[实用新型]一种大规模蓄电池储能安全管控架构及系统

摘要

本实用新型属于电化学储能应用技术领域，具体涉及一种大规模蓄电池储能安全管控架构及系统。采用在数据信息传输通信链路全面传输蓄电池实时监测数据的基础上，增加了独立设置的蓄电池异常时快速响应的电信号直接启动电控开关的驱动信号链路，提供了毫秒级快速储能蓄电池故障处理的机制，构成具有双通信链路的新型大规模蓄电池储能管控架构及系统，利用蓄电池实时监测参数在时间维度上的不同时效性特征，通过直接启动电控开关的驱动信号链路，实现了对于蓄电池异常情况实现快速响应，有效避免恶性事故的发生，克服了现有技术采用单一信息链路，分散采集、分层级传输、集中分析处理的系统架构存在的蓄电池发生异常响应处理不及时的安全风险。

主权项

1.一种大规模蓄电池储能安全管控架构及系统，主要包括：多组串监控模块(1)、储能变流器PCS(2)、储能电池系统管控上位机(3)、蓄电池组串负极直流母线(4)、蓄电池组串正极直流母线(5)、多组串监控模块与PCS通信线路(6)、监控模块与储能电池系统管控上位机通信线路(7)、第1蓄电池组串电流采样传感器(31a)、第1蓄电池组串负极直流接触器(41a)、第1蓄电池组串负极直流熔断器(42a)、第1蓄电池组串电流采样线束(5a)、第1蓄电池组串直流通断电控开关驱动线(6a)、第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)、第1蓄电池组串正极直流熔断器(8a)、第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)、第1蓄电池组串第2电池监测模块(20a)、第1蓄电池组串第M电池监测模块(M0a)、第1蓄电池组串第1电池监测模块数据上传通信线(32a1)、第1蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32a2)、第1蓄电池组串第3电池监测模块数据上传通信线(32a3)、第1蓄电池组串第M电池监测模块数据上传通信线(32aM)、第1蓄电池组串直流通断电控开关快速控制信号线(33a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Na)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Na)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Na)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(121a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(122a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(12Na)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(221a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(222a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(22Na)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(M21a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(M22a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(M2Na)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池负极端监测线束(M2N+1a)、第k蓄电池组串电流采样传感器(31k)、第k蓄电池组串负极直流接触器(41k)、第k蓄电池组串负极直流熔断器(42k)、第k蓄电池组串电流采样线束(5k)、第k蓄电池组串直流通断电控开关驱动线(6k)、第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)、第k蓄电池组串正极直流熔断器(8k)、第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)、第k蓄电池组串第2电池监测模块(20k)、第k蓄电池组串第M电池监测模块(M0k)、第k蓄电池组串第1电池监测模块数据上传通信线(32k1)、第k蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32k2)、第k蓄电池组串第3电池监测模块数据上传通信线(32k3)、第k蓄电池组串第M电池监测模块数据上传通信线(32kM)、第k蓄电池组串直流通断电控开关快速控制信号线(33k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Nk)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Nk)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Nk)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(121k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(122k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(12Nk)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(221k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(222k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(22Nk)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(M21k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(M22k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(M2Nk)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池负极端监测线束(M2N+1k)；其中：第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Na)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第1蓄电池组串第1电池模块PACK；第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)通过第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(121a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(122a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(12Na)分别顺次连接第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Na)的正极端，构成第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)对第1蓄电池组串第1电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Na)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第1蓄电池组串第2电池模块PACK；第1蓄电池组串第2电池监测模块(20a)通过第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(221a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(222a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(22Na)分别顺次连接第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212a)、第1蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Na)的正极端，构成第1蓄电池组串第2电池监测模块(20a)对第1蓄电池组串第2电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Na)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第1蓄电池组串第M电池模块PACK；第1蓄电池组串第M电池监测模块(M0a)通过第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(M21a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(M22a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(M2Na)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池组串末电池负极端监测线束(M2N+1a)分别顺次连接第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12a)、第1蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Na)的正极端，构成第1蓄电池组串第M电池监测模块(M0a)对第1蓄电池组串第M电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；由第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)的上连数据端口(a11)通过第1蓄电池组串第1电池监测模块数据上传通信线(32a1)连接多组串监控模块(1)、第1蓄电池组串第2电池监测模块(20a)的上连数据端口(a21)通过第1蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32a2)连接第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)的下连数据端口(a13)、第1蓄电池组串第M电池监测模块(M0a)的上连数据端口(aM1)通过第1蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32aM)连接第1蓄电池组串第M‑1电池监测模块(M‑10a)的下连数据端口(aM‑13)，构成第1蓄电池组串全单体蓄电池实时监测的信息传输链路；第1蓄电池组串第1电池监测模块(10a)的开关快速控制信号端(a12)、第1蓄电池组串第2电池监测模块(20a)的开关快速控制信号端(a22)、第1蓄电池组串第M电池监测模块(M0a)的开关快速控制信号端(aM2)分别通过第1蓄电池组串直流通断电控开关快速控制信号线(33a)连接多组串监控模块(1)，再由多组串监控模块(1)通过第1蓄电池组串直流通断电控开关驱动线(6a)连接第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)，构成蓄电池异常快速控制第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)断开的快速控制信息链路；由第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)、第1蓄电池组串正极直流熔断器(8a)、第1蓄电池组串第1电池模块PACK、第1蓄电池组串第2电池模块PACK、第1蓄电池组串第M电池模块PACK、第1蓄电池组串负极直流熔断器(42a)、第1蓄电池组串负极直流接触器(41a)顺次串联，构成第1蓄电池组串；第1蓄电池组串由第1蓄电池组串负极直流接触器(41a)通过蓄电池组串负极直流母线(4)接入储能变流器PCS(2)的直流负极端，同时由第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)通过蓄电池组串正极直流母线(5)接入储能变流器PCS(2)的直流正极端，构成第1蓄电池组串充放电电力路径；并且充放电时电池监测模块监测到单体蓄电池异常立即通过蓄电池异常快速控制第1蓄电池组串直流通断电控开关(7a)断开的快速控制信息链路，进行直接响应处理；第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Nk)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第k蓄电池组串第1电池模块PACK；第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)通过第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(121k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(122k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(12Nk)分别顺次连接第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第1个蓄电池(111k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第2个蓄电池(112k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK的第N个蓄电池(11Nk)的正极端，构成第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)对第k蓄电池组串第1电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Nk)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第k蓄电池组串第2电池模块PACK；第k蓄电池组串第2电池监测模块(20k)通过第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(221k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(222k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(22Nk)分别顺次连接第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第1个蓄电池(211k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第2个蓄电池(212k)、第k蓄电池组串第2电池模块PACK的第N个蓄电池(21Nk)的正极端，构成第k蓄电池组串第2电池监测模块(20k)对第k蓄电池组串第2电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Nk)顺次排列并且相邻的两个蓄电池正极和负极相连接，构成串联的第k蓄电池组串第M电池模块PACK；第k蓄电池组串第M电池监测模块(M0k)通过第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池正极端监测线束(M21k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池正极端监测线束(M22k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池正极端监测线束(M2Nk)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池组串末电池负极端监测线束(M2N+1k)分别顺次连接第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第1个蓄电池(M11k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第2个蓄电池(M12k)、第k蓄电池组串第M电池模块PACK的第N个蓄电池(M1Nk)的正极端，构成第k蓄电池组串第M电池监测模块(M0k)对第k蓄电池组串第M电池模块PACK的各蓄电池进行实时监测的信息采样链路；由第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)的上连数据端口(k11)通过第k蓄电池组串第1电池监测模块数据上传通信线(32k1)连接多组串监控模块(1)、第k蓄电池组串第2电池监测模块(20k)的上连数据端口(k21)通过第k蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32k2)连接第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)的下连数据端口(k13)、第k蓄电池组串第M电池监测模块(M0k)的上连数据端口(kM1)通过第k蓄电池组串第2电池监测模块数据上传通信线(32kM)连接第k蓄电池组串第M‑1电池监测模块(M‑10k)的下连数据端口(kM‑13)，构成第k蓄电池组串全单体蓄电池实时监测的信息传输链路；第k蓄电池组串第1电池监测模块(10k)的开关快速控制信号端(k12)、第k蓄电池组串第2电池监测模块(20k)的开关快速控制信号端(k22)、第k蓄电池组串第M电池监测模块(M0k)的开关快速控制信号端(kM2)分别通过第k蓄电池组串直流通断电控开关快速控制信号线(33k)连接多组串监控模块(1)，再由多组串监控模块(1)通过第k蓄电池组串直流通断电控开关驱动线(6k)连接第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)，构成蓄电池异常快速控制第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)断开的快速控制信息链路；由第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)、第k蓄电池组串正极直流熔断器(8k)、第k蓄电池组串第1电池模块PACK、第k蓄电池组串第2电池模块PACK、第k蓄电池组串第M电池模块PACK、第k蓄电池组串负极直流熔断器(42k)、第k蓄电池组串负极直流接触器(41k)顺次串联，构成第k蓄电池组串；第k蓄电池组串由第k蓄电池组串负极直流接触器(41k)通过蓄电池组串负极直流母线(4)接入储能变流器PCS(2)的直流负极端，同时由第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)通过蓄电池组串正极直流母线(5)接入储能变流器PCS(2)的直流正极端，构成第k蓄电池组串充放电电力路径；并且充放电时电池监测模块监测到单体蓄电池异常立即通过蓄电池异常快速控制第k蓄电池组串直流通断电控开关(7k)断开的快速控制信息链路，进行直接响应处理；多组串监控模块(1)通过多组串监控模块与PCS通信线路(6)连接储能变流器PCS(2)，构成储能蓄电池运行参数与储能变流器PCS(2)运行调控信息交互通信链路；多组串监控模块(1)通过监控模块与储能电池系统管控上位机通信线路(7)连接储能电池系统管控上位机(3)，构成储能蓄电池运行参数与储能电池系统管控上位机(3)管控信息交互的通信链路，形成蓄电池储能电站系统进行能量调控的依据。