蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及蓄電池組運維監(jiān)控【技術領域】，具體涉及一種蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，包括內阻測試單元、電壓采集單元和溫度采集單元，內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元分別通過串口通信電路與控制單元CPU相連接，蓄電池組通過充電開關連接充電機，通過放電開關連接恒流放電負載，充電開關和放電開關分別通過開關檢測電路連接控制單元CPU，開關控制電路與控制單元CPU相連，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接遠程PC機。本實用新型改變了現(xiàn)場運維模式，實現(xiàn)了蓄電池組的遠程監(jiān)控，節(jié)省人力，提高工作效率，保證蓄電池組的正常工作運行。
【專利說明】蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及蓄電池組運維監(jiān)控【技術領域】，具體涉及一種蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置。
【背景技術】
[0002]電網(wǎng)公司近幾年的規(guī)模，無論在售電量還是在變電站數(shù)量、規(guī)模的建設都得到了迅猛發(fā)展并且變電站無人值班化、自動化、智能化發(fā)展很快。而變電站蓄電池的巡檢、定期核對性充放電和狀態(tài)檢修疲于應對，往往每年不好完成相關規(guī)定要完成的指標。
[0003]造成蓄電池運行維護不夠的主要原因有:
[0004]蓄電池現(xiàn)有監(jiān)測控制技術無法滿足遠程監(jiān)控及運維的需要。蓄電池單體電壓及蓄電池組端電壓雖然已經(jīng)實現(xiàn)在線監(jiān)測，但僅憑電壓測試的方法很難發(fā)現(xiàn)蓄電池自身的不良運行狀況及內阻增大等事故隱患。
[0005]對蓄電池狀態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)測不能滿足狀態(tài)檢修發(fā)展的需要。調度自動化系統(tǒng)側重于對變電站設備運行狀態(tài)的監(jiān)控，其功能定位決定其只關心設備的運行、異常兩種狀態(tài)，設備本身劣化過程的監(jiān)測不在其功能范圍內。
[0006]蓄電池固有的現(xiàn)場運維模式無法滿足專業(yè)發(fā)展的需要。譬如對于蓄電池充放電試驗，以一組蓄電池充放電試驗5天、一個變電站2組蓄電池、一次試驗5人，要完成全部蓄電池的充放電試驗，其工作量是相當大的。最近十幾年，直流電源的技術發(fā)展，只是在站端設備方面，相控型充電裝置逐步被高頻開關電源所取代，在智能監(jiān)測與遠程控制技術方面沒有任何發(fā)展。
[0007]蓄電池現(xiàn)有運維技術不滿足反措要求。按照《國家電網(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》的規(guī)定，在原有對蓄電池進行定期核對性放電的基礎上，每個月要對蓄電池組進行巡檢，記錄單體電池的電壓數(shù)據(jù)，運維工作量成倍增加，客觀上要求必須使用一些高效的自動化裝置代替人工工作。
實用新型內容
[0008]為解決上述技術問題中的不足，本實用新型的目的在于:提供一種蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，改變現(xiàn)場運維模式，實現(xiàn)蓄電池組的遠程監(jiān)控，節(jié)省人力，提高工作效率。
[0009]本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案為:
[0010]所述蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，包括內阻測試單元、電壓采集單元和溫度采集單元，母線聯(lián)絡開關連接兩段母線，內阻采集單元通過內阻測試線與蓄電池組連接，電壓采集單元通過電壓采集線與蓄電池組連接，內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元分別通過串口通信電路與控制單元CPU相連接，蓄電池組通過充電開關連接充電機，通過放電開關連接恒流放電負載，母線投切開關連接母線和充電開關，充電開關、放電開關、母線聯(lián)絡開關和母線投切開關分別通過開關檢測電路連接控制單元CPU，開關控制電路與控制單元CPU相連，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接遠程PC機。
[0011 ] 本實用新型分別通過內阻測試單元、溫度采集單元和電壓采集單元實時采集蓄電池單體內阻、單體溫度和蓄電池組端電壓及單體電壓，并通過串口通信電路將所測數(shù)值傳送值控制單元CPU，控制單元CPU判斷其接收到的數(shù)據(jù)是否處在正常范圍，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，則通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)向遠程PC機發(fā)送報警信息，報告異常項，同時，控制單元CPU連接報警裝置，進行現(xiàn)場報警。
[0012]本實用新型還設有開關檢測電路和開關控制電路，可以對母線、母聯(lián)、充電裝置、放電裝置的開關進行遠程操作，開關檢測電路檢測各個開關的開閉狀態(tài)并將檢測到的狀態(tài)信息傳送給控制單元CPU，在通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳送至遠程PC機，并通過遠程PC機顯示器進行顯示，放電時，遠程PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)控制控制單元CPU，再由控制單元CPU通過開關控制電路閉合放電開關，恒流放電負載實現(xiàn)蓄電池組的恒流放電，控制單元CPU實時檢測蓄電池組剩余電量，放電結束后，通過開關控制電路閉合充電開關，接通充電裝置開始充電。
[0013]優(yōu)選地，充電監(jiān)控裝置具有液晶顯示器、鍵盤及RS485通信電路，與各個充電模塊通過RS485連接，實時監(jiān)控充電過程中充電裝置的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并控制各個充電模塊的開關機，均、浮充轉換，設置充電裝置均浮充參數(shù)，調整輸出電壓電流，并通過串口與上位機通信。
[0014]優(yōu)選地，所述串口通信電路包括光電隔離電路和RS485電平轉換電路，光電隔離電路輸出端與RS485電平轉換電路輸入端相接，RS485電平轉換電路輸出端與控制單元CPU信號輸入端相接，所述光電隔離電路包括光電隔離芯片和隔離電源模塊，RS485電平轉換電路包括RS485電平轉換芯片，RS485轉換電路將TTL電平轉換為RS485電平，光電隔離電路可以將裝置內部電路與外部電路隔開。
[0015]優(yōu)選地，所述開關檢測電路包括限流電阻、光電隔離電路、上拉電阻排和輸入1口擴展芯片，充電開關通過限流電阻連接兩個光電隔離芯片，兩個光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排和輸入1 口擴展芯片，輸入1 口擴展芯片連接控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線，放電開關、母線聯(lián)絡開關和母線投切開關的連線方式與充電開關相同，上拉電阻排保持信號線電平與控制單元CPU —致，信號輸入擴展芯片將開關狀態(tài)信號輸入到控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)開關狀態(tài)采集。
[0016]優(yōu)選地，所述開關控制電路包括鎖存電路芯片、達林頓陣列芯片和繼電器，鎖存電路芯片輸入端與控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線相連，鎖存電路芯片輸出端與達林頓陣列芯片輸入端相連，達林頓陣列輸出端與繼電器相連，繼電器連接相應開關，鎖存電路芯片與控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線相連，當控制某個繼電器動作時，對應的輸出1置1，繼電器吸合，置零繼電器斷開，從而控制外部開關斷開或閉合。
[0017]優(yōu)選地，所述溫度采集單元采用溫度傳感器，溫度傳感器壓接在蓄電池單體表面，實時采集蓄電池單體表面溫度信息，并傳送至控制單元CPU。
[0018]優(yōu)選地，所述內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元的測試線上分別設有自恢復保險絲，以免發(fā)生短路，燒毀模塊，保證系統(tǒng)安全運行。
[0019]優(yōu)選地，控制單元CPU采用STC90C58AD單片機，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，主要單元電路相互隔離，抗干擾性強，實現(xiàn)上述控制單元CPU的檢測與控制功能所涉及的軟件編程部分均為現(xiàn)有技術，屬于本領域技術人員公知常識，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)的與遠程PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸，其中所涉及的軟件編程部分也屬于現(xiàn)有技術，使用過程中無改進。
[0020]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0021]本實用新型改變了現(xiàn)場運維模式，實現(xiàn)了蓄電池組的遠程監(jiān)控，節(jié)省人力，提高工作效率，內阻測試單元、溫度采集單元和電壓采集單元實時采集蓄電池單體內阻、單體溫度和蓄電池組端電壓及單體電壓，內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元的采樣信號線上分別設有自恢復保險絲，以免發(fā)生短路，燒毀模塊，保證系統(tǒng)安全運行，通過開關檢測電路和開關控制電路實現(xiàn)系統(tǒng)中開關的遠程控制，實現(xiàn)蓄電池組充、放電過程的自動切換，保證蓄電池組的正常工作運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1本實用新型結構框圖。
[0023]圖2串口通信電路原理圖。
[0024]圖3開關檢測電路原理圖。
[0025]圖4開關控制電路原理圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本實用新型實施例做進一步描述:
[0027]如圖1所示，所述蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，包括內阻測試單元、電壓采集單元和溫度采集單元，包括內阻測試單元、電壓采集單元和溫度采集單元，母線聯(lián)絡開關連接兩段母線，內阻采集單元通過內阻測試線與蓄電池組連接，電壓采集單元通過電壓采集線與蓄電池組連接，內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元分別通過串口通信電路與控制單元CPU相連接，蓄電池組通過充電開關連接充電機，通過放電開關連接恒流放電負載，母線投切開關連接母線和充電開關，充電開關、放電開關、母線聯(lián)絡開關和母線投切開關分別通過開關檢測電路連接控制單元CPU，開關控制電路與控制單元CPU相連，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接遠程PC機。
[0028]如圖2所示，所述串口通信電路包括光電隔離電路和RS485電平轉換電路，光電隔離電路輸出端與RS485電平轉換電路輸入端相接，RS485電平轉換電路輸出端與控制單元CPU信號輸入端相接，所述光電隔離電路包括光電隔離芯片和隔離電源模塊，RS485電平轉換電路包括RS485電平轉換芯片Ul，RS485轉換電路將TTL電平轉換為RS485電平，U2-U4為光電隔離芯片，分別與電壓采集單元、內阻測試單元和溫度采集單元相連，U2、U3、U4和隔離電源模塊U5構成光電隔離電路，將裝置內部電路與外部電路隔開，R1-R6為上拉電阻，使信號線電平與控制單元CPU保持一致，R7、R8為限流電阻，與TVS管V1、V2共同構成Ul的保護電路，電阻R9為匹配電阻，保證RS485通信線路的阻抗匹配。
[0029]如圖3所示，開關檢測電路包括多個子單元，子單元個數(shù)與系統(tǒng)中開關總量相同，每個子單元包括限流電阻R9-R16、光電隔離電路、上拉電阻排RPl和輸入1 口擴展芯片U8，以充電開關為例，充電開關Jl通過限流電阻連接兩個光電隔離芯片U6、U7，兩個光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排RPl和輸入1 口擴展芯片U8，輸入1 口擴展芯片U8連接控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線，放電開關、母線聯(lián)絡開關、母線投切開關的連線方式與充電開關相同，上拉電阻排RPl保持信號線電平與控制單元CPU —致，信號輸入擴展芯片將開關狀態(tài)信號輸入到控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線，實現(xiàn)開關狀態(tài)采集。
[0030]如圖4所示，開關控制電路包括鎖存電路芯片Dl、達林頓陣列芯片D2和繼電器，繼電器的個數(shù)與系統(tǒng)中開關總量相同，鎖存電路芯片Dl輸入端與控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線相連，鎖存電路芯片Dl輸出端與達林頓陣列芯片D2輸入端相連，達林頓陣列芯片D2輸出端與繼電器相連，繼電器連接相應開關，鎖存電路芯片與控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線相連，當控制某個繼電器動作時，對應的輸出1置1，繼電器吸合，置零繼電器斷開，從而控制外部開關斷開或閉合。
[0031]其中，控制單元CPU連接充電監(jiān)控裝置，充電監(jiān)控裝置具有液晶顯示器、鍵盤及RS485通信電路，與各個充電模塊通過RS485連接，實時監(jiān)控充電過程中充電裝置的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并控制各個充電模塊的開關機，均、浮充轉換，設置充電裝置均浮充參數(shù)，調整輸出電壓電流，并通過串口與上位機通信；溫度采集單元采用溫度傳感器，溫度傳感器壓接在蓄電池單體表面，實時采集蓄電池單體表面溫度信息，并傳送至控制單元CPU ;內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元的測試線上分別設有自恢復保險絲，以免發(fā)生短路，燒毀模塊，保證系統(tǒng)安全運行。
[0032]本實用新型分別通過內阻測試單元、溫度采集單元和電壓采集單元采集蓄電池單體內阻、單體溫度和蓄電池組端電壓及單體電壓，并通過串口通信電路將所測數(shù)值傳送值控制單元CPU，控制單元CPU判斷其接收到的數(shù)據(jù)是否處在正常范圍，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，則通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)向遠程PC機發(fā)送報警信息，報告異常項，同時，控制單元CPU連接報警裝置，進行現(xiàn)場報警。
[0033]本實用新型還設有開關檢測電路和開關控制電路，可以對母線、母聯(lián)、充電裝置、放電裝置的開關進行遠程操作，開關檢測電路檢測各個開關的開閉狀態(tài)并將檢測到的狀態(tài)信息傳送給控制單元CPU，在通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)傳送至遠程PC機，并通過遠程PC機顯示器進行顯示，放電時，遠程PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)控制控制單元CPU，再由控制單元CPU通過開關控制電路閉合放電開關，恒流放電負載實現(xiàn)蓄電池組的恒流放電，控制單元CPU實時檢測蓄電池組剩余電量，放電結束后，通過開關控制電路閉合充電開關，接通充電裝置開始充電。
[0034]控制單元CPU采用STC90C58AD單片機，系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，主要單元電路相互隔離，抗干擾性強，實現(xiàn)上述控制單元CPU的檢測與控制功能所涉及的軟件編程部分均為現(xiàn)有技術，屬于本領域技術人員公知常識，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)的與遠程PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸，其中所涉及的軟件編程部分也屬于現(xiàn)有技術，使用過程中無改進。
【權利要求】
1.一種蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，包括內阻測試單元、電壓采集單元和溫度采集單元，其特征在于，母線聯(lián)絡開關連接兩段母線，內阻采集單元通過內阻測試線與蓄電池組連接，電壓采集單元通過電壓采集線與蓄電池組連接，內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元分別通過串口通信電路與控制單元CPU相連接，蓄電池組通過充電開關連接充電機，通過放電開關連接恒流放電負載，母線投切開關連接母線和充電開關，充電開關、放電開關、母線聯(lián)絡開關和母線投切開關分別通過開關檢測電路連接控制單元CPU，開關控制電路與控制單元CPU相連，控制單元CPU通過TCP/IP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接遠程PC機。
2.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述串口通信電路包括光電隔離電路和RS485電平轉換電路，光電隔離電路輸出端與RS485電平轉換電路輸入端相接，RS485電平轉換電路輸出端與控制單元CPU信號輸入端相接。
3.根據(jù)權利要求2所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述光電隔離電路包括光電隔離芯片和隔離電源模塊，RS485電平轉換電路包括RS485電平轉換芯片。
4.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述開關檢測電路包括限流電阻、光電隔離電路、上拉電阻排和輸入1 口擴展芯片，充電開關通過限流電阻連接兩個光電隔離芯片，兩個光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排和輸入1口擴展芯片，輸入1 口擴展芯片連接控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線，放電開關、母線聯(lián)絡開關、母線投切開關的連線方式與充電開關相同。
5.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述開關控制電路包括鎖存電路芯片、達林頓陣列芯片和繼電器，鎖存電路芯片輸入端與控制單元CPU的1數(shù)據(jù)總線相連，鎖存電路芯片輸出端與達林頓陣列芯片輸入端相連，達林頓陣列輸出端與繼電器相連，繼電器連接相應開關。
6.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述控制單元CPU還連接有充電監(jiān)控裝置，充電監(jiān)控裝置具有液晶顯示器、鍵盤及RS485通信電路，與各個充電模塊通過RS485連接，實時監(jiān)控充電過程中充電裝置的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并控制各個充電模塊的開關機，均、浮充轉換，設置充電裝置均浮充參數(shù)，調整輸出電壓電流，并通過串口與上位機通信。
7.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述溫度采集單元采用溫度傳感器，溫度傳感器壓接在蓄電池單體表面。
8.根據(jù)權利要求1所述的蓄電池組遠程運維監(jiān)控智能裝置，其特征在于，所述內阻采集單元、電壓采集單元和溫度采集單元的測試線上分別設有自恢復保險絲。
【文檔編號】H02J7/00GK204030640SQ201420256250
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日:2014年5月19日
【發(fā)明者】林英, 張濤, 邢祥峰, 劉杰, 孫立新, 岳增偉, 付孝忠, 季素云, 張萬征, 楊新 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司淄博供電公司, 山東智洋電氣有限公司