一种储能升压一体机测控保护系统的制作方法

本发明属于光伏储能升压一体机，尤其涉及一种储能升压一体机测控保护系统。

背景技术：

1、近年来以光伏、储能为代表的新能源发电系统得到大规模应用，储能升压一体机作为连接储能系统与高压电网的关键枢纽设备，其运行的可靠性与安全性直接关系到整个电站的稳定与效益。升压变压器作为一体机内部的核心功率变换设备，其健康状况更需要被重点关注与保护。

2、在现有的储能升压一体机技术方案中，系统的保护功能主要集中于双向逆变器、电池管理系统以及舱体火灾监控等方面。这是一种针对主要电力电子设备和宏观环境安全的保护思路，旨在防止pcs过载、电池过充过放以及舱内明火等风险。

3、然而，上述保护方案缺乏对升压变压器本体的专项、精细化保护。变压器长期运行于高电压、大电流工况下，其内部存在绕组短路、铁心过热、绝缘老化等故障风险，当其发生内部故障时，系统无法及时、准确地感知并定位故障，只能依赖上级电网保护装置动作，这种依赖外部、非专属的保护方式，故障切除速度慢，且极易因保护定值配合不当而发生越级跳闸，将故障范围扩大至整个电站，造成不必要的停电损失和安全风险。

技术实现思路

1、本发明提供一种储能升压一体机测控保护系统，以至少解决现有技术中对变压器本体缺乏专属、快速保护的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种储能升压一体机测控保护系统，所述系统包括传感器阵列、控制装置和执行单元；

3、所述传感器阵列的输入端与升压变压器连接，用于采集所述升压变压器的状态信号；

4、所述控制装置的输入端与所述传感器阵列的输出端连接，用于接收并处理所述状态信号；

5、所述控制装置的输出端与所述执行单元的控制端连接，用于输出保护控制信号；

6、所述执行单元包括高压断路器和低压断路器，所述高压断路器与所述升压变压器的高压侧连接，所述低压断路器与所述升压变压器的低压侧连接。

7、进一步地，所述传感器阵列包括电流互感器单元，所述电流互感器单元包括高压侧电流互感器和低压侧电流互感器，所述高压侧电流互感器与所述升压变压器的高压侧连接，所述低压侧电流互感器与所述升压变压器的低压侧连接；

8、所述传感器阵列还包括电压互感器；所述电压互感器与所述升压变压器的高压侧连接，用于采集高压侧的电压信号；所述电压互感器的输出端与所述控制装置的输入端连接；

9、所述传感器阵列还包括温度传感器、烟雾传感器和行程开关，所述温度传感器设有四个监测点，分别设置于所述升压变压器的a、b、c三相绕组端部和铁心上轭部；

10、所述烟雾传感器安装于所述储能升压一体机的舱体内，用于采集所述舱体内的烟雾浓度信号；

11、所述行程开关安装于所述储能升压一体机的舱门上，用于采集所述舱门的开闭状态信号。

12、进一步地，所述控制装置包括微处理器模块，所述微处理器模块基于所述传感器阵列采集的信号，执行差动保护；

13、所述微处理器模块还基于所述温度传感器、烟雾传感器和行程开关采集的信号，执行超温保护、烟感保护和开门保护。

14、进一步地，所述控制装置还包括分别与所述微处理器模块连接的交流量输入模块、直流量输入模块、开关量输入模块和开关量输出模块；

15、所述交流量输入模块通过电流采集回路分别与所述高压侧电流互感器及低压侧电流互感器的副边电性连接；并通过电压采集回路与所述电压互感器的副边电性连接；

16、所述直流量输入模块与所述温度传感器电性连接；

17、所述开关量输入模块分别与所述烟雾传感器及行程开关电性连接；

18、所述开关量输出模块分别与所述高压断路器和所述低压断路器电性连接；

19、所述交流量输入模块、直流量输入模块、开关量输入模块及开关量输出模块均分别与所述微处理器模块电性连接。

20、进一步地，电压采集回路包括分压电阻r1、分压电阻r2、模拟开关u1和第一电平移动放大电路；

21、所述分压电阻r1和分压电阻r2连接所述电压互感器pt的副边；

22、所述分压电阻r1和分压电阻r2之间的节点连接至所述模拟开关u1的输入引脚x0，所述模拟开关u1的输出引脚x连接至所述第一电平移动放大电路的正极输入端；

23、所述第一电平移动放大电路的输出端输出最终的电压采样信号至智能测控单元。

24、进一步地，所述第一电平移动放大电路包括：放大器a1、放大器a2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、二极管d1、二极管d2、二极管z1、反相器v1；

25、所述放大器a1的负极输入端连接电阻r4的第一端和电阻r5的第一端，所述电阻r5的第二端连接放大器a1的输出端，所述电阻r4的第二端连接放大器a2的输出端，所述放大器a2的正极输入端连接电阻r3的第一端、二极管d1的负极、二极管z1的负极，所述电阻r3的第二端连接电源vcc，所述二极管d1的正极连接反相器v1的第一端，所述反相器v1的第二端连接二极管d2的负极，所述二极管z1的正极连接反相器v1的第三端和二极管d2的正极。

26、进一步地，电流采集回路包括i/v变换电路、模拟开关u2和第二电平移动放大电路；

27、所述i/v变换电路接收来自所述电流互感器ct的二次电流信号，并将所述二次电流信号转换为对应的电压信号；

28、所述电压信号输入至所述模拟开关u2的输入引脚y0，所述模拟开关u2的输出引脚y连接至所述第二电平移动放大电路的正极输入端；

29、所述第二电平移动放大电路将所述输入的电压信号进行直流偏置和幅值放大，并输出至所述智能测控单元，用于计算电气量保护判据。

30、进一步地，所述第二电平移动放大电路包括：放大器a3、放大器a4、电阻r6、电阻r7、电阻r8、二极管d3、二极管d4、二极管z2、反相器v2；

31、所述放大器a3的负极输入端连接电阻r7的第一端和电阻r8的第一端，所述电阻r8的第二端连接放大器a3的输出端，所述电阻r7的第二端连接放大器a4的输出端，所述放大器a4的正极输入端连接电阻r6的第一端、二极管d3的负极、二极管z2的负极，所述电阻r6的第二端连接电源vcc，所述二极管d3的正极连接反相器v2的第一端，所述反相器v2的第二端连接二极管d4的负极，所述二极管z2的正极连接反相器v2的第三端和二极管d4的正极。

32、进一步地，所述开关量输出模块包括电阻r9、三极管n1、光耦oi、限流电阻r10、保护二极管l1、驱动三极管n2、电阻r11、二极管d5以及继电器jdq；

33、所述电阻r9的一端连接至所述微处理器模块的控制信号输出端q1，所述电阻r9的另一端连接所述三极管n1的基极，用于接收控制信号并驱动所述三极管n1导通；

34、所述三极管n1的发射极接地，所述三极管n1的集电极经所述限流电阻r10连接所述光耦oi的输入侧负极，所述光耦oi的输入侧正极连接电源vcc，用于在电气上将所述微处理器模块与强电驱动电路进行隔离；

35、所述光耦oi的输出侧集电极连接电源，所述光耦oi的输出侧发射极通过电阻r11和保护二极管l1连接所述驱动三极管n2的基极，所述驱动三极管n2的发射极接地；

36、所述驱动三极管n2的集电极连接所述继电器jdq的线圈和二极管d5的正极，用于输出控制信号驱动所述继电器jdq动作；

37、所述继电器jdq的常开触点串联于所述储能升压一体机的高压断路器和低压断路器的控制回路中，用于实现设备的保护跳闸。

38、进一步地，所述控制装置还包括通信模块，所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于将采集的数据及保护动作信息上传至后台监控系统；

39、所述控制装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述微处理器模块连接，用于显示测量状态、断路器位置状态，并设置保护参数。

40、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

41、本技术提供的储能升压一体机测控保护系统中，通过由传感器阵列、控制装置和执行单元构成的测控保护系统，实现了对储能升压一体机内升压变压器的专属监控与保护，传感器阵列直接采集变压器的电气量与非电量信号，控制装置进行实时处理与判断，执行单元负责快速动作，针对了现有技术方案中缺乏对升压变压器本体进行专项保护的不足，将变压器的保护从被动转变为主动，从而完善和强化了储能系统的保护体系，消除了保护盲区。

42、本技术通过集成了高压与低压断路器的执行单元，并与控制装置协同，构建了快速响应的故障隔离机制，当控制装置基于传感器信号判断出变压器发生故障时，直接驱动对应的断路器跳闸，解决了现有方案因依赖上级保护而导致故障切除慢、易越级跳闸的问题，通过系统内部自有的快速保护逻辑与执行机构，能够将故障精准、快速地限制在升压变压器本体范围内切除，缩短了故障切除时间，杜绝了保护越级，保障了非故障部分的持续运行。