本发明涉及储能系统，特别是涉及一种用于用户侧储能诊断的高速录波方法及系统。
背景技术：
1、随着我国新型电力系统的不断发展，储能应用实现了飞速增长，已经在用户侧工商业、家庭形成了诸如削峰填谷、应急备电、动态增容、需求响应、提高供电质量等多个场景，应用前景越来越广泛。
2、然而，随着应用范围的扩大和能源管理重要性的提升，各种应用场景对储能系统的可靠性和快速运维能力提出了更高的要求。储能是一个复杂系统，涉及到电化学、电力电子、电力系统多方面的技术融合，发展时间较短，必然存在巨大的优化空间，因此面临在不同工况下的数据溯源需求，通过高速数据采样进一步开展性能优化、故障诊断、事故调查等。这种情况下，录波技术是比较好的一种数据获取方式。而传统分钟级采样频率的数据，由于时间间隔过长，数据价值较低，难以实现有效利用。
3、目前录波技术已经广泛应用于变电站、变压器、配用电系统等场景，但想要应用在用户侧储能系统，传统录波技术也面临巨大挑战。由于传统的录波技术通常是封闭的系统，独立于储能系统本身以外，缺乏灵活性和可定制性，用户无法根据自身需求设置录波条件和参数，并且无法自定义数据传输和控制协议，因此存在以下问题：
4、1、数据采集能力有限：传统的录波技术，只能采集有限的数据，如电网电压、电流等基本参数，对于复杂的储能系统，这些参数可能无法提供足够的信息来进行全面的故障诊断和系统分析。
5、2、低速数据传输：传统的录波技术，通常使用普通存储介质(如硬盘、sd卡等)来存储数据，然后需要手动取出，并传输到其他设备进行分析，这种方式存在数据传输速度慢、操作繁琐等问题，无法满足实时性和用户侧远程监控的需求。
6、3、无法连接云平台：传统的录波技术，需要经由能量管理系统给云端发送数据，在复杂应用场景下面临网络带宽低、稳定性差等问题。这意味着无法实现远程管理、数据传输等功能，限制了储能系统的智能化和远程管理能力。
7、4、储能电池通过电力电子装置连接到电网，又通过能量管理系统进行参数和策略的切换，相关数据涉及到不同系统的协同配合，因此呈现多时间尺度的特征，需要依据每个控制系统的数据时间尺度及数据量进行划分。
8、上述问题，导致传统录波装置很难应用于用户侧的储能系统，即使应用，也带来成本上升、通信可靠性不佳、单一录波装置无法适用于多个控制系统的问题，为此本发明提出了一种用于用户侧储能诊断的高速录波方法及系统，来解决前述问题。
技术实现思路
1、本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供了一种用于用户侧储能诊断的高速录波方法及系统，专门为用户侧储能系统设计，可以灵活配置在pcs、bms及ems中，特别适用于低带宽、高延时、不稳定的网络环境，支持异步通信方式将录波数据传输到云端。
2、第一方面，本发明提供了一种用于用户侧储能诊断的高速录波方法，应用于电力储能系统中，包括以下步骤：
3、在储能系统中的ems、pcs、bms中分别配置并建立通信的故障录波仪ⅰ、故障录波仪ⅱ和故障录波仪ⅲ，分别记录各自的故障信息及电力相关参数；
4、对各自故障录波仪设置录波条件，当采集的数据触发录波条件时，故障录波仪记录故障前后的故障波形，保存在本地计算机的同时将数据上传至云端服务器；
5、建立故障录波仪ⅰ与故障录波仪ⅱ、故障录波仪ⅲ之间通讯，采用主-从同步方式使故障录波仪之间时钟同步。
6、本发明进一步限定的技术方案是：
7、进一步的，所述主-从同步方式具体是gps和/或北斗提供基准时钟对电力系统的主时钟对时、校准，ems采用该主时钟，bms、pcs以及故障录波仪的内部时钟作为目标时钟，主时钟作为外部时钟源对目标时钟进行时间同步，当多个故障录波仪进行高频录波时，该主时钟作为外部时钟源对多个故障录波仪的内部时钟再次进行时钟修正同步。
8、进一步的，所述主-从同步方式具体步骤包括：
9、s1、录波平台定义：主时钟接收gps和/或北斗发出的基准信号，目标时钟采用主时钟信号为参考时钟进行时钟同步，电力系统中，ems采用主时钟信号，bms、pcs采用目标时钟信号，且故障录波仪ⅰ采用主时钟信号，故障录波仪ⅱ、故障录波仪ⅲ采用目标时钟信号；
10、主时钟信号定义为时钟信号ⅰ，目标时钟信号定义为时钟信号ⅱ，两个目标时钟信号为同频率的脉冲信号；
11、录波平台还为时钟信号配置触发条件ⅰ、触发条件ⅱ、计时器ⅰ、计时器ⅱ、中断服务程序ⅰ和中断服务程序ⅱ；
12、录波平台定义电力系统中各功能模块的逻辑关系：当主时钟信号在满足触发条件ⅰ时，进入到中断服务程序ⅰ；
13、录波平台记录当前计时器ⅰ以及计时器ⅱ的计数值，当触发条件ⅰ被触发时ems判断：
14、1)若当前计时器ⅱ计数目标时钟脉冲信号与预设的匹配值一致时，满足触发条件ⅱ从而进入到中断服务程序ⅱ；
15、2)若当前计时器ⅱ计数目标时钟脉冲信号与预设的匹配值不一致时，进入到校时操作；
16、s2、系统上电初始化：置位初始上电标志，上电标志在计时器ⅰ初始化后，初次进入时钟信号ⅰ的中断服务程序ⅰ，计数器ⅰ清零；
17、s3、判断此时计时器ⅱ是否清零，计时器ⅱ未清零时：
18、若0<timerⅱ<0.5×matchval-1，则时钟脉冲信号ⅱ跑快，需要调慢；
19、若0.5×matchval-1≤timerⅱ<matchval-1，则时钟脉冲信号ⅱ跑慢，需要调快；其中，timerⅱ为计数器ⅱ的当前计数值，matchval为预设的匹配值；
20、s4、调整时钟脉冲信号ⅱ，调整范围为±500ms。
21、进一步的，所述s1中选择ems的本地时钟模块作主时钟，主时钟经gps和/或北斗对时，主时钟作为电力系统中的参考时钟，其他的从时钟作为目标时钟，同步方式采用主-从时钟同步，主时钟对外输出秒脉冲时钟信号，该脉冲信号经分频器分频为毫秒脉冲时钟信号，毫秒脉冲时钟信号为目标时钟脉冲信号，利用秒脉冲时钟信号作为基准脉冲信号进行毫秒脉冲时钟信号的修正。
22、进一步的，所述录波平台为秒脉冲时钟信号定义时，中断服务程序ⅰ中断时间间隔为1s，当秒脉冲的边沿信号来临时满足触发条件ⅰ，进入到中断服务程序ⅰ；
23、为毫秒脉冲时钟信号定义时，中断服务程序ⅱ中断时间间隔为1ms，当秒脉冲边缘信号来临时，计时器ⅱ对毫秒脉冲的计数值与预设的匹配值matchval一致，进入到中断服务程序ⅱ。
24、进一步的，所述触发条件ⅰ具体是外部时钟芯片的秒脉冲时钟信号下沿到达；中断服务程序ⅰ具体是初次进入时，清零初始上电标志，同时读取外部时钟芯片的时间信息，计时器ⅱ清零。
25、进一步的，进入到中断服务程序ⅱ后，调整毫秒脉冲时钟信号，对匹配值matchval进行实时修改和纠正。
26、进一步的，当采集的数据触发录波条件并录波完成后，pcs将录波数据直接发送或通过ems，利用wifi模块发送到云端服务器。
27、第二方面，本发明还提供了一种用于用户侧储能诊断的高速录波系统，包括：
28、与储能系统中的ems、pcs、bms中分别配置并建立通信的故障录波仪ⅰ、故障录波仪ⅱ和故障录波仪ⅲ，以分别记录各自的故障信息及电力相关参数，故障录波仪ⅰ与故障录波仪ⅱ、故障录波仪ⅲ之间建立通讯，采用主-从同步方式使故障录波仪之间时钟同步；
29、云端服务器，接受来自故障录波仪ⅰ、故障录波仪ⅱ和故障录波仪ⅲ的录波数据并存储在数据库中；
30、wifi模块，从can/rs485转换为mqtt物联网通信协议，使用透传功能将故障录波仪ⅰ、故障录波仪ⅱ和故障录波仪ⅲ的数据发送到云端服务器，并自定义功能码实现录波控制协议以及获取数据的协议。该高速录波系统由系统内的pcs、bms、ems单个或多个设备的高速录波软件，搭配各自的底层采集系统构成，通过在各高速录波系统内设置录波条件，比如预设故障阈值的方式，会保留在激发录波功能后一段时间的参数，以实现在故障或重要的诊断时刻前后录波。比如对于光储一体化设备，pcs的录波器，会保留激发录波功能后2秒的电网电压、电网频率、电池电压、电流、pv电压电流等。录波完成后，录波系统将数据保存在本地数据存储系统内，同时汇集到ems中，并且通过mqtt物联网通信将数据发送到云端，然后使用modbus透传功能，自定义功能码(例如0x38)去实现这个录波控制协议以及获取数据的协议。
31、进一步的，gps和/或北斗提供基准时钟对电力系统的主时钟对时、校准，ems采用该主时钟，bms、pcs以及故障录波仪的内部时钟作为目标时钟，主时钟作为外部时钟源对目标时钟进行时间同步。
32、本发明的有益效果是：
33、(1)本发明的录波系统和方法可以灵活配置在pcs、bms及ems中，由于pcs、bms、ems对录波的时间尺度要求各不一样，因此各设备均配置自己的高速录波系统；本发明的高速录波系统不需要额外去设置独立的高速采集系统，而是通过现有底层采集系统和数据存储系统，搭配录波方法来实现，简化了系统集成所需的硬件装配，上述数据经ems汇总后，与云端服务器通讯传输；
34、(2)本发明专门为用户侧储能系统设计，特别适用于低带宽、高延时、不稳定的网络环境，采用具备多种服务质量级别的物联网传输协议，支持异步通信方式将录波数据传输到云端，查看数据时无需现场取硬盘、sd卡，可以远程从云端获取数据，提高了客户体验；
35、(3)本发明中，储能系统中配置的多个录波仪需保持时间同步，有效避免在记录数据时，由于存在时间误差和顺序错误，导致不能及时有效且准确的描述故障事件的顺序以及发展过程，时间的高精度同步，能为储能系统中各电气部件的故障分析提供有效的依据。
36、储能系统通过各子系统的时间同步，来快速准确获取同步电力测量数据，从而实现对功率的实时动态监控和协调控制，以及对常规电故障的保护。当时间同步出现毫秒级误差时，系统就容易出现运行不稳定、溯源数据多源不同步的问题，影响系统接收调度，以及多源数据联合分析的价值。
1.一种用于用户侧储能诊断的高速录波方法，应用于用户侧储能系统中，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高速录波方法，其特征在于，所述主-从同步方式具体是gps和/或北斗提供基准时钟对电力系统的主时钟对时、校准，ems采用该主时钟，bms、pcs以及故障录波仪的内部时钟作为目标时钟，主时钟作为外部时钟源对目标时钟进行时间同步。
3.根据权利要求2所述的高速录波方法，其特征在于，所述主-从同步方式具体步骤包括：
4.根据权利要求3所述的高速录波方法，其特征在于，所述s1中选择ems的本地时钟模块作主时钟，主时钟经gps和/或北斗对时，主时钟作为电力系统中的参考时钟，其他的从时钟作为目标时钟，同步方式采用主-从时钟同步，主时钟对外输出秒脉冲时钟信号，该脉冲信号经分频器分频为毫秒脉冲时钟信号，毫秒脉冲时钟信号为目标时钟脉冲信号，利用秒脉冲时钟信号作为基准脉冲信号进行毫秒脉冲时钟信号的修正。
5.根据权利要求4所述的高速录波方法，其特征在于，所述录波平台为秒脉冲时钟信号定义时，中断服务程序ⅰ中断时间间隔为1s，当秒脉冲的边沿信号来临时满足触发条件ⅰ，进入到中断服务程序ⅰ；
6.根据权利要求5所述的高速录波方法，其特征在于，所述触发条件ⅰ具体是外部时钟芯片的秒脉冲时钟信号下沿到达；中断服务程序ⅰ具体是初次进入时，清零初始上电标志，同时读取外部时钟芯片的时间信息，计时器ⅱ清零。
7.根据权利要求5所述的高速录波方法，其特征在于，进入到中断服务程序ⅱ后，调整毫秒脉冲时钟信号，对匹配值matchval进行实时修改和纠正。
8.根据权利要求1所述的高速录波方法，其特征在于，当采集的数据触发录波条件并录波完成后，pcs将录波数据直接发送或通过ems，利用wifi模块发送到云端服务器。
9.一种用于用户侧储能诊断的高速录波系统，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的高速录波系统，其特征在于，gps和/或北斗提供基准时钟对电力系统的主时钟对时、校准，ems采用该主时钟，bms、pcs以及故障录波仪的内部时钟作为目标时钟，主时钟作为外部时钟源对目标时钟进行时间同步。
