大型储能系统的安全状态监测方法及系统、设备、介质与流程

1.本发明涉及储能系统技术领域，特别涉及大型储能系统的安全状态监测方法及系统、设备、介质。


背景技术：

2.随着我国经济快速的发展，电力需求日益迫切，电网系统运行的电压等级不断提高，然而随着电网规模的不断扩大，电力设备的容量也在不断增加，需要大力发展新能源，加快建设新型电力系统，积极发展“新能源+储能”、源网荷储一体化和多能互补，支持分布式新能源合理配置储能系统。
3.储能产品的需求日益提升，储能产品的安全性要求也不断提高。电网系统对电力设备的安全运行、供电可靠性提出了更加苛刻的要求。为确保整个电网系统的稳定、安全、经济运行，对电力设备进行绝缘监测和诊断的研究具有十分重要的理论价值和实际价值。
4.电力可靠性主要取决于绝缘状况，而通常用泄漏电流和设备的电容值、介质损耗角正切值等参数来表征高压电气设备的绝缘状态。电力部门要定期对这些电器参数做预防性试验。但是这种措施存在固有缺陷，表现为：(1)定期停电对设备进行检查，要花费大量的人力、物力和财力，不利于电力系统的经济运行；(2)在离线条件下对设备进行预防性试验及检测时，很难实时地预见和预测电气设备的突发性事故，更不可能发现高压电气设备的潜伏性缺陷。


技术实现要素：

5.为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，本发明的第一目的是提供大型储能系统的安全状态监测方法，包括以下步骤：步骤s1、发送检测需求至输出信号控制单元；步骤s2、判断输出信号控制单元是否接入pe检测点；步骤s3、是则开启电压中心点对pe检测点信号输出；步骤s4、输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s5、记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s6、输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s7、再次记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s8、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值；步骤s9、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+ / hv-的对地偏执量。
6.进一步地，在所述步骤s4之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定；
否则跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。
7.进一步地，在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
8.进一步地，在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
9.进一步地，在所述步骤s6之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定；否则跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。
10.进一步地，在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
11.进一步地，在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
12.本发明的第二目的是提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现上述方法。
13.本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现上述方法。
14.本发明的第四目的是提供实现上述方法的大型储能系统的安全状态监测系统，包括控制器、调压电路、输出信号控制单元、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、第四信号调理电路，所述控制器用于执行ad采集转换、控制所述调压电路调整输出信号的电压幅度、控制所述输出信号控制单元输出正脉冲宽度调制信号或负脉冲宽度调制信号至pe检测点，所述第一信号调理电路用于对电源的正极信号进行信号处理，所述第二信号调理电路用于对电源的负极信号进行信号处理，所述第三信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值，所述第四信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+/hv-的对地偏执量。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供大型储能系统的安全状态监测方法及系统、电子设备、介质，基于多种基础元件进行搭建，同时集成高压检测与绝缘检测，接收到检测需求之后，接入外部pe，检测端口电压，根据检测的结果适当调整输出脉冲的电压幅度以及方向，实现检测功能，并且能够满足全检测范围的精度要求，实时确认当前系统的绝缘状态，为系统安全保驾护航。
16.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为实施例1的大型储能系统的安全状态监测系统原理图；图2为实施例1的大型储能系统的安全状态监测系统内部示意图；图3为实施例2的大型储能系统的安全状态监测方法流程图；图4为实施例2的信号值变化率大，调整信号输出时间流程图；图5为实施例2的绝缘阻抗大，opa输出信号值太小，增加输出值流程图；图6为实施例2的绝缘阻抗小，opa输出信号值太大，减小输出值流程图；图7为实施例3的电子设备原理图；图8为实施例4的计算机存储介质原理图。
具体实施方式
18.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
19.在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
实施例1
20.大型储能系统的安全状态监测系统，如图1、图2所示，包括控制器、调压电路a、输出信号控制单元、第一信号调理电路（图2中的信号调理电路opa1）、第二信号调理电路（图2中的信号调理电路opa2）、第三信号调理电路（图2中的信号调理电路opa3）、第四信号调理电路（图2中的信号调理电路opa4）、降压电路、隔离电路、通讯隔离电路、调压电路b，降压电路为适配不同的输入电压，做出相应的设计调整，输出供电到隔离电路、通讯隔离电路，包括但不限于电压模块、定压模块、分立元件搭建。隔离电路为满足系统高压采集的隔离需求调整，包括但不限于电压模块、定压模块、分立元件搭建。通讯隔离电路包括通讯隔离和io操作隔离器件，包括但不限于uart/spi/iic 。调压电路a根据检测的需求，调整输出的电压幅度，包括但不限于电压模块、定压模块、分立元件搭建。调压电路b用于固定电压输出给到
运算放大器，包括但不限于电压模块、定压模块、分立元件搭建。输出信号控制单元用于接入pe检测点、输出正脉冲宽度调制信号到pe检测点或者输出负脉冲宽度调制信号到pe检测点，包括但不限于机械继电器、固态继电器、光耦、高压驱动元件、分立元件搭建。控制器用于执行ad采集转换、控制调压电路a调整输出信号的电压幅度、控制输出信号控制单元输出正脉冲宽度调制信号或负脉冲宽度调制信号至pe检测点，第一信号调理电路用于对电源的正极信号进行信号处理，第二信号调理电路用于对电源的负极信号进行信号处理，第一信号调理电路和第二信号调理电路配合电阻分压，运放隔离后级处理电路，防止阻抗串扰，执行必要的信号放大。第三信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值，第四信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+/hv-的对地偏执量。
21.本发明对pe检测点输入脉冲，脉冲电压幅度可调、宽度可调，检测hv+hv-上采集到的分量，判断hv点对pe的阻抗。
22.本发明采用双向正负可调脉冲的方式，检测系统正负极的对地绝缘阻抗，通过搭配dc控制、脉冲控制、信号处理单元，以实现高压与绝缘检测功能。解决了传统方案的测量范围窄，精度低，y电容干扰大以及忽视产品绝缘安全影响的问题。
实施例2
23.上述大型储能系统的安全状态监测系统的监控方法，关于系统的详细描述，可以参照上述系统实施例中的对应描述，在此不再赘述。如图3所示，包括以下步骤：步骤s1、控制器发送检测需求至输出信号控制单元，输出信号控制单元接收到检测需求之后，接入外部pe；步骤s2、判断输出信号控制单元是否接入pe检测点；步骤s3、是则开启电压中心点对pe检测点信号输出；步骤s4、输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s5、记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s6、输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s7、再次记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s8、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值；步骤s9、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+/hv-的对地偏执量；判断是否需要连续检测；是则跳转至开启电压中心点对pe检测点信号输出步骤；否则系统待机，等待工作指令。
24.当信号值变化率大时，调整信号输出时间。如图4所示，在步骤s4之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定，具体地，通过判断信号值的变化率是否大于预设值，是则
判定信号不稳定，否则判定信号稳定；否则跳转至输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。
25.在步骤s6之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定；否则跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。
26.当绝缘阻抗大，opa输出信号值太小，增加输出值。如图5所示，在判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
27.在判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
28.绝缘阻抗小，opa输出信号值太大，减小输出值。如图6所示，在判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
29.在判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。
30.与现有技术相比，本发明的产品精度和检测范围都有很大提升，并且传统检测方案在系统y电容（对pe的电容）比较大时会有明显的检测问题以及检测误差。本发明具有动态调整迅速，采集范围广，适应性强，精度高以及高可靠性的优点，非常适合储能直流产品的应用以及推广，提升产品安全性的目标要求。
实施例3
31.一种电子设备，如图7所示，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与存储器联接，并且当程序代码被处理器执行时，实现上述方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
实施例4
32.一种计算机可读存储介质，如图8所示，其上存储有程序指令，程序指令被执行时实现上述方法。关于方法的详细描述，可以参照上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
33.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
34.以上所述仅为本说明书实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的权利要求范围之内。

技术特征：
1.大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、发送检测需求至输出信号控制单元；步骤s2、判断输出信号控制单元是否接入pe检测点；步骤s3、是则开启电压中心点对pe检测点信号输出；步骤s4、输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s5、记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s6、输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点；步骤s7、再次记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；步骤s8、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值；步骤s9、对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+ / hv-的对地偏执量。2.如权利要求1所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述步骤s4之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定；否则跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。3.如权利要求2所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。4.如权利要求2所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的正脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出正脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。5.如权利要求1所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述步骤s6之后还包括以下步骤：判断检测信号是否稳定；否则跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压。6.如权利要求5所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否满足精度；是则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；否则提升输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出负脉冲宽度调制
信号至pe检测点步骤。7.如权利要求5所述的大型储能系统的安全状态监测方法，其特征在于：在所述判断检测信号是否稳定步骤之后还包括以下步骤：若检测信号稳定，则检测信号的变化幅度是否超出量程；否则记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；是则降低输出的负脉冲宽度调制信号的电压幅度，并跳转至所述输出负脉冲宽度调制信号至pe检测点步骤。8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器，其上存储有程序代码；处理器，其与所述存储器联接，并且当所述程序代码被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有程序指令，所述程序指令被执行时实现如权利要求1-7任一项所述的方法。10.实现如权利要求1-7任一项所述方法的大型储能系统的安全状态监测系统，其特征在于：包括控制器、调压电路、输出信号控制单元、第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路、第四信号调理电路，所述控制器用于执行ad采集转换、控制所述调压电路调整输出信号的电压幅度、控制所述输出信号控制单元输出正脉冲宽度调制信号或负脉冲宽度调制信号至pe检测点，所述第一信号调理电路用于对电源的正极信号进行信号处理，所述第二信号调理电路用于对电源的负极信号进行信号处理，所述第三信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算出输入高压值，所述第四信号调理电路用于对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压hv+ / hv-的对地偏执量。

技术总结
本发明涉及大型储能系统的安全状态监测方法及系统、设备、介质，该方法包括步骤：发送检测需求；若输出信号控制单元接入PE检测点，则开启电压中心点对PE检测点信号输出；输出正脉冲宽度调制信号、负脉冲宽度调制信号至PE检测点；记录第三信号调理电路输出的电压和第四信号调理电路输出的电压；对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压做差，得到差值电压，计算输入高压值；对第一信号调理电路输出的电压、第二信号调理电路输出的电压求和，得到叠加电压，计算出电压HV+/HV-的对地偏执量。本发明接收到检测需求后，接入外部PE，检测端口电压，根据检测的结果调整输出脉冲的电压幅度以及方向，实现检测功能。实现检测功能。实现检测功能。


技术研发人员：王中照 许旭乾 施敏捷
受保护的技术使用者：苏州精控能源科技有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/7/12