一种超级电容储能系统的制作方法

本发明实施例涉及超级电容储能系统控制技术，尤其涉及一种超级电容储能系统。

背景技术：

现今城市中地铁列车成为重要的公共交通方式，其中地铁列车的车站配备储能系统，用于地铁列车在制动时进行能量回收，实现节能。

现有技术中，储能系统中超级电容装置由电容模组串并联后直接组成一个大的整体，如图1所示，超级电容储能系统包括双向变流器110、控制保护装置120和超级电容装置130；超级电容装置130由电容模组131串并联组成，并包括监控组件132，电容模组131由若干个电容单体串并联组成，控制保护装置120通过监控组件132监控电容模组131的故障状态。

当超级电容装置中的任一电容模组出现故障后，没有办法将故障电容模组从储能系统的超级电容装置中分离，储能系统不能再运行，只能直接停机检修。

技术实现要素：

本发明提供一种超级电容储能系统，以实现自动控制超级电容储能系统中的电容柜的脱并网操作。

本发明实施例提供了一种超级电容储能系统，包括双向变流器、控制保护装置和由若干个电容柜组成的超级电容装置，所述电容柜包括：

监控组件，用于监测所述电容柜的故障状态，根据所述电容柜的故障状态生成脱并网操作信号并发送至脱并网组件；；

所述脱并网组件，用于根据接收到的所述监控组件发送的所述脱并网操作信号，对所述电容柜进行相应的脱并网操作。

进一步的，所述监控组件具体用于：

监测所述电容柜内电容模组的故障状态；

根据所述电容模组的故障状态确定所述电容柜的故障状态。

进一步的，

所述控制保护装置，用于根据所述监控组件上报的电容柜的故障状态信号生成脱并网控制命令并下发至所述监控组件；

相应的，所述监控组件，用于监控所述电容柜的故障状态，并将所述电容柜的故障状态信号上报至所述控制保护装置，根据接收到的所述控制保护装置下发的脱并网控制命令生成脱并网操作信号并发送至所述脱并网组件。

进一步的，所述脱并网操作包括：将所述电容柜并入所述超级电容装置和将所述电容柜脱离所述超级电容装置中的至少一种。

进一步的，所述控制保护装置还包括：

人机操作装置，用于根据用户的输入，配置所述电容柜的充放电参数。

进一步的，所述电容柜的充放电参数包括：柜充电电流、柜充电电流保护点、柜放电电流和柜放电电流保护点中的至少一个。

进一步的，所述监控组件，还用于监测所述电容柜的脱并网状态，并将所述电容柜的脱并网状态信号上报至所述控制保护装置；

相应的，所述控制保护装置具体用于：

根据所述监控组件上报的所述电容柜的脱并网状态信号，确定处于并网状态的所述电容柜的数量；

根据处于并网状态的所述电容柜的数量和所述电容柜的充放电参数，计算所述超级电容装置的充放电参数；

根据所述超级电容装置的充放电参数实时控制所述双向变流器对所述超级电容装置进行充放电。

进一步的，所述脱并网组件包括断路器，连接在所述电容柜和所述双向变流器之间，用于根据用户的操作将所述电容柜并入或脱离所述超级电容装置。

进一步的，所述脱并网组件包括接触器，用于根据所述脱并网操作信号，对所述电容柜执行所述脱并网操作。

本发明通过监测电容柜的故障状态，自动控制电容柜的脱并网操作，系统智能调功率运行，解决现有技术中无法将故障电容模组从超级电容装置中分离，只能停机检修的问题，降低单点故障停机率，提高系统的可靠性及工作效率，节省人工成本。

附图说明

图1为现有技术超级电容储能系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一中的一种超级电容储能系统的结构示意图；

图3是本发明实施例二中的一种超级电容储能系统的结构示意图；

图4是本发明实施例三中的一种超级电容储能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种超级电容储能系统的结构示意图，该超级电容储能系统可以配置于地铁列车车站，用于地铁列车的制动能量回收，超级电容储能系统包括双向变流器210、控制保护装置220和由若干个电容柜231组成的超级电容装置230，电容柜231包括：

监控组件2311，用于监测电容柜231的故障状态，根据电容柜231的故障状态生成脱并网操作信号并发送至脱并网组件2312。其中，监控组件2311配置于各个电容柜231中，从而监测电容柜231的故障状态，可选的，监控组件2311监测电容柜231内电容模组的故障状态；根据电容模组的故障状态确定电容柜231的故障状态。当监测到电容柜过压、柜过流、模组过压、模组过温或模组单体电压不均衡中的至少一种情况时，确定该电容柜处于故障中。

脱并网组件2312，用于根据接收到的监控组件2311发送的脱并网操作信号，对电容柜231进行相应的脱并网操作。其中，脱并网组件2312设置在超级电容装置230与双向变流器210之间，双向变流器210还与外部接触电网连接。

可选的，控制保护装置220用于根据监控组件2311上报的电容柜231的故障状态信号生成脱并网控制命令，并将脱并网控制命令下发至监控组件2311。相应的，监控组件2311用于监控电容柜231的故障状态，并将电容柜231的故障状态信号上报至控制保护装置220，根据接收到的控制保护装置220下发的脱并网控制命令生成脱并网操作信号并发送至脱并网组件2312。需要说明的是，监控组件2311向脱并网组件2312发送的脱并网操作信号是电平信号，而且根据监控组件2311监测到的电容柜231的故障状态直接生成的，或者是根据控制保护装置220下发的脱并网控制命令生成的。

监控组件2311根据电容模组的故障状态信号以及电容柜中电容模组的串并联情况，确定电容柜231的故障状态，并根据电容柜231的故障状态直接生成脱并网操作信号，或者监控组件2311将电容柜231内电容模组的故障状态信号上报至控制保护装置220，由控制保护装置220根据电容模组的故障状态信号以及电容柜231中电容模组的串并联情况，确定电容柜的故障状态，并生成脱并网控制命令下发至监控组件2311对于故障中的电容柜，如果故障电容柜处于脱网状态，则保持其脱网状态，脱并网操作信号为脱网保持信号；如果故障电容柜处于并网状态，则将其脱网处理，脱并网操作信号为脱网操作信号。对于正常的电容柜，如果正常电容柜处于脱网状态，则将其并网处理，脱并网操作信号为并网操作信号；如果正常电容柜处于并网状态，则保持其并网状态，脱并网操作信号为并网保持信号。

脱并网组件2312根据接收到的监控组件2311发送的脱并网操作信号，对各电容柜进行对应的脱并网操作。将并网状态的故障电容柜脱离超级电容装置230，将脱网状态的正常电容柜并入超级电容装置230，保持脱网状态的故障电容柜脱离超级电容装置230，保持并网状态的正常电容柜并入超级电容装置230。

本实施例的技术方案，通过监测电容柜的故障状态，自动控制电容柜的脱并网操作，解决现有技术中无法将故障电容模组从超级电容装置中分离，只能停机检修的问题，实现节省人工成本，提高工作效率的效果，降低单点故障停机率。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种超级电容储能系统的结构示意图，在上述技术方案的基础上，控制保护装置220还包括：人机操作装置221，用于根据用户的输入，配置电容柜231的充放电参数。其中，人机操作装置221可以为触控操作面板。

进一步的，电容柜的充放电参数包括：柜充电电流、柜充电电流保护点、柜放电电流和柜放电电流保护点中的至少一个。

进一步的，监控组件2311，还用于监测电容柜231的脱并网状态，并将电容柜231的脱并网状态信号上报至控制保护装置220；

相应的，控制保护装置220具体用于：

根据监控组件2311上报的电容柜的脱并网状态信号，确定处于并网状态的电容柜的数量；

根据处于并网状态的电容柜的数量和电容柜的充放电参数，计算超级电容装置230的充放电参数；

根据超级电容装置230的充放电参数实时控制双向变流器210对超级电容装置230进行充放电。

其中，控制保护装置220接收监控组件2311上报的电容柜脱并网状态信号，动态计算超级电容装置230的充放电参数，实时控制双向变流器210对超级电容装置230进行充放电。控制保护装置220将单个电容柜231的充放电参数与处于并网状态的电容柜231的数量的乘积作为超级电容装置230的充放电参数，示例的，电容柜231的充放电参数，柜充电电流、柜充电电流保护点、柜放电电流和柜放电电流保护点分别记为I_nChg、I_nChgPro、I_nDChg和I_nDChgPro，处于并网状态的电容柜的数量记为N_Online，超级电容装置230的充放电参数，装置充电电流、装置充电电流保护点、装置放电电流和装置放电电流保护点分别记为I_Chg、I_ChgPro、I_DChg和I_DChgPro，那么超级电容装置230的充放电参数计算式如下公式所示：

I_Chg＝I_nChg·N_Online

I_ChgPro＝I_nChgPro·N_Online

I_DChg＝I_nDChg·N_Online

I_DChgPro＝I_nDChgPro·N_Online

计算得到超级电容装置230的充放电参数之后，控制保护装置220可以根据上述参数实时控制双向变流器210对超级电容装置230进行充放电，实现调功率运行控制功能。

本实施例的技术方案，根据并网状态的电容柜的数量和单个电容柜的充放电参数计算超级电容装置的充放电参数，并由控制保护装置控制双向变流器对超级电容装置进行充放电，实现超级电容储能系统的调功率运行控制功能。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种超级电容储能系统的结构示意图，在上述技术方案的基础上，脱并网组件2312包括断路器23121，连接在电容柜231和双向变流器210之间，用于根据用户的操作将电容柜231并入或脱离超级电容装置230。

其中，断路器23121根据用户的操作实现闭合或断开，从而将电容柜231并入或脱离超级电容装置230。示例的，断路器23121可以由用户手动控制，用户闭合断路器23121之后，监控组件2311可以自动控制电容柜231脱并网。用户断开断路器23121之后，电容柜231则完全脱离超级电容装置230，可以对电容柜231进行检修。

进一步的，脱并网组件2312包括接触器23122，用于根据脱并网操作信号，对电容柜231执行脱并网操作。

其中，在用户操作断路器23121闭合之后，监控组件2311就可以监测电容柜内电容模组的故障状态，且控制保护装置220通过监控组件2311或者监控组件2311直接控制正常电容柜的脱并网组件2312的接触器23122闭合，实现智能并网；控制保护装置220通过监控组件2311或者监控组件2311直接控制故障电容柜的脱并网组件2312的接触器23122断开，实现智能脱网。

可选的，在电容柜231和双向变流器210之间的线路上设置熔断电阻23123，避免故障电容柜出现过流情况，影响整个超级电容储能系统的正常工作。在电容柜231和双向变流器210之间的线路上设置软启电阻23124起到限流缓启的作用。

本实施例的技术方案，可以根据超级电容储能系统的工作状态，由用户手动控制电容柜脱并网或由控制保护装置自动控制电容柜脱并网，方便对故障电容柜进行检修。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。