移动式方舱监控系统及电池储能系统充放电控制方法.pdf

本发明公开了一种移动式方舱监控系统及电池储能系统充放电控制方法。该系统通过监测输出侧母线电压，控制线路调压器的有载分接开关，从而改变自耦变压器的变比以实现线路有载自动调压，提升配电网末端电压。同时该系统监测电池储能状态，控制电池储能系统在高峰负荷时放电，低谷负荷时充电，协调储能双向变流器和电池储能系统的运行能耗，一方面保证了电池储能系统的安全、稳定、可靠运行，另一方面提高了电池储能系统的效率。所述监控系统实现了线路调压器和电池储能系统的联合控制，充分发挥了电池储能系统的优势，扩大了线路调压器的工作范围，有效地解决了配电网末端电压过低的问题。

权利要求书1.  一种移动式方舱监控系统，其特征在于：所述监控系统包括中央处理器、人机交互模块、模拟量采集板、GPRS通信模块、电源模块、电压采集模块和电流采集模块，中央处理器通过串行通信接口与人机交互模块、模拟量采集板、变频器、GPRS通信模块、调压器控制器进行双向通信，并通过以太网接口与PCS通信，中央处理器通过电压采集模块和电流采集模块分别采集电源侧和输出侧母线的三相电压和三相电流，与基准电压进行比较，控制线路调压器的有载分接开关实现有载自动调压并控制电池储能系统进行充放电操作。2.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：模拟量采集板以及电池储能系统的正、负极变频器与中央处理器通过串口进行通信，模拟量采集板用于采集电池储能系统的流量、压力、温度、电位信息，并通过变频器控制电解液循环泵的启动、停止以及变频操作。3.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：PCS通过以太网与中央处理器通信，根据电池储能系统的充放电控制策略控制PCS的充放电运行，协调PCS和电池储能系统的运行能耗。4.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：人机交互模块通过串口与中央处理器进行通信，人机交互模块用于为监控系统提供友好的人机交互界面。5.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：GPRS通信模块与中央处理器通过串口进行通信，GPRS通信模块与远方后台通过无线网络进行通信，用于为运维人员发送线路调压器和电池储能系统的运行状态以及运行信息。6.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：所述电源模块的输入端电压为交流或者直流220V，输出为+5V、+12V、-12V和/或+24V。7.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：所述监控系统还包括通过以太网接口与中央处理器双向数据通信的调试口。8.  根据权利要求1所述的移动式方舱监控系统，其特征在于：所述人机交互模块为触摸屏。9.  一种电池储能系统充放电控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：1)监控系统通过电压采集模块监视输出侧母线的三相电压U，当三相电压U<Umin时，电池储能系统放电运行，在储能SOC较低时限制其放电功率，直到电池储能系统SOC<SOCmin时停止放电；当三相电压U>Umin时，电池储能系统充电运行，在电池储能系统SOC较高时限制其充电功率，直到电池储能系统SOC>SOCmax时停止充电；2)电池储能系统充电运行时，逐级增大充电功率指令值，当达到充电功率限值时，电池储能系统按照最大充电功率进行充电，保证电池储能系统SOC在高位运行；3)电池储能系统放电运行时，逐级增大放电功率指令值，应尽可能满足负荷的功率需求，当达到放电功率限值时，仍然不能满足负荷的功率需求，此时电池储能系统按照最大放电功率进行放电。

说明书移动式方舱监控系统及电池储能系统充放电控制方法
技术领域
本发明涉及电压的治理装置或方法技术领域，尤其涉及一种移动式方舱监控系统及电池储能系统充放电控制方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，对配电网的供电能力和供电质量提出了越来越高的要求。然而，由于部分配电网线路供电半径过长，在重载负荷情况下，导致出现线路电压过低的现象，难以满足供电质量的要求。
传统配电网改造措施主要包括升级或者新建变电站变压器、输配电线路等，但是配电网改造成本较高，在负荷峰谷差较大的情况下，易造成电力资源利用率低、电网投资效益低等问题。
针对线路电压不合格的问题，中国专利号201420134372.9的专利文件公开了一种配电线路自动调压器，但该调压器调压范围有限，调压范围最大为30％Un，在配电网低电压很严重的情况下，电压提升效果有限。中国专利号201410562452.9的专利文件公开了一种磷酸铁锂电池的移动式电池储能系统及其控制方法，但其实质只是一种电池储能系统，并不能从根本上解决配电网末端低电压问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种移动式方舱监控系统及电池储能系统充放电控制方法，该监控系统通过监视输出侧母线电压和电源侧电压，控制移动式方舱内的线路调压器和电池储能系统，从而扩大线路调压器的工作范围，有效解决配电网末端电压过低的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种移动式方舱监控系统，其特征在于：所述监控系统包括中央处理器、人机交互模块、模拟量采集板、GPRS通信模块、电源模块、电压采集模块和电流采集模块，中央处理器通过串行通信接口与人机交互模块、模拟量采集板、变频器、GPRS通信模块、 调压器控制器进行双向通信，并通过以太网接口与PCS(能量转转系统，Power Conversion System)通信，中央处理器通过电压采集模块和电流采集模块分别采集电源侧和输出侧母线的三相电压和三相电流，与基准电压进行比较，控制线路调压器的有载分接开关实现有载自动调压并控制电池储能系统进行充放电操作。
进一步的技术方案在于：模拟量采集板以及电池储能系统的正、负极变频器与中央处理器通过串口进行通信，模拟量采集板用于采集电池储能系统的流量、压力、温度、电位信息，并通过变频器控制电解液循环泵的启动、停止以及变频操作。
进一步的技术方案在于：PCS通过以太网与中央处理器通信，根据电池储能系统的充放电控制策略控制PCS的充放电运行，协调PCS和电池储能系统的运行能耗。
进一步的技术方案在于：人机交互模块通过串口与中央处理器进行通信，人机交互模块用于为监控系统提供友好的人机交互界面。
进一步的技术方案在于：GPRS通信模块与中央处理器通过串口进行通信，GPRS通信模块与远方后台通过无线网络进行通信，用于为运维人员发送线路调压器和电池储能系统的运行状态以及运行信息。
进一步的技术方案在于：所述电源模块的输入端电压为交流或者直流220V，输出为+5V、+12V、-12V和/或+24V。
进一步的技术方案在于：所述监控系统还包括通过以太网接口与中央处理器双向数据通信的调试口。
进一步的技术方案在于：所述人机交互模块为触摸屏。
本发明还公开了一种电池储能系统充放电控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)监控系统通过电压采集模块监视输出侧母线的三相电压U，当三相电压U<Umin(最小电压，Minimum Voltage)时，电池储能系统放电运行，在储能SOC(荷电状态，State of Charge)较低时限制其放电功率，直到电池储能系 统SOC<SOCmin(最小荷电状态，Minimum State of Charge)时停止放电；当三相电压U>Umi n时，电池储能系统充电运行，在电池储能系统SOC较高时限制其充电功率，直到电池储能系统SOC>SOCmax(最大荷电状态，Maximum State of Charge)时停止充电；
2)电池储能系统充电运行时，逐级增大充电功率指令值，当达到充电功率限值时，电池储能系统按照最大充电功率进行充电，保证电池储能系统SOC在高位运行；
3)电池储能系统放电运行时，逐级增大放电功率指令值，应尽可能满足负荷的功率需求，当达到放电功率限值时，仍然不能满足负荷的功率需求，此时电池储能系统按照最大放电功率进行放电。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述监控系统实现了线路调压器和电池储能系统的联合控制，充分发挥了电池储能系统的优势，扩大了线路调压器的工作范围，有效地解决了配电网末端电压过低的问题。所述方法能够控制电池储能系统在高峰负荷时放电，低谷负荷时充电，协调储能双向变流器和电池储能系统的运行能耗，一方面保证了电池储能系统的安全、稳定、可靠运行，另一方面提高了电池储能系统的效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述监控系统的原理框图；
图2是线路调压器上的PT(电压互感器，Voltage transformer)、CT(电流互感器，Current transformer)安装位置示意图；
图3是本发明中电池储能系统充放电控制方法流程图；
其中：1－电源侧，2－输出侧，3－线路调压器，4－电池储能系统，5－负荷。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种移动式方舱监控系统，所述监控系统包括中央处理器、人机交互模块、模拟量采集板、GPRS通信模块、电源模块、电压采集模块和电流采集模块，中央处理器通过串行通信接口与人机交互模块、模拟量采集板、变频器、GPRS通信模块、调压器控制器进行双向通信，并通过以太网接口与PCS通信，中央处理器通过电压采集模块和电流采集模块分别采集电源侧和输出侧母线的三相电压和三相电流，与基准电压进行比较，控制线路调压器的有载分接开关实现有载自动调压并控制电池储能系统进行充放电操作。
电压变换模块将PT二次侧输出的100V或57.73V转换为5V电压信号；电流变换模块将CT二次侧输出的5A或1A转换为5V电压信号。
中央处理器通过串行通信接口COM0与触摸屏通信，触摸屏显示电源侧和输出侧母线的三相电压、三相电流、电池电压、电池电流以及电池储能系统的运行参数，系统报警信息以及事件记录，同时可以进行电池储能系统电解液循环泵的启动、停止以及变频等操作。
中央处理器通过串行通信接口COM1与模拟量采集板通信，模拟量采集板采集电池储能系统的流量、压力、温度、电位等各种非电量参数。
中央处理器通过串行通信接口COM2和COM3与电池储能正负极变频器通信，控制电池储能系统电解液循环泵的启动、停止以及变频等操作。
中央处理器通过串行通信接口COM4以及GPRS模块与远方后台通信，为运维人员提供移动式方舱内线路调压器和电池储能系统的运行状态和运行信息。
中央处理器通过串行通信接口COM5与线路调压器控制器通信，通过采集输 出侧母线的三相电压，与基准电压进行比较，当输出侧电压大于(或小于)基准值并且超过允许范围时，控制有载分接开关发出降档(或升档)指令，从而改变自耦变压器的变比以实现有载自动调压。
中央处理器通过以太网NET0与PCS通信，根据输出侧母线的三相电压控制PCS的充放电运行，以太网NET1为监控装置的调试接口。
中央处理器提供两路控制输出启动或停止加热冷却系统，保证电池储能系统运行在最佳环境条件下。
电源模块采用标准的交流或者直流220V输入，为监控系统提供+5V、+12V、-12V、+24V供电电压。
如图2所示，本发明中所述监控系统所监控的线路调压器3串联在电源侧1和输出侧2母线之间，电池储能系统4并联在负荷侧，电池储能系统4功率以及系统容量根据所接负荷5容量确定。PT采集电源侧1和输出侧2母线的三相电压，CT采集电池储能系统4接入点前、输出侧2母线后的三相电流。
如图3所示，本发明中还公开了一种电池储能系统充放电控制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)监控系统通过电压采集模块监视输出侧母线的三相电压U，当三相电压U<Umin时，电池储能系统放电运行，在储能SOC较低时限制其放电功率，直到电池储能系统SOC<SOCmin时停止放电；当三相电压U>Umin时，电池储能系统充电运行，在电池储能系统SOC较高时限制其充电功率，直到电池储能系统SOC>SOCmax时停止充电；
2)电池储能系统充电运行时，逐级增大充电功率指令值，当达到充电功率限值时，电池储能系统按照最大充电功率进行充电，保证电池储能系统SOC在高位运行；
3)电池储能系统放电运行时，逐级增大放电功率指令值，应尽可能满足负荷的功率需求，当达到放电功率限值时，仍然不能满足负荷的功率需求，此时电池储能系统按照最大放电功率进行放电。