一种储能系统控制保护方法及其装置与流程

1.本技术请求保护一种储能系统控制技术，尤其涉及一种储能系统控制保护方法。本技术还涉及一种储能系统控制保护装置。


背景技术：

2.储能系统按照并网点功率输送方向分为“并网不上网”和“并网且上网”两种方式。在“并网不上网”方式下，储能系统并网点功率只能由公共电网向储能系统用户负载输送；在“并网且上网”方式下，并网点功率可以双向流动，公共电网可以向储能系统和用户负载输送，同时储能系统的额外功率可以输送给公共电网。然而，由于用户负荷具有波动性和间歇性，那么以“并网不上网”方式运行的储能系统，就会发生电流倒灌到公共电网的情况，这不仅会导致能源的浪费还会引起对公共电网的冲击，更严重的当公共电网发生故障时，储能系统所产生的电流倒灌会对机器设备造成损坏，甚至危及检修人员的人身安全。
3.现有技术中，为了解决上述系统中的问题，大多都会在所述储能系统和电网之间设置单阈值或者双阈值作为储能系统逆功率保护值，防止电流倒灌的情况发生，其中还存在的问题有：
4.1、如果是依靠单阈值回调，那么回调会在阈值上下波动。
5.2、如果是依靠双阈值回调，则会在某个区间波动。
6.因此，两种情况下都会出现回调功率过快或者储能系统继电器开关闭合频繁，轻则会发生系统不稳定或者减少储能系统寿命，重则导致双向储能变流器(pcs)进入死区，pcs锁死可能导致整个储能系统处于不可控状态，进而可能会引起重大安全事故。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术方案中的一个或者多个技术问题，本技术提供一种储能系统控制保护方法。本技术还涉及一种储能系统控制保护装置。
8.本技术提供一种储能系统控制保护方法，包括：
9.s1初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围；
10.s2从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围；
11.s3根据所述目标数据判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复步骤s2和s3，否则进行步骤s4；
12.s4根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行输出功率回调。
13.可选的，所述确定回调功率包括：
14.当所述并网点功率不小于所述双向保护阈值，则所述回调功率为预设功率。
15.可选的，当所述并网点功率小于所述双向保护阈值，则：
16.若并网点功率和双向储能变流器输出功率之和不大于所述双向保护阈值，则回调功率为其中0《c
τ
《1；否则回调功率为
17.若所述回调功率小于预设功率，则回调功率输出所述预设功率；
18.其中，所述表示所述双向保护阈值，所述c
τ
是回调参数，所述p
t_read
是并网点功率，所述p
pcs_read
是双向储能变流器输出功率。
19.可选的，所述执行输出功率回调包括：判断第i次回调是否下发回调功率，包括：
20.当i＝1时，双向储能变流器输出功率下发使能，此时回调功率为p
pcs_callback
(1)；
21.将第i-1次得到回调功率值赋值给一个中间变量
22.{p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i-1),(i＝2.3
…
n)}；
23.如果p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i)为真，则不下发回调功率，否则下发回调功率。
24.可选的，所述初始化模式包括：
25.自主经验模式，从样本数据中筛选预设时间段内该时刻的负荷有功功率
26.常规默认模式，采用默认值
27.本技术还提供一种储能系统控制保护装置，包括：
28.初始化模块，用于初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围；
29.更新模块，用于从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围；
30.判断模块，用于根据所述目标数据判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复初始化模块和更新模块，否则进入执行模块；
31.执行模块，用于根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行输出功率回调。
32.可选的，所述确定回调功率包括：
33.当所述并网点功率不小于所述双向保护阈值，则所述回调功率为预设功率。
34.可选的，当所述并网点功率小于所述双向保护阈值，则：
35.若并网点功率和双向储能变流器输出功率之和不大于所述双向保护阈值，则回调功率为其中0《c
τ
《1；否则回调功率为
36.若所述回调功率小于预设功率，则回调功率输出所述预设功率；
37.其中，所述表示所述双向保护阈值，所述c
τ
是回调参数，所述p
t_read
是并网点功率，所述p
pcs_read
是双向储能变流器输出功率。
38.可选的，所述执行输出功率回调包括：判断第i次回调是否下发回调功率，包括：
39.当i＝1时，双向储能变流器输出功率下发使能，此时回调功率为p
pcs_callback
(1)；
40.将第i-1次得到回调功率值赋值给一个中间变量
41.{p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i-1),(i＝2.3
…
n)}；
42.如果p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i)为真，则不下发回调功率，否则下发回调功率。
43.可选的，所述初始化模式包括：
44.自主经验模式，从样本数据中筛选预设时间段内该时刻的负荷有功功率计算功率的平均值：所述双向保护阈值：所述自适应偏差范围：
45.常规默认模式，采用默认值
46.本技术相较于现有技术的优点是：
47.本技术提供一种储能系统控制保护方法，包括：s1初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围；s2从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围；s3判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复步骤s2和s3，否则进行步骤s4；s4根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行输出功率回调。本技术通过判断并网点输出功率大小，确定是否需要进行功率回调，并实时检测逆功率的情况，可以有效降低回调功率波动和继电器开合频率。
附图说明
48.图1是本技术中储能系统控制保护流程图。
49.图2是本技术中储能系统控制保护执行逻辑示意图。
50.图3是本技术中储能系统控制保护装置示意图。
具体实施方式
51.以下内容均是为了详细说明本技术要保护的技术方案所提供的具体实施过程的示例，但是本技术还可以采用不同于此的描述的其他方式实施，本领域技术人员可以在本技术构思的指引下，采用不同的技术手段实现本技术，因此本技术不受下面具体实施例的限制。
52.本技术提供一种储能系统控制保护方法，包括：s1初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围；s2从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围；s3判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复步骤s2和s3，否则进行步骤s4；s4根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行输出功率回调。本技术通过判断并网点输出功率大小，确定是否需要进行功率回调，并实时检测逆功率的情况，可以有效降低回调功率波动和继电器开合频率。
53.图1是本技术中储能系统控制保护流程图。
54.请参照图1所示，s1初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围。
55.所述并网点是指储能系统和电网(或者公共电网)的连接点，储能系统可以实现的功能包括：充电和放电，该储能系统通过双向储能变流器将充电功率由公共电网向储能系统输送，或者将放电功率由储能系统输送给公共电网和交流负载。
56.所述储能系统和所述公共电网之间通过双向储能变流器(pcs)连接，实现所述公共电网和储能系统的电流通路。
57.所述双向保护阈值，用于控制所述双向储能变流器的电流方向，实现双向功率流动的控制，所述自适应偏差范围是指所述双向保护阈值的偏差范围。
58.本技术中，所述双向保护阈值和自适应偏差范围可以是预先设置的参数，也可以是根据电网的负荷有功功率数据计算生成的初始化参数。具体的，所述双向保护阈值和自适应偏差范围预先设置的参数默认值是：双向保护阈值自适应偏差范围
59.同时，所述双向保护阈值和自适应偏差范围的初始化参数的值是：双向保护阈值自适应偏差范围其中，所述是一段预设时间范围内的负荷有功功率的平均值。
60.请参照图1所示，s2从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围。
61.本技术中，所述储能系统的运行数据中的目标数据包括：负荷实时有功功率(p
l_read
),并网点功率(p
t_read
)，储能双向储能变流器(pcs)的输出功率(p
pcs_read
)，储能模式的计划输出功率(p
plan
)。
62.根据所述目标数据更新所述双向保护阈值和自适应偏差范围，包括：
63.1、更新所述双向保护阈值，计算判断所述和所述的大小，若所述小于所述则所述双向保护阈值取所述若所述≥所述则所述双向保护阈值取
64.2、更新所述自适应偏差范围，获得所述双向保护阈值后，所述自适应偏差范围的值是
65.本技术中，在上述描述内容中以及以下描述内容中，所述是更新后的双向保护阈值，所述是初始化的双向保护阈值。所述是初始化的自适应偏差范围，是更新后的自适应偏差范围。
66.请参照图1所示，s3根据所述目标数据判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复步骤s2和s3，否则进行步骤s4。
67.图2是本技术中储能系统控制保护执行逻辑示意图。
68.请参照图2所示，所述储能系统控制保护开始后，初始化双向保护阈值以及自适应偏差范围，即步骤s1。读取目标数据，并进行所述双向保护阈值和自适应偏差范围的更新，
即步骤s2。
69.完成上述准备工作，此时需要判断所述储能系统是否发生电流倒灌，其中，并网点功率小于等于0，此时电流已经倒灌；当并网点功率大于0，判断为可能发生电流倒灌。通过判断所述并网点输出功率即可进行判断，具体表达式如下：
70.p
t_read
≤0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
71.当所述并网点功率小于等于0时，则表明电流已经发生倒灌，需要进行功率回调，而若所述并网点功率大于0时，则表明所述电流可能发生倒灌。
72.当所述电流可能发生倒灌时，需要依次判断并网点功率和所述双向保护阈值与自适应偏差范围的关系，计划输出功率的大小，表达式分别如下：
[0073][0074]
p
plan
≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0075]
判断目标数据中的并网点功率和计划输出功率是否符合上述公式(2)和公式(3)，其中只要公式(2)和公式(3)同时确认，则进入功率回调，若公式(2)和公式(3)没有同时确认，则不进入功率回调，此时则需要从步骤s2重新开始。
[0076]
请参照图1所示，s4根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行输出功率回调。
[0077]
所述目标数据包括对应于并网点的负荷实时有功功率(p
l_read
),并网点功率(p
t_read
)，储能双向储能变流器(pcs)的输出功率(p
pcs_read
)，储能模式的计划输出功率(p
plan
)。其中，所述计划输出功率是预先设置的。
[0078]
根据所述目标数据计算回调功率，这在本领域中可以根据电网以及储能系统的规格、形式等，设置多种计算方法，本技术提供一种优选的方法如下：
[0079]
当所述并网点功率不小于所述双向保护阈值，则所述回调功率为预设功率。
[0080]
当所述并网点功率小于所述双向保护阈值，则：若并网点功率和双向储能变流器输出功率之和不大于所述双向保护阈值，则回调功率为其中0《c
τ
《1；否则回调功率为进一步的，若所述回调功率小于预设功率，则回调功率输出所述预设功率；其中，所述表示所述双向保护阈值，所述c
τ
是回调参数，所述p
t_read
是并网点功率，所述p
pcs_read
是双向储能变流器输出功率。
[0081]
上述描述公式表达如下：
[0082]
如果成立，则回调功率其中0《c
τ
《1；否则回调功率
[0083]
如果p
pcs_callback
′
≥p
plan
成立，则回调功率输出值p
pcs_callback
＝p
plan
，否则p
pcs_callback
＝p
pcs_callback
′
。
[0084]
其中p
pcs_callback
表示预设回调功率，p
pcs_callback
′
表示计算后得到的回调功率。
[0085]
完成回调功率的计算后，还需要计算所述回调功率下发的时刻，本技术通过对回调频率的限制，使得降低回调的频率，提高系统安全性。
[0086]
具体的，是否需要回调是根据本次回调与上次回调的回调功率大小决定的，本技术回调功率是否下发的确定方式如下：
[0087]
设本次回调次数是第i次，则：
[0088]
当i＝1时，双向储能变流器输出功率下发使能，此时双向储能变流器的输出功率(p
pcs_write
)设置值为p
pcs_write
＝p
pcs_callback
(1)；
[0089]
将第i-1次得到回调功率值p
pcs_callback
(i-1)赋值给一个中间变量，使得{p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i-1),(i＝2.3
…
n)}；
[0090]
比较第i次得到回调功率值p
pcs_callback
(i)和p
pcs_write
′
，如果p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i)为真，那么不下发回调功率；只有两次值不同才触发双向储能变流器输出功率下发，此时双向储能变流器的输出功率设置值为p
pcs_write
＝p
pcs_callback
(i)。
[0091]
本技术还提供一种储能系统控制保护装置，包括：初始化模块301，更新模块,302，判断模块,303，执行模块,304。
[0092]
图3是本技术中储能系统控制保护装置示意图。
[0093]
请参照图3所示，初始化模块301，用于初始化双向储能变流器的双向保护阈值和自适应偏差范围。
[0094]
所述并网点是指储能系统和电网(或者公共电网)的连接点，储能系统可以实现的功能包括：充电和放电，该储能系统通过双向储能变流器将充电功率由公共电网向储能系统输送，或者将放电功率由储能系统输送给公共电网和交流负载。
[0095]
所述储能系统和所述电网之间通过双向储能变流器(pcs)实现充放电控制。
[0096]
所述双向保护阈值，用于所述储能系统和电网之间的双向保护机制使能判断，所述自适应偏差范围是指所述双向保护阈值的偏差范围。
[0097]
本技术中，所述双向保护阈值和自适应偏差范围可以是预先设置的参数，也可以是根据储能系统的负荷有功功率数据计算生成的初始化参数。具体的，所述双向保护阈值和自适应偏差范围预先设置的参数默认值是：双向保护阈值自适应偏差范围
[0098]
同时，所述双向保护阈值和自适应偏差范围的初始化参数的值是：双向保护阈值自适应偏差范围其中，所述是一段预设时间范围内的负荷有功功率的平均值。
[0099]
请参照图3所示，更新模块302，用于从储能系统实时的运行数据中筛选所述目标数据，根据所述目标数据更新所述双向保护阈值以及自适应偏差范围。
[0100]
本技术中，所述储能系统的运行数据中的目标数据包括：负荷实时有功功率(p
l_read
),并网点功率(p
t_read
)，储能双向储能变流器(pcs)的输出功率(p
pcs_read
)，储能模式的计划输出功率(p
plan
)。
[0101]
根据所述目标数据更新所述双向保护阈值和自适应偏差范围，包括：
[0102]
1、更新所述双向保护阈值，计算判断所述和所述的大小，若所述小于所述则所述双向保护阈值取所述若所述≥所述则所述双向保护阈值取
[0103]
2、更新所述自适应偏差范围，获得所述双向保护阈值后，所述自适应偏差范围的值是
[0104]
本技术中，在上述描述内容中以及以下描述内容中，所述是更新后的双向保护阈值，所述是初始化的双向保护阈值。所述是初始化的自适应偏差范围，是更新后的自适应偏差范围。
[0105]
请参照图3所示，判断模块303，用于根据所述目标数据判断所述并网点输出功率是否不大于0，若否，则根据所述并网点输出功率、双向保护阈值、自适应偏差和预设回调功率的大小判断是否重复初始化模块和更新模块，否则进入执行模块。
[0106]
图2是本技术中储能系统控制保护执行逻辑示意图。
[0107]
请参照图2所示，所述储能系统控制保护开始后，初始化双向保护阈值以及自适应偏差范围，即步骤s1。读取目标数据，并进行所述双向保护阈值和自适应偏差范围的更新，即步骤s2。
[0108]
完成上述准备工作，此时需要判断所述储能系统是否发生电流倒灌，其中，并网点功率小于等于0，此时电流已经倒灌；当并网点功率大于0，判断为可能发生电流倒灌。通过判断所述并网点输出功率即可进行判断，具体表达式如下：
[0109]
p
t_read
≤0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0110]
当所述并网点功率小于等于0时，则表明电流已经发生倒灌，需要进行功率回调，而若所述并网点功率大于0时，则表明所述电流可能发生倒灌。
[0111]
当所述电流未发生倒灌时，需要判断依次判断并网点功率和所述双向保护阈值与自适应偏差范围的关系，计划输出功率的大小，表达式分别如下：
[0112][0113]
p
plan
≥0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0114]
判断目标数据中的并网点功率和计划输出功率是否符合上述公式(2)和公式(3)，其中只要公式(2)和公式(3)同时确认，则进入功率回调，若公式(2)和公式(3)没有同时确认，则不进入功率回调，此时则需要从步骤s2重新开始。
[0115]
请参照图3所示，执行模块304，用于根据所述目标数据、调整后的双向保护阈值和自适应偏差范围确定回调功率，并执行功率回调。
[0116]
所述目标数据包括对应于并网点的负荷实时有功功率(p
l_read
),并网点功率(p
t_read
)，储能双向储能变流器(pcs)的输出功率(p
pcs_read
)，储能模式的计划输出功率(p
plan
)。其中，所述计划输出功率是预先设置的。
[0117]
根据所述目标数据计算回调功率，这在本领域中可以根据电网以及储能系统的规格、形式等，设置多种计算方法，本技术提供一种优选的方法如下：
[0118]
当所述并网点功率不小于所述双向保护阈值，则所述回调功率为预设功率。
[0119]
当所述并网点功率小于所述双向保护阈值，则：若并网点功率和双向储能变流器输出功率之和不大于所述双向保护阈值，则回调功率为其中0《c
τ
《1；否则回调功率为进一步的，若所述回调功率小于预设功率，则回调功率输出
所述预设功率；其中，所述表示所述双向保护阈值，所述c
τ
是回调参数，所述p
t_read
是并网点功率，所述p
pcs_read
是双向储能变流器输出功率。
[0120]
上述描述公式表达如下：
[0121]
如果成立，则回调功率其中0《c
τ
《1；否则回调功率
[0122]
如果p
pcs_callback
′
≥p
plan
成立，则回调功率输出值p
pcs_callback
＝p
plan
，否则p
pcs_callback
＝p
pcs_callback
′
。
[0123]
其中p
pcs_callback
表示预设回调功率，p
pcs_callback
′
表示计算后得到的回调功率。
[0124]
完成回调功率的计算后，还需要计算所述回调功率下发的时刻，本技术通过对回调频率的限制，使得降低回调的频率，提高系统安全性。
[0125]
具体的，是否需要回调是根据本次回调与上次回调的回调功率大小决定的，本技术回调功率是否下发的确定方式如下：
[0126]
设本次回调次数是第i次，则：
[0127]
当i＝1时，双向储能变流器输出功率下发使能，此时双向储能变流器的输出功率(p
pcs_write
)设置值为p
pcs_write
＝p
pcs_callback
(1)；
[0128]
将第i-1次得到回调功率值p
pcs_callback
(i-1)赋值给一个中间变量，使得{p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i-1),(i＝2.3
…
n)}；
[0129]
比较第i次得到回调功率值p
pcs_callback
(i)和p
pcs_write
′
，如果p
pcs_write
′
＝p
pcs_callback
(i)为真，那么不下发回调功率；只有两次值不同才触发双向储能变流器输出功率下发，此时双向储能变流器的输出功率设置值为p
pcs_write
＝p
pcs_callback
(i)。
[0130]
本技术首先判断并网点是否发生电流倒灌，根据判断结果执行不同的控制策略，当电流倒灌时执行功率回调，当电流未发生倒灌时实时的进行评估监视，主动预防电流倒灌的事件发生，同时实现了公共电网和储能系统的保护；在进行功率回调时，进行是否下发功率的判断，进而减少功率回调的次数和频率，提高储能系统运行的安全性和稳定性。