CN106253392A - 一种基于智能自诊断开路保护的电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于智能自诊断开路保护的电源系统，其特征在于：母线绝缘检测单元（2）连接在主电源系统单元（9）中的直流母线，蓄电池开路保护单元（4）连接在主电源系统单元（9）中的蓄电池组（3），直流馈线状态检测单元（5）连接在主电源系统单元（9）中的各直流馈线支路，交流输入状态检测单元（6）连接在主电源系统单元（9）中的站变交流输入端对输入的交流数据和状态进行实时监测，充放电监测单元（8）连接在主电源系统单元（9）中的整流逆变调压器，电源自运维单元（7）直接连接在主电源系统单元（9）中，各单元通过通信总线与电源自诊断控制主单元（1）连接，形成一种自运维管理和开路保护的新型智能化电源系统。

Description

一种基于智能自诊断开路保护的电源系统

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其是指一种基于智能自诊断技术的开路保护电源系统及其方法，其主要在电力、通讯、金融、矿业、媒体、电源等行业中应用。

背景技术

目前，在电力行业的变电站电源应用中，目前在一些变电站已经在使用一体化电源系统，由站用交流电源、直流电源、交流不间断电源、逆变电源、直流变换电源（DC/DC）装置等部分组成，系统共享直流电源的蓄电池组作为备用电源，在站内发生事故或交流电失电时进行供电。

为了更好的保证电源系统的稳定运行及可靠供电，现行的方法是在原有部署后的电源系统中后增一些蓄电池监测、绝缘检测等装置，但是存在一系列问题：

1、现有电源系统没有自动化的自我状态监测及性能诊断功能，只能被动的等待运维人员进行定期运维检修，实时性差，可靠性低，整个电源系统的智能化程度比较低，而且因为缺乏自我性能及状态感知，导致运维人员盲目运维，无法快速准确定位和排出故障，直接影响故障恢复时间；

2、后续增加的对于电源和蓄电池监测的装置是对原电源系统的补丁式功能增加，存在电源系统厂家与监测厂家不一致，设备现场安装调试繁杂，厂家众多，故障频出，并且各系统自成一体，相互独立，不利于整体性对电源系统的状态感知和性能评估和后续系统的高效运维管理；

3、现行的电源系统无法对电源系统进行在线的主动运维管理，依然采取人为方式定期对蓄电池、电源进行核容试验等离线运维工作，运维工作难度大，维护成本高；

4、现行的技术手段依然没有解决电源回路中特别是因串联蓄电池组中的单体电池开路造成的整组蓄电池开路失电的故障隐患，致使整个电源系统在启动备用电源进行保障供电时无法正常启动，造成重大事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型智能化电源系统，通过一体化的设计思想，形成一种具备可实时在线自我诊断、自我运维、自我保护的，更可靠、更稳定的新型智能自诊断开路保护的电源系统，解决现有电源系统与监测系统不融合、不统一、现场改造量大、不可靠，以及无法自我状态感知诊断、自我在线主动运维等问题，解决目前人工运维难度大、人工量大、不及时的现实问题，另外解决了电源系统因单节电池异常造成整个电源系统在需要使用时无法正常使用而导致终端生产安全事故的问题，使电源系统真正成为一种可靠、稳定、安全、关键时刻可用的不再停电的智能化电源系统，实现本发明的目的所采取的技术方案是：一种基于智能自诊断开路保护的电源系统，包括集成在一起的主电源系统单元、电源自诊断控制主单元、母线绝缘检测单元、蓄电池组、蓄电池开路保护单元、直流馈线状态检测单元、交流输入状态检测单元、电源自运维单元、充放电监测单元构成，主电源系统单元是整个电源系统的本体，实现了交流电源、直流电源、UPS电源、逆变电源、直流变换电源的电源本质功能，母线绝缘检测单元连接在直流母线实现对母线绝缘状态数据进行实时监测，蓄电池开路保护单元连接在蓄电池组在蓄电池异常时启动自动保护，直流馈线状态检测单元连接在各直流馈线支路对各直流馈线状态和数据进行实时监测，交流输入状态检测单元连接在站变交流输入端对输入的交流数据和状态进行实时监测，充放电监测单元连接在整流逆变调压器对电源系统的整流、逆变和调压的数据和状态进行实时监测，电源自运维单元连接在主电源系统单元接受主单元的指令启动对电源系统的自我运维管理，各单元通过通信总线与电源自诊断控制主单元连接，将监测的数据和状态主动与电源自诊断控制主单元进行上传，并接收电源自诊断控制主单元的控制指令。

所述的电源自诊断控制主单元是整个电源系统智能化功能实现的核心，由数据通信交互子单元、数据处理子单元、电源状态评价子单元、电源系统监控子单元、蓄电池状态检测子单元、电源状态检测子单元构成，经过智能数据分析和处理，通过通讯接口将运维指令及状态数据传递给外围监测单元和执行单元。

所述的蓄电池开路保护单元连接在电源自诊断控制主单元与蓄电池组之间，上传下达开路逻辑指令，依次经开路指令接收发子单元、开路逻辑判断子单元、蓄电池开路保护动作子单元作用于蓄电池，实现蓄电池开路时的电源自保护功能。

所述的电源自运维单元连接在电源自诊断控制主单元与蓄电池组之间，接收和反馈上层运维指令，依次经运维指令接收发子单元、运维逻辑判断子单元后分别经蓄电池均衡自管理子单元、蓄电池活化自激活子单元、蓄电池内阻自测试子单元、蓄电池核对性试验子单元实现蓄电池的在线主动运维管理功能，从而整体形成一种新型的智能自诊断开路保护电源系统。

本发明结合新技术，以及传统应用要求，对电源系统的改进提出新的思路和方法，其优点在于新型智能自诊断开路保护的电源系统是将传统电源系统与自诊断状态性能检测功能一体化设计和实现，使电源系统具备在线自我诊断、自我运维等主动性、智能型自我管理的功能，以及可以主动进行电源开路的自保护功能，解决了当前相关独立设备二次施工及调试的艰难性、不稳定性和复杂性，和电源系统状态未知或故障定位不明确时给运维人员带来的盲目运维、离线检修等工作时的量度大、难度大、故障排查时效性差和无法真正状态检修和设备自我运维的困扰，以及无法自动运维延长电源系统使用寿命以及传统方式带来的运维难度大、人力成本高、设备类型繁杂等系列问题，使电源系统成为真正的一种新型智能自诊断开路保护的电源系统，提高电源系统的稳定性、可靠性和安全性，使电源系统真正成为一种可靠、稳定、安全、关键时刻可用的不再停电的电源系统。

附图说明：

图1是本发明的总体系统框架图；

图2是本发明中的电源自诊断控制主单元原理框图；

图3是本发明中的电源自运维单元原理框图；

图4是本发明中的电源蓄电池开路保护单元原理框图。

图中：1、电源自诊断控制主单元，2、母线绝缘监测单元，3、蓄电池组，4、蓄电池开路保护单元，5、直流馈线状态监测单元，6、交流输入状态监测单元，7、电源自运维单元，8、充放电监测单元，9、主电源系统单元，11、电源系统监控子单元，12、蓄电池状态检测子单元，13、电源状态检测子单元，14、数据处理子单元，15、数据通信交互子单元，16、电源状态评价子单元，41、开路指令接受发子单元，42、开路逻辑判断子单元，43、蓄电池开路保护动作子单元，71、运维指令接收发子单元，72、运维逻辑判断子单元，73、电源巡检子单元，74、蓄电池均衡自管理子单元，75、蓄电池活化自激活子单元，76、蓄电池内阻自测试子单元，77、蓄电池核对性试验子单元。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。参见附图1，一种基于智能自诊开路保护的电源系统包括集成在一起的主电源系统单元9、电源自诊断控制主单元1、母线绝缘检测单元2、蓄电池组3、蓄电池开路保护单元4、直流馈线状态检测单元5、交流输入状态检测单元6、电源自运维单元7、充放电监测单元8构成，主电源系统单元9是整个电源系统的本体，实现了交流电源、直流电源、UPS电源、逆变电源、直流变换电源的电源本质功能，母线绝缘检测单元2连接在直流母线实现对母线绝缘状态数据进行实时监测，蓄电池开路保护单元4连接在蓄电池组3在蓄电池异常时启动自动保护，直流馈线状态检测单元5连接在各直流馈线支路对各直流馈线状态和数据进行实时监测，交流输入状态检测单元6连接在站变交流输入端对输入的交流数据和状态进行实时监测，充放电监测单元8连接在整流逆变调压器对电源系统的整流、逆变和调压的数据和状态进行实时监测，电源自运维单元7连接在主电源系统单元9接受主单元的指令启动对电源系统的自我运维管理，各单元通过通信总线与电源自诊断控制主单元1连接，将监测的数据和状态主动与电源自诊断控制主单元1进行上传，并接收电源自诊断控制主单元1的控制指令，形成一种新型智能自诊断开路保护的电源系统。

在本实施例中，如附图2所示，所述的电源自诊断控制主单元1是整个电源系统智能化功能实现的核心，由数据通信交互子单元15、数据处理子单元14、电源状态评价子单元16、电源系统监控子单元11、蓄电池状态检测子单元12、电源状态检测子单元13构成，电源自诊断控制主单元1的数据通信交互子单元15将采集到的数据各种电源数据进行解析，通过内部总线将数据打包给数据处理子单元14进行数据处理，通过启动电源状态评价子单元16实现对电源系统运行状态和设备状态的评价，为运维人员提供决策建议，通过电源状态检测子单元系统13可以根据运维建议自启动电源自运维单元7，实现对电源系统的在线主动运维工作，通过蓄电池状态检测子单元12实时监测蓄电池组3运行状况并在电池异常时启动蓄电池开路保护单元4，实现对蓄电池的开路保护功能从而保证整个电源系统的可靠供电，通过电源系统监控子单元11实现了电源系统数据的总的监视和监测。

在本实施例中，如附图3所示，所述的蓄电池开路保护单元4连接在电源自诊断控制主单元1与蓄电池组3之间，上传电源自诊断控制主单元1的开路逻辑指令，经开路指令接收发子单元41解析后送往开路逻辑判断子单元42进行逻辑判断和决策是否需要开路保护功能启动，需要时启动蓄电池开路保护动作子单元43作用于蓄电池组3，实现蓄电池开路时的电源自保护功能，最后将开路保护是否成功、开路状态等信息结果上传给电源自诊断控制主单元1。

在本实施例中，如附图4所示，所述的电源自运维单元7连接在电源自诊断控制主单元1与蓄电池组3之间，接收和反馈上层电源自诊断控制主单元1的运维指令，经运维指令接收发子单元71进行指令解析，再经过运维逻辑判断子单元72进行蓄电启动池均衡、启动活化、启动内阻测试、启动核对性试验的逻辑判断和选择，然后分别启动蓄电池均衡自管理子单元74、蓄电池活化自激活子单元75、蓄电池内阻自测试子单元76、蓄电池核对性试验子单元77来实现对蓄电池组3的在线均衡管理、活化自激活、内阻测试、核对性放电试验等在线的对蓄电池进行主动运维管理功能，同时电源自运维单元7通过电源巡检子单元73实时对电源系统的运行数据、设备自我状态进行巡检自测试管理，以评估电源系统的健康状态和主动运维的效果数据，并将最终自运维结果上传给电源自诊断控制主单元1进行综合诊断分析。

本发明结合新技术，以及传统应用要求，对电源系统的改进提出新的思路和方法，其优点在于新型智能自诊断技术的开路保护电源系统是将电源系统与自诊断状态性能检测功能一体化设计和实现，使电源系统具备在线自我诊断、自我运维等主动性、智能型自我管理的功能，以及可以主动进行电源开路的自保护功能，解决了当前相关独立设备二次施工及调试的艰难性、不稳定性和复杂性，和电源系统状态未知或故障定位不明确时给运维人员带来的盲目运维、离线检修等工作时的量度大、难度大、故障排查时效性差和无法真正状态检修和设备自我运维的困扰，以及无法自动运维延长电源系统使用寿命以及传统方式带来的运维难度大、人力成本高、设备类型繁杂等系列问题，使电源系统真正成为一种可靠、稳定、安全、关键时刻可用的不再停电的智能化电源系统，提高电源系统的稳定性、可靠性和安全性，其在电系统智能化、自动化发展方面具有广阔的应用前景。

应当指出和理解的是，对本领域普通技术人员来讲，在不脱离发明的精神和范围内，还可以做出若干改进或变换，而这些改进或变换都应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于智能自诊断开路保护的电源系统，包括集成在一起的主电源系统单元（9）、电源自诊断控制主单元（1）、母线绝缘检测单元（2）、蓄电池组（3）、蓄电池开路保护单元（4）、直流馈线状态检测单元（5）、交流输入状态检测单元（6）、电源自运维单元（7）、充放电监测单元（8）构成，主电源系统单元（9）是整个电源系统的本体，实现了交流电源、直流电源、UPS电源、逆变电源、直流变换电源的电源本质功能，其特征在于：母线绝缘检测单元（2）连接在直流母线实现对母线绝缘状态数据进行实时监测，蓄电池开路保护单元（4）连接在蓄电池组（3）在蓄电池异常时启动自动保护，直流馈线状态检测单元（5）连接在各直流馈线支路对各直流馈线状态和数据进行实时监测，交流输入状态检测单元（6）连接在站变交流输入端对输入的交流数据和状态进行实时监测，充放电监测单元（8）连接在整流逆变调压器对电源系统的整流、逆变和调压的数据和状态进行实时监测，电源自运维单元（7）连接在主电源系统单元（9）接受主单元的指令启动对电源系统的自我运维管理，各单元通过通信总线与电源自诊断控制主单元（1）连接，将监测的数据和状态主动与电源自诊断控制主单元（1）进行上传，并接收电源自诊断控制主单元（1）的控制指令，形成一种新型智能自诊断开路保护的电源系统。

2.根据权利要求1所述的基于智能自诊断开路保护的电源系统，其特征在于：所述的电源自诊断控制主单元（1）是整个电源系统智能化功能实现的核心，由数据通信交互子单元（15）、数据处理子单元（14）、电源状态评价子单元（16）、电源系统监控子单元（11）、蓄电池状态检测子单元（12）、电源状态检测子单元（13）构成，电源自诊断控制主单元（1）的数据通信交互子单元（15）将采集到的数据各种电源数据进行解析，通过内部总线将数据打包给数据处理子单元（14）进行数据处理，通过启动电源状态评价子单元（16）实现对电源系统运行状态和设备状态的评价，为运维人员提供决策建议，通过电源状态检测子单元系统（13）可以根据运维建议自启动电源自运维单元（7），实现对电源系统的在线主动运维工作，通过蓄电池状态检测子单元（12）实时监测蓄电池组（3）运行状况并在电池异常时启动蓄电池开路保护单元（4），实现对蓄电池的开路保护功能从而保证整个电源系统的可靠供电，通过电源系统监控子单元（11）实现了电源系统数据的总的监视和监测。

3.根据权利要求1所述的所述的基于智能自诊断开路保护的电源系统，其特征在于：所述的蓄电池开路保护单元（4）连接在电源自诊断控制主单元（1）与蓄电池组（3）之间，上传电源自诊断控制主单元（1）的开路逻辑指令，经开路指令接收发子单元（41）解析后送往开路逻辑判断子单元（42）进行逻辑判断和决策是否需要开路保护功能启动，需要时启动蓄电池开路保护动作子单元（43）作用于蓄电池组（3），实现蓄电池开路时的电源自保护功能，最后将开路保护是否成功、开路状态等信息结果上传给电源自诊断控制主单元（1）。

4.根据权利要求1所述的所述的基于智能自诊断开路保护的电源系统，其特征在于：所述的电源自运维单元（7）连接在电源自诊断控制主单元（1）与蓄电池组（3）之间，接收和反馈上层电源自诊断控制主单元（1）的运维指令，经运维指令接收发子单元（71）进行指令解析，再经过运维逻辑判断子单元（72）进行蓄电启动池均衡、启动活化、启动内阻测试、启动核对性试验的逻辑判断和选择，然后分别启动蓄电池均衡自管理子单元（74）、蓄电池活化自激活子单元（75）、蓄电池内阻自测试子单元（76）、蓄电池核对性试验子单元（77）来实现对蓄电池组（3）的在线均衡管理、活化自激活、内阻测试、核对性放电试验等在线的对蓄电池进行主动运维管理功能，同时电源自运维单元（7）通过电源巡检子单元（73）实时对电源系统的运行数据、设备自我状态进行巡检自测试管理，以评估电源系统的健康状态和主动运维的效果数据，并将最终自运维结果上传给电源自诊断控制主单元（1）进行综合诊断分析。