一种储能系统过流、过压及欠压保护装置及方法与流程

本发明涉及储能，特别是一种储能系统过流、过压及欠压保护装置及方法。

背景技术：

1、储能系统的安全与寿命，高度依赖于对电压和电流的精准管控。电压失控与电流失控，是导致储能电池衰减、设备损坏乃至热失控的主要诱因。当前储能系统电压及电流保护策略通常是依靠电池管理系统（battery management system，bms）三级保护架构（告警提醒-禁止运行-切断回路），当系统电压或电流超出第三级保护阈值，电池管理系统将执行最终保护动作，强制切断直流回路，使储能系统进入关机状态。

2、然而，该架构存在潜在的“保护盲区”风险：若储能系统因电压或电流异常等电网异常保护而关机，用户在不知情或误操作下再次上电开机，此时电池管理系统可能因状态锁存异常或逻辑缺陷而不再触发二次保护，导致储能电池在已受损状态下继续充放电，不仅严重加剧寿命衰减，更可能彻底破坏储能系统安全边界，引发重大事故。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种储能系统过流、过压及欠压保护装置及方法，旨在解决在电池管理系统因电网异常保护而关机后、用户误操作再次上电的工况下，电池管理系统不再触发二次保护，无法有效防止储能电池在已受损状态下继续充放电的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，包括：

3、通通断结构，串联于储能电池的输出回路中，其一端连接所述储能电池，另一端分别连接储能逆变器和dc/dc电源模块，所述dc/dc电源模块用于将所述储能电池输出的直流高压转换为直流低压；

4、控制器，包括电压采集端口、通讯端口和电源端口；所述电压采集端口与所述储能电池连接，用于采集所述储能电池的电压数据并传输至所述控制器；所述通讯端口用于获取电流数据；所述电源端口与所述dc/dc电源模块的输出端连接，用于为所述控制器供电；

5、所述控制器分别与所述通断结构、所述电压采集端口和所述通讯端口连接，用于根据所述电压数据判断所述储能电池是否处于过压状态或欠压状态，并根据所述电流数据判断所述储能电池是否处于过流状态；当所述储能电池处于过压状态、欠压状态或过流状态时，所述控制器启动延时计时，当计时时间达到延迟时间时，所述控制器向所述通断结构发送分断控制信号，控制所述通断结构断开。

6、作为本发明的进一步改进：所述通断结构包括分励脱扣器，所述分励脱扣器与所述控制器电连接，所述分励脱扣器用于接收所述分断控制信号并执行断开动作。

7、作为本发明的进一步改进：所述通断结构还包括微动开关，所述微动开关与所述控制器电连接，所述微动开关用于检测所述通断结构的通断状态，并将通断结构的通断状态信号反馈至所述控制器。

8、作为本发明的进一步改进：所述通讯端口用于与储能系统的电池管理系统通讯连接，以从所述电池管理系统获取所述电流数据，并将所述电压数据、所述通断结构的通断状态以及所述过压状态、欠压状态或过流状态等异常告警信息上传至所述电池管理系统。

9、作为本发明的进一步改进：所述通讯端口用于与储能系统的电流采集设备通讯连接，以从所述电流采集设备获取所述电流数据。

10、作为本发明的进一步改进：所述通讯端口为rs485通讯接口、can通讯接口或以太网通讯接口。

11、作为本发明的进一步改进：所述电压采集端口的采样周期小于或等于100ms，所述通讯端口获取电流数据的采样周期小于或等于50ms。

12、作为本发明的进一步改进：所述控制器还包括参数设置接口，所述参数设置接口用于设置充电过流保护阈值、放电过流保护阈值、过压保护阈值、欠压保护阈值和延迟时间。

13、作为本发明的进一步改进：还包括ac/dc电源模块，所述ac/dc电源模块的输入端用于连接电网，其输出端连接所述控制器的电源端口，用于在电网正常时将电网交流电转换为直流低压为所述控制器供电。

14、本发明还提供一种储能系统过流、过压及欠压保护方法，应用于所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，包括以下步骤：

15、参数设置：控制器开机后，设置充电过流保护阈值、放电过流保护阈值、过压保护阈值、欠压保护阈值和延迟时间；

16、通断结构闭合：手动闭合通断结构，微动开关将闭合信号传递至控制器；

17、电压判断：控制器通过电压采集端口采集储能电池的电压数据，将所述电压数据与所述过压保护阈值和所述欠压保护阈值分别进行比较，当所述电压数据大于或等于所述过压保护阈值时，判断所述储能电池处于过压状态；当所述电压数据小于或等于所述欠压保护阈值时，判断所述储能电池处于欠压状态；

18、电流判断：控制器通过通讯端口获取电流数据，将所述电流数据与所述充电过流保护阈值或所述放电过流保护阈值进行比较，判断所述储能电池是否处于过流状态；

19、延时判断：当所述储能电池处于过压状态、欠压状态或过流状态时，启动延时计时；

20、断开控制：当延时计时时间达到所述延迟时间时，控制器向所述通断结构发送分断控制信号，控制通断结构断开。

21、作为本发明的进一步改进：在所述电流判断步骤中，所述控制器根据所述电流数据，判断电流方向为充电方向或放电方向时；

22、当电流方向为充电方向时，将所述电流数据与所述充电过流保护阈值进行比较，若所述电流数据大于所述充电过流保护阈值，则判断所述储能电池处于过流状态；

23、当电流方向为放电方向时，将所述电流数据与所述放电过流保护阈值进行比较，若所述电流数据大于所述放电过流保护阈值，则判断所述储能电池处于过流状态。

24、作为本发明的进一步改进：所述电压判断步骤中，当判断所述储能电池处于过压状态或欠压状态时，将过压状态或欠压状态等异常告警信息通过通讯端口上传至电池管理系统；

25、所述电流判断步骤中，当判断所述储能电池处于过流状态时，将过流状态的异常告警信息通过通讯端口上传至电池管理系统。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、本发明通过dc/dc电源模块从储能电池取电为控制器供电，确保电网异常时过流、过压及欠压保护装置仍能正常工作，保障过流、过压及欠压保护逻辑持续运行。通过电压采集端口采集储能电池的电压数据并传输至控制器，通讯端口获取电流数据并传输至控制器，再由控制器综合判断储能电池是否处于过压状态、欠压状态或过流状态，并在储能电池处于过压状态、欠压状态或过流状态时启动延时计时，当过压状态、欠压状态或过流状态的持续时间达到延迟时间时，控制器向通断结构发送分断控制信号，控制通断结构断开，有效避免了因电压瞬时波动导致的误动作。本发明在电池管理系统因电网异常保护而关机后、用户误操作再次上电的工况下，仍能独立执行电压和电流监测与保护，避免了电池管理系统的二次保护失效问题；与电池管理系统构成双重保护，显著提升了储能系统的安全性和可靠性。

1.一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述通断结构包括分励脱扣器，所述分励脱扣器与所述控制器电连接，所述分励脱扣器用于接收所述分断控制信号并执行断开动作。

3.根据权利要求2所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述通断结构还包括微动开关，所述微动开关与所述控制器电连接，所述微动开关用于检测所述通断结构的通断状态，并将通断结构的通断状态信号反馈至所述控制器。

4.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述通讯端口用于与储能系统的电池管理系统通讯连接，以从所述电池管理系统获取所述电流数据，并将所述电压数据、所述通断结构的通断状态以及所述过压状态、欠压状态或过流状态上传至所述电池管理系统。

5.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述通讯端口用于与储能系统的电流采集设备通讯连接，以从所述电流采集设备获取所述电流数据。

6.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述通讯端口为rs485通讯接口、can通讯接口或以太网通讯接口。

7.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述电压采集端口的采样周期小于或等于100ms，所述通讯端口获取电流数据的采样周期小于或等于50ms。

8.根据权利要求7所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：所述控制器还包括参数设置接口，所述参数设置接口用于设置充电过流保护阈值、放电过流保护阈值、过压保护阈值、欠压保护阈值和延迟时间。

9.根据权利要求1所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：还包括ac/dc电源模块，所述ac/dc电源模块的输入端用于连接电网，其输出端连接所述控制器的电源端口，用于在电网正常时将电网的交流电转换为直流低压为所述控制器供电。

10.一种储能系统过流、过压及欠压保护方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的一种储能系统过流、过压及欠压保护装置，其特征在于：包括以下步骤：