CN108957344B - 直流蓄电池在线监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于检测直流蓄电池在线监测的方法。首先，基于已有系统对于直流蓄电池电量监测方式；其次，利用直流系统监视报警技术方案；然后根据本发明中提出的平衡桥电流算法与电压差值算法这一双精度计算方式，又对电流蓄电池是否在线是否达到阈值进行在线分析。本发明方法对直流蓄电池是否在线，保障直流在线并保持优良状态且对保障电力系统的安全稳定运行有着重要的现实意义。

Description

直流蓄电池在线监测方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及变电站直流系统一次回路，变电站测控装置领域。尤其涉及变电站直流系统接线。

背景技术

目前，变电站没有较全面的电压互感器二次回路监测装置，二次回路发生异常及故障时不能及时发现并排除，从而影响继电保护装置正常运行。针对国网陕西省电力公司陕西西安330千伏南郊变(110千伏韦曲变)发生主变烧损事故中，因330千伏南郊变(110千伏韦曲变)站外35千伏韦里III线故障，韦曲变35千伏、10千伏母线电压降低，#1、#2、#0站用变低压侧脱扣跳闸，直流系统失去交流电源。在前期施工改造过程中更换后的两组新蓄电池未与直流母线导通(未导通原因为该两组蓄电池至两段母线之间的刀闸在断开位置)，充电屏交流电源失去后，造成直流母线失压(正常运行时由站用交流通过充电模块向直流母线供电)。从而导致全站保护及控制回路失去直流电源，监控系统未报警，造成故障越级。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种直流蓄电池在线监测技术，能够对蓄电池是否在线[是否与直流母线连接]进行实时监测，若发现蓄电池不在线的问题及时报警，提醒工作人员及时处理该类问题。极大得提高了保护电源的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种直流蓄电池在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：实时采集直流蓄电池，直流母线真实电压、正负电位U_{正直流蓄电池}、U_{负直流蓄电池}、U_{直流母线正}、U_{直流母线负}；

步骤二：根据已有的两种差值计算方法准确辨识直流蓄电池是否在线，进行故障判别：

a：基于直流蓄电池电压参数，通过电压差值算法；

△U＝U_{直流蓄电池电压}-U_{直流母线电压} ①

以及平衡桥电流算法：

计算得到ΔU和ΔI；

b：通过分析计算得出的电流差值与电流图变量是否达到阈值来判断直流蓄电池是否在线；

△I≥I_set △U≥U_set

其中I_set和U_set分别为电流阈值和电压阈值，根据实际情况而定；

步骤三：若计算得到的若超过阈值则发报警信号，并通过通讯总线上传告警信号。

根据采集到的数据以及计算结果，蓄电池如果在线超出阈值，则发出报警信号提醒；

根据蓄电池回路进行实时在线监测是否在线，及时排除故障，保证全站保护及控制回路直流电源持续可靠供电，监控系统正常，确保电力系统的安全可靠运行。

本发明和现有技术相比较，具备如下优点：

本发明方法具有使用方便，结构简单，实用性强等特点，能够实时对蓄电池电压、直流母线电压、蓄电池是否在线进行监视并且发出报警信号上传至监控后台，方便运行维护人员及时排除故障，提高了保护装置运行的可靠性以及电网的安全稳定运行。

附图说明

图1是直流系统原理简图。

图2是监测装置逻辑框图。

图3蓄电池在线监测装置模块化原理图。

图4是蓄电池在线监测装置电路原理图。

图5是蓄电池在线监测装置模型。

图6本发明所述方法的流程图。

具体实施方式

采用直流蓄电池在线监测完成监测，所述装置结构如下(如图3、4)：包括电压接线端口、电压采集模块、处理器、按键模块、显示模块、通讯模块、时钟模块、电源模块以及报警模块；所述电压接线端口为两组，其输入端分别用于采集来自直流蓄电池和直流母线系统的电压；电压接线端口与电压采集模块相连接；电压采集模块的信号输出端与处理器的信号输入端相连接；所述按键模块、显示模块、通讯模块、时钟模块、电源模块以及报警模块均与处理器相连接；所述处理器包括压差运算单元、平衡桥电流测试单元和报警电路；压差运算单元包括一个反向放大器，所述直流母线系统的电压信号输入至反相放大器的反向输入端，直流蓄电池的电压信号输入至反相放大器的正向输入端；所述平衡桥电流测试单元包括一个平衡电桥电路，平衡电桥电路的两臂分别接收直流母线的电压信号以及直流蓄电池的电压信号；所述报警电路包括两个光电二极管、两个光电三极管以及一个三极管；一个光电二极管与一个光电三极管组成一对；组对的光电二极管与光电三极管的基极对应；两个光电二极管的正极均作为一个高电平输入端且分别与平衡电桥的输出端和反向放大器的输出端相连接；其中第一光电三极管的集电极与电源Vcc相连接，第一光电三极管的发射极与第二光电三极管的集电极相连接，第二光电三极管的发射极与三极管的基极相连接，三极管的集电极与电源相连接，三极管的发射极与报警模块相连接；第二光电三极管的发射极以及三极管的发射极分别接地；光电三极管和三极管均为NPN型。

本发明所采用的装置工作时按照如下步骤进行：

步骤一：当装置启动后，直流蓄电池在线监测装置接收来自蓄电池，直流母线系统的电压以及母线与蓄电池刀闸发送的脉冲信号；

步骤二：根据实时采集蓄电池以及直流母线电压，通过电压差值，以及平衡桥电流算法计算分析判断蓄电池是否在线超出阈值由蜂鸣器报警提醒；

步骤三：通过显示屏幕显示实时的采样值与计算值，并显示顺序记忆故障事件，通过按钮切换显示的内容电压差值、蓄电池电压以及母线电压。

步骤四：根据蓄电池回路进行实时在线监测是否在线，及时排除故障，保证全站保护及控制回路直流电源持续可靠供电，监控系统正常，确保电力系统的安全可靠运行。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。直流蓄电池作为直流母线的备用电源，起到了在站用变失电后逆变器不工作后，为直流母线供电的作用，保障在站用变失电情下保护装置监控装置以及后台机不失电提高主网运行的可靠性。

装置通过电压接口模块把蓄电池电压以及直流母线电压采集到装置后背接线口处，通过电压采集模块将电压模拟值录入到CPU模块，经过差值计算以及电流桥平衡算法，双计算方式只要有一个电位超过阈值通过或门启动报警蜂蜜器并上传至后台机SOE事件。

装置采用双计算法，确保装置可靠报警达到实时监测蓄电池是否在线的重要依据。实时采集蓄电池以及直流母线电压，通过电压差值[即蓄电池以及母线电压一个作为减数一个做为被减数通过差值运算得出结果]，以及平衡桥电流算法[通过采集蓄电池正电位以及直流母线正电位通过平衡桥电流算法其中(R1*R3≠R2*R4)，通过中点接地若存在差流则对地存在电位差则电流互感器流过电流]，根据电流值和电压差值计算分析当超过所整定的阈值则启动蜂鸣器报警，并通过通讯口232上传事故追忆信息至SOE供运维人员作为直流蓄电池是否在线的辅助判断依据。

阈值的设定又检修人员对6各站进行多次试验得出，具有普遍意义，可以作为阈值参考。但由于各地不同，可根据各地实际情况设定阈值。

本发明专利专门为监视蓄电池是否在线而设计，具有使用方便，结构简单，实用性强等特点，能够实时对蓄电池电压、直流母线电压、蓄电池是否在线进行监视并且发出报警信号上传至监控后台，方便运行维护人员及时排除故障，提高了保护装置运行的可靠性以及电网的安全稳定运行。

Claims (2)

1.一种直流蓄电池在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：实时采集直流蓄电池、直流母线的正负电位U_{正直流蓄电池}、U_{负直流蓄电池}、U_{直流母线正}、U_{直流母线负}；U_{正直流蓄电池}代表直流蓄电池的正极对地的电位，U_{负直流蓄电池}代表直流蓄电池的负极对地的电位；U_{直流母线正}代表直流母线的正极对地的电位，U_{直流母线负}代表直流母线的负极对地的电位；

步骤二：根据已有的两种差值计算方法准确辨识直流蓄电池是否在线，进行故障判别：

a：基于直流蓄电池电压参数，通过电压差值算法；

△U＝U_{直流蓄电池电压}-U_{直流母线电压} ①

以及平衡桥电流算法：

计算得到电压差值ΔU和电流突变量ΔI；

其中U_{直流蓄电池电压}＝U_{正直流蓄电池}+U_{负直流蓄电池}，U_{直流母线电压}＝U_{直流母线电压正}+U_{直流母线电压负}；R2、R4为平衡桥电路中的电阻；

b：通过分析计算得出的电压差值与电流突变量是否达到阈值来判断直流蓄电池是否在线；

当△I≥I_set或者△U≥U_set时为不在线，当△I<I_set或者△U<U_set时判定为在线；

其中I_set和U_set分别为电流阈值和电压阈值，根据实际情况而定；

步骤三：若计算得到的△I或者△U超过设定阈值I_set或者U_set时发报出警信号，并通过通讯总线上传告警信号。

2.如权利要求1所述的直流蓄电池在线监测方法，其特征在于，采用直流蓄电池在线监测装置完成监测，所述装置结构如下：包括电压接线端口、电压采集模块、处理器、按键模块、显示模块、通讯模块、时钟模块、电源模块以及报警模块；所述电压接线端口为两组，其输入端分别用于采集来自直流蓄电池和直流母线的电压；电压接线端口与电压采集模块相连接；电压采集模块的信号输出端与处理器的信号输入端相连接；所述按键模块、显示模块、通讯模块、时钟模块、电源模块以及报警模块均与处理器相连接；所述处理器包括压差运算单元、平衡桥电流测试单元和报警电路；压差运算单元包括一个反相放大器，所述直流母线的电压信号输入至反相放大器的反向输入端，直流蓄电池的电压信号输入至反相放大器的正相输入端；所述平衡桥电流测试单元包括一个平衡电桥电路，平衡电桥电路的两臂分别接收直流母线的电压信号以及直流蓄电池的电压信号；所述报警电路包括两个光电二极管、两个光电三极管以及一个三极管；一个光电二极管与一个光电三极管组成一对；组对的光电二极管与光电三极管的基极对应；两个光电二极管的正极均作为一个高电平输入端且分别与平衡电桥电路的输出端和反相放大器的输出端相连接；其中第一光电三极管的集电极与电源Vcc相连接，第一光电三极管的发射极与第二光电三极管的集电极相连接，第二光电三极管的发射极与三极管的基极相连接，三极管的集电极与电源相连接，三极管的发射极与报警模块相连接；第二光电三极管的发射极以及三极管的发射极分别接地；光电三极管和三极管均为NPN型；

显示模块显示实时的采样值与计算值，并显示顺序记忆故障事件，通过按键模块切换显示的电压差值、蓄电池电压以及直流母线电压。

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