义所述漏电电流为超限。

在其中一个实施例中，所述保护模块包括：第二测量单元，用于当所述储能系统出现漏电或漏液现象，测量所述储能系统的所述柜体或箱体或所述电池架的电压差；位置判断单元，用于通过测量的所述电压差与获取的单体电池测量的电压数据，判断所述储能系统的漏电或漏液的具体位置。

本实用新型提供的一种适用于储能系统的保护装置，对所述储能系统绝缘程度和漏电电流进行实时监测；当检测的所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则通过保护装置断开所述储能系统与柜体或箱体或电池架的接地连接或备用储能装置与电源系统的连接，切断所述储能系统与柜体或箱体或电池架之间的放电歧路实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。该装置能够有效地保障分布式储能系统或蓄电池系统与系统柜体或箱体或电池架之间的电气连接及绝缘的正确性，及时监测到由于分布式储能系统或蓄电池系统绝缘不足或者外壳破裂、漏液等问题造成系统柜体或箱体或电池架之间存在的漏电回路，并及时切断该回路。避免因为分布式储能系统或蓄电池系统局部故障或发生漏液时造成与柜体或箱体或电池架间绝缘不足，引起短路甚至燃烧等恶劣故障的发生，且具有保护的精准性、灵活性与易用性。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例中的一种适用于储能系统的保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一个实施例中的一种适用于储能系统的保护装置的结构示意图；以及

图3为本实用新型一个实施例中的一种适用于储能系统的保护方法的电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型适用于储能系统的保护装置的具体实施方式进行进一步详细说明。其中，需要说明的是，本公开所提及的以及保护所涉及的储能系统具体为电储能系统。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

分布式储能系统或蓄电池系统通常由一只或者多只蓄电池通过串并联构成。蓄电池漏液多是由于蓄电池存在制作缺陷、机械碰撞、运输或使用不当造成蓄电池外壳损坏而导致的。出现漏液的蓄电池在漏液的部分会形成局部的导体，破坏蓄电池原有的绝缘。安装固定分布式储能系统或蓄电池系统的柜体或箱体或电池架通常情况下要根据使用情况进行保护性接地，保护性接地的位置根据电源系统不同及应用现场不同会有所区别。与保护地连接的柜体或箱体或电池架与分布式储能系统或蓄电池系统串联输出后的总正或总负极以及其内部串联的各蓄电池之间存在一定的电位差。该电位差的数值与系统的接地状况、系统总电压以及各蓄电池在串联蓄电池组中所处的位置有关。正常情况下，分布式储能系统或蓄电池系统对于内部的蓄电池与柜体或箱体或电池架具有较高的绝缘要求。但是，由于蓄电池单元外壳损坏、制造缺陷、机械碰撞、使用不当等原因造成蓄电池漏液等原因会导致串联蓄电池组中某只蓄电池与安装固定蓄电池组的柜体或箱体或电池架之间存在异常的电流通路。该电流通路的存在会导致分布式储能系统或蓄电池系统在正常的放电回路之外，可能存在一个歧路放电回路。当蓄电池漏液达到一定量，放电回路一旦形成会造成分布式储能系统或蓄电池系统内部对柜体或箱体或电池架进行歧路放电，最终会造成分布式储能系统或蓄电池系统损坏，严重情况下会造成分布式储能系统或蓄电池系统燃烧。

具体的，专利cn107870590a“机房蓄电池管理设备”中，提到的依靠在各电池中安装蓄电池漏液传感器进行漏液监测并通知管理系统的方式。该专利中未对漏液传感器部分进行详细描述，对于漏液监测的具体实施方式表述有欠缺。进一步地，传统方式，对蓄电池进行漏液监测的方式主要依靠平衡电桥测试方式，如专利申请号：201621017695“一种基于小信号注入法的动力电池绝缘检测电路”和专利申请号：2017111123136“一种电池漏液检测装置”中所提及的测试方法。该方法对于蓄电池组的组成和使用条件具有一定的限制，对于平衡电阻的精度要求高。平衡电阻的选值也与分布式储能系统或蓄电池系统的总体输出电压有关。另外，该技术容易受蓄电池组中各单体蓄电池性能不均衡的影响产生误报警。专利申请号：2016211734554“一种电池漏液检测装置”依靠蓄电池挥发性气体检出方式测量蓄电池漏液状态。该方案对于类似与铅酸蓄电池等充电情况下会有气体产生的蓄电池系统适用性较差，在具体实施过程中，对于报警的条件设置很难做到精确设定，容易产生误报警或者故障情况下无报警的问题。另外，上述专利中都仅仅限于对分布式储能系统或蓄电池系统的漏液或漏电故障进行监测和报警的方式，没有提及在发现分布式储能系统或蓄电池系统存在漏电或漏液的情况下如何保护的问题。综上所述，适用于分布式储能系统或蓄电池系统漏电、漏液保护的方法和装置为一项极具有重要意义的研究课题。

如图1所示，为一个实施例中的一种适用于储能系统的保护装置的结构示意图。具体的，装置包括：监测模块100用于对所述储能系统绝缘程度和漏电电流进行实时监测；保护模块200用于当检测的所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则通过保护装置断开所述储能系统与柜体或箱体或电池架的接地连接或备用储能装置与电源系统的连接，切断所述储能系统与柜体或箱体或电池架之间的放电歧路实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。

如图2所示，需要说明的是，在一个实施例中，监测模块100包括监测单元110，用于通过至少一个漏电电流传感器实时监测储能系统的柜体或箱体或电池架接地处的电流。其中，至少一个漏电电流传感器为30ma-1000ma的电流传感器。需要说明的是，电流传感器通过模拟量输出方式对应输出所测量的漏电电流值；或所述电流传感器通过数字量输出方式对应输出所测量的漏电电流值，其中，所述数字量输出方式的判断条件为监测的电流值是否超过预设电流阈值范围。

此外，如图2所示，在一个实施例中，监测模块100包括定义单元120，用于当检测的漏电电流超过30ma-1000ma电流范围时，定义漏电电流为超限。

此外，需要说明的是，如图2所示，在一个实施例中，本公开提出的一种适用于储能系统的保护装置保护模块200包括：第一检测与判断单元210，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流是否在预设阈值范围内；以及第一执行单元220，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则切断由所述储能系统、所述柜体或箱体或所述电池架组成的放电歧路，以实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。由此，可以及时高效地对分布式储能系统或蓄电池系统进行保护。

进一步地，如图2所示，在一个实施例中，本公开提出的一种适用于储能系统的保护装置保护模块200包括第二检测与判断单元230，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流是否在预设阈值范围内；以及第一测量单元240，用于检测并判断所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流在预设阈值范围内，则通过所述储能系统内置的监测电路测量所述储能系统与所述柜体或箱体或所述电池架之间的电位。

由此，可以更加精准地完成对分布式储能系统或蓄电池系统的保护的效果。

更进一步地，如图2所示，需要说明的是，本公开提出的一种适用于储能系统的保护装置保护模块200包括第二测量单元250，用于当所述储能系统出现漏电或漏液现象，测量所述储能系统的所述柜体或箱体或所述电池架的电压差；以及位置判断单元260，用于通过测量的所述电压差与获取的单体电池测量的电压数据，判断所述储能系统的漏电或漏液的具体位置。由此，精准提高了保护分布式储能系统或蓄电池系统的目的。

为了更好地理解与应用本公开提出的一种适用于储能系统的保护装置，结合图3进行详述。需要说明的是，本公开保护范围不局限以下详述以及示例。

本公开概述包括用于对分布式储能系统或蓄电池系统绝缘程度和漏电电流进行实时监测,特别是对系统内串联的蓄电池系统与柜体或箱体或电池架之间绝缘程度和漏电电流监测；用于对分布式储能系统或蓄电池系统特别是对系统内串联的蓄电池系统与柜体或箱体或电池架之间存在漏电、漏液等故障时进行保护；用于对分布式储能系统或蓄电池系统特别是对系统内串联的蓄电池系统与柜体或箱体或电池架之间存在漏电、漏液等故障时进行故障定位。

具体的，漏电及漏液监测装置在分布式储能系统或蓄电池系统的柜体或箱体或电池架接地处加入漏电电流传感器i2持续监测柜体或箱体或电池架对地的电流。根据漏电或漏液状况等级及使用要求不同，该电流传感器可选用30ma到1000ma的范围。当系统中出现漏电或漏液的情况时，i2中会有一定数值的电流流过。i2电流传感器可以选择超过一定数值后的数字量输出方式或通过模拟量输出方式对应输出其测量的漏电电流值。漏电及漏液监测装置持续监控漏电电流传感器i2输出，并根据i2的输出状态判断系统中是否存在漏电或漏液的情况及并可以通过i2的输出判断漏电或漏液的程度。i2选择模拟量输出时，i2输出一个与柜体或箱体或电池架对地的电流数值相关联的电流或电压信号。漏电及漏液监测装置会由此获得流经i2的电流大小，当电流超过一定幅度时触发漏电及漏液监测装置的后续测量及保护动作。或者，i2选择数字量输出时，当监测柜体或箱体或电池架对地的电流超过i2中所设定的电流阈值时，i2输出一个数字量信号，触发漏电及漏液监测装置的后续测量及保护动作。保护动作与蓄电池的整体电压与使用环境有关,所有保护动作的设计应严格按照系统强制接地的安规设计。特别是在蓄电池串联电压较高的额系统中，当保护动作与安规发生冲突时,应以安规规定为准，保证蓄电池组的接地安全。

此外，还需要对另一种方式进行说明，当按照安规规定，无法切断电池系统的柜体或箱体或电池架与保护地之间的连接时，可采用切断电池系统与其送连接的充电电源、负载等电源系统之间的连接。切断包括但不限于切断电池系统与电源系统之间的正极电缆、负极电缆、同时切断正负极电缆、电池系统接地点等方式。上述装置以切断存在漏电或漏液故障的储能系统或电池系统对柜体或箱体或电池架的异常放电歧路为目的。可结合现场使用情况进行选择和适配。

当检测到电池系统的柜体或箱体或电池架漏电电流存在后，漏电及漏液监测装置系统会持续监测电池架与保护地之间的电压变化。实际操作中，可根据接地的实际情况选择监控柜体或箱体或电池架与电池组总正或总负极的电压。当电池组中某只电池出现漏液时，柜体或箱体或电池架对电池组的总正或总负极形成一定电压差。测量该电压差并结合各单体电池测量获得的电压数据，系统可大致判断漏液电池发生的位置。漏电及漏液监测装置系统的输出控制，当电池漏液确认发生时，系统输出启动，输出报警控制信号。并同时切断串联在柜体或箱体或电池架的接地开关，使柜体或箱体或电池架处于非接地状态，或切断备用储能装置与电源系统的连接开关，使蓄电池系统处于孤立状态，即刻切断漏液电池对电池架和保护地之间的放电回路。

综上所述可知，本公开提出了一个完整的分布式储能系统或蓄电池系统漏电、漏液保护装置，该装置包括对于分布式储能系统或蓄电池系统中漏电、漏液状态的实时监测、故障程度判断、故障定位及保护装置等多个方面。传统的漏电、漏液保护方法，基本以平衡电桥或在蓄电池组中不同位置如电池组总正、总负及接地点中串入平衡电阻的方法测得。但是，由于分布式储能系统或蓄电池系统本身使用状态不平均且用法存在不一致性。特别是当分布式储能系统或蓄电池系统在串联使用过程中出现单体劣化等现象时，造成电压不均衡时，采用平衡电阻或电桥法测试获得的数据有效性会降低，无法准确判断分布式储能系统或蓄电池系统的漏电状态。

本公开通过测量分布式储能系统或蓄电池系统漏液或漏电情况下产生的系统柜体或箱体或电池架之间的漏电电流和电位差能够准确测量分布式储能系统或蓄电池系统的漏液或漏电故障的发生。不受分布式储能系统或蓄电池系统本身系统构成的限制，具备较强的可操作性、可实施性。

本实用新型提供的一种适用于储能系统的保护装置，对所述储能系统绝缘程度和漏电电流进行实时监测；当检测的所述储能系统的所述绝缘程度和所述漏电电流不在预设阈值范围内，则通过保护装置断开所述储能系统与柜体或箱体或电池架的接地连接或备用储能装置与电源系统的连接，切断所述储能系统与柜体或箱体或电池架之间的放电歧路实现对于所述储能系统及所述电源系统的保护。该装置能够有效地保障分布式储能系统或蓄电池系统与系统柜体或箱体或电池架之间的电气连接及绝缘的正确性，及时监测到由于分布式储能系统或蓄电池系统绝缘不足或者外壳破裂、漏液等问题造成系统柜体或箱体或电池架之间存在的漏电回路，并及时切断该回路。避免因为分布式储能系统或蓄电池系统局部故障或发生漏液时造成与柜体或箱体或电池架间绝缘不足，引起短路甚至燃烧等恶劣故障的发生，且具有保护的精准性、灵活性与易用性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，例如“a、b或c的至少一个”的列举意味着a或b或c，或ab或ac或bc，或abc(即a和b和c)。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了示例和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。