CN103944262A - 一种直流屏监测系统及其主从型通讯方法 - Google Patents

Abstract

一种直流屏监测系统及其主从型通讯方法，将开关量检测、模拟量检测、电池检测、支路绝缘检测等检测模块按2个等级安排，将模拟量、开关量的检测模块设为第1等级模块，使其包括模拟量数据、开关量数据的应急数据实时提供监控主机；将绝缘监测模块，电池检测模块和/或其他检测模块设为第2等级模块。

Description

一种直流屏监测系统及其主从型通讯方法

技术领域

本发明属于直流电源系统监控领域，具体涉及一种监控主机与各功能模块之间基于单总线主/从模式通讯的优化方法与设备。

背景技术

目前，直流电源系统(也称直流屏)的监控主机与各模块的通讯模式主要基于主/从型。主/从型一般采用轮询模式，即监控主机逐个模块轮询得到各模块的数据。

普通轮询模式一个比较大的缺点是随着功能模块不断的增加，对模拟量及开关量等数据实时性方面的要求变得难于满足。例如，很多客户的招标资料中要求直流屏的性能指标之一是，响应时间在2-3秒内。但普通轮询模式的直流屏根据需要通讯的功能模块个数，延时较大时会达到20-30秒。

一种选择是，改变总线模式。目前市场上主要有单总线和多总线二种总线模式。单总线模式即存在上述缺陷的模式，其监控主机与全部功能模块在一条总线下，监控主机作为主机查询或者其他方式，得到各功能模块的数据。多总线模式则是监控主机通过多个通讯口/模块与各功能模块进行通讯，通讯方式可以采取查询、自动上传等各种通讯协议进行。多总线模式相比单总线模式通讯实现灵活、复杂，数据实时性高，但是随之系统成本相对也会增加。

本发明的目的在于，保证单总线主/从模式通讯条件下快速的响应时间，即使在系统功能模块有增加的情况下，也能实时地将所需模块的数据显示在系统设备上。

发明内容

基于前述本发明的目的，发明人提出了下列技术方案：

一种直流屏监测系统，包括监控主机、开关量检测模块、模拟量检测模块、电池检测模块、支路绝缘检测模块和/或其他检测模块，监控主机与各检测模块之间以单总线主/从模式连接，监控主机与各检测模块之间的通讯按照不同的标准设计以便监控主机与开关量检测模块及模拟量检测模块实现实时通讯或响应，其特征在于，将全部功能模块按2个等级安排，将模拟量、开关量的检测模块设为第1等级模块，使其包括模拟量数据、开关量数据的应急数据实时提供监控主机；将绝缘监测模块，电池检测模块和/或其他检测模块设为第2等级模块，使其检测数据提供监控主机的延时多于第1等级模块。

前述的直流屏监测系统，其特征在于，监控主机对第1等级模块轮询、对第2等级模块查询，即在轮询第1等级模块数据后，插入查询第2等级模块数据一次，然后继续轮询第1等级模块数据，之后再查询一次同一个或其他一个第2等级模块的数据，再后循环进行上述的轮询或查询。

前述的直流屏监测系统，其特征在于，所述的轮询是对第1等级的模块各进行1次查询，存在多个开关量模块和/或多个模拟量模块情况下，可对其分组或交替完成查询。

前述的直流屏监测系统，其特征在于，所述的实时延时达到0-3秒。

一种直流屏监测系统的主从型通讯方法，其特征在于，查询的流程可以是：开始→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据1→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据2...---查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据...N→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询电池数据1...---→结束。

附图说明

图1为说明本发明监控主机与各功能模块连接关系的示意图。

图2为本发明设备和方法的流程框图。

具体实施方式

本发明用于直流屏，可以确保直流屏有实时响应需求的模块与监控主机之间实现实时响应，优化了系统性能，提高了产品的竞争力。以下更详细地描述本发明。

直流电源系统主要由：高频开关电源模块、监控系统、蓄电池组和直流馈线四部分组成。其中监控系统进一步包括：监控主机和各功能模块，例如开关量检测、模拟量检测、电池电压检测、支路绝缘检测等模块(可根据客户需求灵活配置）。

直流电源系统各组成部分的功能如下：

高频开关电源模块是系统的主要组成部分，其功用主要有：a、为蓄电池组提供均充、浮充电流；b、为电站所有直流用电设备提供正常负荷电流。

蓄电池组是系统的电能储备装置，在交流电源中断或高频充电模块不能正常工作时向负载提供直流电能。例如，a、正常情况下处于受电工作状态，接受高频开关电源模块提供的均充/浮充电流；b、在事故或大功率冲击用电负载工作时为用电设备提供电能。

监控系统通过监控主机与实现各种数据检测的模块之间通讯，实现：a、蓄电池均、浮充电的智能化管理；b、监视直流电源系统各组件的状态及工作情况，发现异常及时告警；c、模拟显示控制母线电压/电流、母线对地绝缘电阻、充电机电压、蓄电池（单只）组电压等重要数据；d、中央信号模块，可实现电力系统要求的智能中央信号屏功能（可选功能）；e、与上位机进行多种方式的通讯联系，实现遥信、遥测上传。

直流馈线用于将直流电分配和输送到各用电负荷。开断正常的直流用电负荷，当外部负荷发生大故障时也可脱扣跳闸，切断电源使直流屏脱离故障源。

全数字、微机控制、模块化直流屏是目前的趋势及主流方向。目前市场上的直流屏大多采用模块化设计，每个模块实现一定的功能，然后组合成一个系统；模块化便于根据需求灵活配置设备，实现系统及功能的优化。

在单总线主从轮询模式的模块化开发过程中，响应延时是一个较大问题，特别是模拟量和开关量数据的设备响应不够灵敏。经过多总线设计等尝试，发现尽管实时提高，但成本较高，不宜采用。

发明人注意到，绝缘模块数据，电池模块数据等相对适当延时通常可以被接受。针对这一特点，产生了一种等级轮询模式构思，包括：将全部功能模块按2个等级安排：第1等级模块涉及应急数据，如模拟量、开关量数据；第2等级模块涉及普通数据，如绝缘监测数据，电池模块数据。然后按照不同等级设计轮询的方案，例如，首先轮询第1等级数据，结束后插入查询第2等级数据一次，结束后继续轮询第1等级数据。并且这样一直2步骤循环轮询下去。

例如，按照图2的流程，循环N次完成查询：开始查询开关量数据1-N查询模拟量数据1-N查询绝缘数据1查询开关量数据1-N查询模拟量数据1-N查询绝缘数据2...---查询开关量数据1-N查询模拟量数据1-N查询绝缘数据...N查询开关量数据1-N查询模拟量数据1-N查询电池数据1...---结束。

经过实际实施，结果表明：采用此方案后1等级的数据实时性明显提高，同时成本无显著增加，效果好于预期。

下面结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

直流屏馈线输出开关控制路数4路，模拟量数据9路（交流三相电压，电流，电池电压，电流等），支路绝缘检测36路，电池检测18路（18节电池）。

以上产品设计的监控系统配置如下：监控主机一台，24路开关量检测模块一台（使用4路），18路模拟量检测模块一台（使用9路），24路支路绝缘检测模块检测仪2台（共48路，使用36路），24路电池检测模块一台（使用18路）。

将模拟量模块及开关量模块数据设定为第1等级，绝缘监测数据及电池检测数据设定为第2等级。对各级模块进行依照下述流程进行循环查询

开始→查询开关量数据→查询模拟量数据→查询绝缘数据A→查询开关量数据→查询模拟量数据→查询绝缘数据B...---查询开关量数据→查询模拟量数据→查询绝缘数据A...查询开关量数据→查询模拟量数据→查询电池数据...---结束

实施例2

直流屏馈线输出开关控制路数6路，模拟量数据9路（交流三相电压，电流，电池电压，电流等），支路绝缘检测36路，电池检测18路（18节电池）。

以上产品设计的监控系统配置如下：监控主机一台，24路开关量检测模块一台（使用6路），18路模拟量检测模块一台（使用9路），24路支路绝缘检测模块检测仪2台（共48路，使用36路），24路电池检测模块一台（使用18路）。

将模拟量模块及开关量模块数据设定为第1等级，绝缘监测数据及电池检测数据设定为第2等级。对各级模块进行依照下述流程进行循环查询

开始→查询模拟量数据→查询开关量数据→查询绝缘数据A→查询模拟量数据查询开关量数据→查询绝缘数据B...---查询模拟量数据→查询开关量数据→查询绝缘数据A...查询模拟量数据→查询开关量数据→查询电池数据...---结束

实施例1和2与现有技术对比可以发现：

假定每次数据交换时间为0.5秒，则现有技术的单总线主/从模式查询情况下，监控主机实时刷新开关量，模拟量数据，支路绝缘，电池检测等数据全部间隔为：0.5*5=2.5秒。而采用本发明介绍的优化算法后，开关量，模拟量数据刷新数据时间为：0.5*3=1.5秒，比正常模式减少了1秒时间（支路绝缘跟电池检测数据刷新时间延长，为1.5*3=4.5秒）。

当系统支路绝缘检测模块、电池检测模块增加。这时按照传统单总线主/从模式查询时，开关量及模拟量数据的延时增加显著，但采用本发明通讯方法的设备，这些数据的延时不增加，即开关量、模拟量数据延时现象的改进更加显著。

此外，如果采用多总线模式，每种相同种类模块采用一条总线需要配置4条总线（4种类型：开关量，模拟量，支路绝缘，电池检测），比原来单条总线增加4倍，相对成本就较高。

可见本发明在不明显增加成本的情况下，实现了产品性能的提高。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.一种直流屏监测系统，包括监控主机、开关量检测模块、模拟量检测模块、电池检测模块、支路绝缘检测模块和/或其他检测模块，监控主机与各检测模块之间以单总线主/从模式连接，监控主机与各检测模块之间的通讯按照不同的标准设计以便监控主机与开关量检测模块及模拟量检测模块实现实时通讯或响应，其特征在于，将全部功能模块按2个等级安排，将模拟量、开关量的检测模块设为第1等级模块，使其包括模拟量数据、开关量数据的应急数据实时提供监控主机；将绝缘监测模块，电池检测模块和/或其他检测模块设为第2等级模块，使其检测数据提供监控主机的延时多于第1等级模块；监控主机对第1等级模块轮询、对第2等级模块查询。

2.如权利要求1的直流屏监测系统，其特征在于，所述监控主机在轮询第1等级模块数据后，插入查询第2等级模块数据一次，然后继续轮询第1等级模块数据，之后再查询一次同一个或其他一个第2等级模块的数据，再后循环进行上述的轮询或查询。

3.如权利要求1或2的直流屏监测系统，其特征在于，所述的轮询是对第1等级的模块各进行1次查询，存在多个开关量模块和/或多个模拟量模块情况下，可对其分组或交替完成查询。

4.权利要求1的直流屏监测系统，其特征在于，所述的实时延时达到0-3秒。

5.一种权利要求1-4任一项的直流屏监测系统的主从型通讯方法，其特征在于，查询的流程可以是：开始→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据1→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据2...---查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询绝缘数据...N→查询开关量数据1-N→查询模拟量数据1-N→查询电池数据1...---→结束。