一种储能设备输出电力的谐波检测装置及方法与流程

本发明涉及电池储能，特别是一种储能设备输出电力的谐波检测装置及方法。

背景技术：

1、近年来，电池储能系统在工商业的应用得到快速发展。电池储能系统主要由电池、电池管理系统(battery management system，bms)以及储能逆变器组成。bms实时监测电池的各种状态并进行安全管理，逆变器负责交直流转换连接电池与电网以实现电池充放电的功能。逆变器将直流转交流过程中无可避免会产生谐波，对电力系统来说，谐波污染的严重性不可忽视，会导致电能传输和利用效率的下降、电器故障率的升高以及对通信设备的干扰。总谐波畸变率thd是常用的表征谐波偏离正弦波形程度的特征量，thd计算公式如下：

2、其中，v1为基波信号(电压、电流等)有效值，vn为n次谐波分量的有效值。实际应用中n一般取2～39。

3、已知国标限定的低压电网电压的thd限值为5％。对储能系统来说，随着逆变器的老化或出现故障时，其输出电源的thd存在超标风险，不及时应对可能会造成巨大损失。

4、目前，对于储能逆变器的开发主要集中于基于基波的快速充放电以及有功功率和无功功率的协调，但涉及谐波检测和治理的应用较少，而配备专门的仪器测量代价高昂。另一方面，thd测算需要采集至少完整一周期的信号(电压、电流)波形进行傅里叶分析，计算出各谐波分量的有效值；目前储能系统普遍采用can通讯，间断性地上传其电压、电流等各参数数据，在用户端或上位机端均无法获得完整一周期的电压、电流信号，因此不满足thd计算的前提。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述或现有技术中存在怎么在不改变现有的电流传感器结构以及外形的基础上加装单片机的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明的目的是提供一种储能设备输出电力的谐波检测装置。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括传感器部件，包括安装在电池储能系统输出端的电流传感器，所述电流传感器上设置有输出接口；

5、加装部件，安装在所述传感器部件上，其包括用于进行数据处理的单片机，所述单片机内部刻录有快速傅里叶变换的计算代码，所述单片机安装在壳体内，所述壳体通过安装架安装在所述电流传感器上，所述安装架内部设置有用于连通所述单片机以及所述电流传感器的接电线缆，所述安装架上还设置有收线筒，所述收线筒的下方设置有第二锁件，所述安装架的一端设置有第一锁件，所述第一锁件和所述第二锁件之间通过所述接电线缆传动连接，用于同步解锁和上锁。

6、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述安装架包括上下两个u型的框架，分别为上框架和下框架，且在所述上框架和所述下框架之间通过连杆将其相固定，所述框架对所述电流传感器进行环绕。

7、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述下框架的侧面设置有腔体，所述腔体内转动设置有多个收线筒，每个所述收线筒上均缠绕有一个所述接电线缆，所述腔体的外壁开设有多个收容孔，每个所述收容孔中插接有一个插头，所述插头与所述接电线缆的一端相固定，所述下框架的两端处均设置有插接端子，所述下框架内部设置有用于容纳所述接电线缆的通道，所述接电线缆的另一端固定在所述插接端子上。

8、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述第一锁件包括所述插接端子侧面设置的挤压连接片，所述挤压连接片通过侧面的滑脚沿着所述通道侧壁的滑槽滑动，且所述滑槽内设置有第一弹簧，所述挤压连接片的一端设置为梯形。

9、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述壳体背面设置有安装孔，所述安装孔内设置有与所述单片机相电性连接的接电片，且所述接电片的侧面设置有第一磁块，所述插接端子的前端设置有接电头，所述接电头与所述接电片相连接，所述插接端子的前端还设置有第二磁块，所述第二磁块与所述第一磁块相磁吸。

10、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述下框架的两端设置有贯穿槽，所述贯穿槽与所述通道相连通，所述贯穿槽内键槽滑动有上下两个插块，上下两个所述插块关于所述挤压连接片对称，所述安装孔内设置有插孔，所述插块插接于所述插孔。

11、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述腔体的内底面开设有多个线槽，所述收线筒转动设置在每个所述线槽端头的上方，所述第二锁件包括所述收线筒底部设置的齿轮，以及沿着所述线槽滑动的锁杆，所述锁杆插接于所述齿轮的槽中，所述锁杆的下方设置有套环，所述套环安装在所述接电线缆的外壁。

12、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测装置的一种优选方案，其中：所述收线筒中间设置有孔洞，所述接电线缆穿过所述孔洞，并从上方缠绕在所述收线筒的外壁。

13、本发明的储能设备输出电力的谐波检测装置有益效果：本发明通过壳体和安装架对电流传感器形成可插接锁定的环抱形式，实现在现有的电流传感器基础上通过壳体和安装架对单片机进行快速的拆装。

14、鉴于在实际使用过程中，还存在现有的储能逆变器开发主要集中于基于基波的快速充放电以及有功功率和无功功率的协调，但涉及谐波检测和治理的应用较少的问题。

15、为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：一种储能设备输出电力的谐波检测方法，包括所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，以及，包括如下步骤：

16、对电池储能系统输出端进行实时谐波检测；

17、对输出电流信号进行快速傅里叶变换，获得信号的频谱；

18、在根据频谱的数组计算出当前储能系统输出电源的thd；

19、根据thd数据判断是否超标。

20、作为本发明储能设备输出电力的谐波检测方法的一种优选方案，其中：快速傅里叶变换计算的matlab版代码概要如下：

21、fs＝x； 采样频率；

22、n＝xxx； 信号长度；

23、t＝(0:n-1)/fs； 时间序列；

24、x＝[xxx，xxx，xxx…]； 信号x[n]序列；

25、x＝fft(x，n)； 快速傅里叶变换；

26、其中，fs、n，t等参数需要根据采集信号的相关参数以及所需要的频谱的分辨率来决定其中。

27、本发明的储能设备输出电力的谐波检测方法的有益效果：本发明的应用可以有效测量储能逆变器输出端的电流thd，以便在thd超标以后第一时间察觉并及时应对，以防对用户电器造成损失。此外，本发明成本相对较低，支持在储能系统中大规模使用。

技术特征：

1.一种储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述安装架(203)包括上下两个u型的框架，分别为上框架(203a)和下框架(203b)，且在所述上框架(203a)和所述下框架(203b)之间通过连杆(203c)将其相固定，所述框架对所述电流传感器(101)进行环绕。

3.如权利要求2所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述下框架(203b)的侧面设置有腔体(203d)，所述腔体(203d)内转动设置有多个收线筒(205)，每个所述收线筒(205)上均缠绕有一个所述接电线缆(204)，所述腔体(203d)的外壁开设有多个收容孔(203d-1)，每个所述收容孔(203d-1)中插接有一个插头，所述插头与所述接电线缆(204)的一端相固定，所述下框架(203b)的两端处均设置有插接端子(203e)，所述下框架(203b)内部设置有用于容纳所述接电线缆(204)的通道(203f)，所述接电线缆(204)的另一端固定在所述插接端子(203e)上。

4.如权利要求3所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述第一锁件(207)包括所述插接端子(203e)侧面设置的挤压连接片(207a)，所述挤压连接片(207a)通过侧面的滑脚(207a-1)沿着所述通道(203f)侧壁的滑槽(203f-1)滑动，且所述滑槽(203f-1)内设置有第一弹簧(207b)，所述挤压连接片(207a)的一端设置为梯形。

5.如权利要求4所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：

6.如权利要求5所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述下框架(203b)的两端设置有贯穿槽(203b-1)，所述贯穿槽(203b-1)与所述通道(203f)相连通，所述贯穿槽(203b-1)内键槽滑动有上下两个插块(207c)，上下两个所述插块(207c)关于所述挤压连接片(207a)对称，所述安装孔(202a)内设置有插孔(202a-1)，所述插块(207c)插接于所述插孔(202a-1)。

7.如权利要求6所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述腔体(203d)的内底面开设有多个线槽(203d-2)，所述收线筒(205)转动设置在每个所述线槽(203d-2)端头的上方，所述第二锁件(206)包括所述收线筒(205)底部设置的齿轮(206a)，以及沿着所述线槽(203d-2)键槽滑动的锁杆(206b)，所述锁杆(206b)插接于所述齿轮(206a)的槽中，所述锁杆(206b)的下方设置有套环(206c)，所述套环(206c)安装在所述接电线缆(204)的外壁。

8.如权利要求3-7任一所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，其特征在于：所述收线筒(205)中间设置有孔洞(205a)，所述接电线缆(204)穿过所述孔洞(205a)，并从上方缠绕在所述收线筒(205)的外壁。

9.一种储能设备输出电力的谐波检测方法，其特征在于：包括权利要求1-8任一所述的储能设备输出电力的谐波检测装置，以及，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的储能设备输出电力的谐波检测方法，其特征在于：快速傅里叶变换计算的matlab版代码概要如下：

技术总结
本发明涉及电池储能技术领域，特别是一种储能设备输出电力的谐波检测装置及方法，包括传感器部件，包括安装在电池储能系统输出端的电流传感器，所述电流传感器上设置有输出接口；加装部件，安装在所述传感器部件上，其包括用于进行数据处理的单片机，所述单片机内部刻录有快速傅里叶变换的计算代码，所述单片机安装在壳体内，所述壳体通过安装架安装在所述电流传感器上。本发明的应用可以有效测量储能逆变器输出端的电流THD，以便在THD超标以后第一时间察觉并及时应对，以防对用户电器造成损失。此外，本发明成本相对较低，支持在储能系统中大规模使用。

技术研发人员：王高,李心龙
受保护的技术使用者：江苏正辉能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1