CN110154826A - 一种电力机车蓄电池智能专家管理系统及方法 - Google Patents

一种电力机车蓄电池智能专家管理系统及方法 Download PDF

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王知学
刘广敏
李小伟
张云
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Abstract

本公开提出了一种电力机车蓄电池智能专家管理系统及方法，包括本地管理系统及远程管理系统；其中，本地管理系统包括主控板、高压板及采集均衡板；采集均衡板与电力机车蓄电池组相连，采集电力机车蓄电池组电压信号和温度信号；高压板与采集均衡板相连，用于采集电池组总电压；主控板的输入端分别连接至采集均衡板及电流采集单元，接收电力机车蓄电池组的电流信号及电压信号和温度信号，并对信号进行信息处理，控制与电力机车蓄电池组相连的继电器的输出；远程管理系统包括远程模块和大数据云平台，最终实现蓄电池工作状态预分析和预判断，实现电力机车蓄电池工作的全寿命周期智能管理。

Description

一种电力机车蓄电池智能专家管理系统及方法
技术领域
本公开涉及电力机车技术领域，特别是涉及一种电力机车蓄电池智能专家管理系统及方法。
背景技术
电力机车控制系统采用DC110V电源供电工作，控制系统设备的标准工作电源范围为77V-137.5V。电力机车的蓄电池柜由48节单节容量(170AH)的阀控式铅酸蓄电池组成，电量储备有限。机车电源装置机投入工作前(降弓状态)，控制系统电源由车载蓄电池组提供，包括照明、视频、监控、信号等设备的运行均依赖蓄电池供电，负载较大。若相关人员操作不当，如机车入段进行整备、检查时维持不必要设备的运行；长时间进行机车故障的查找、处理；乘务员外点退勤时忘断蓄电池脱扣等，极易造成蓄电池亏电。若蓄电池亏电，则控制系统无法工作，机车处于“瘫痪”状态，造成机车无法正常出库，列车晚点，对运用单位带来严重的影响。此时只有通过地面充电装置对机车蓄电池进行充电，或对蓄电池组进行更换，又增加了劳动量及生产成本。同时，机车车载蓄电池若经亏电工作后，对蓄电池工作寿命将产生不可恢复的严重影响。亏电严重时会致使整台份蓄电池报废，造成严重的成本浪费。
据悉，近年我国各大铁路局(公司)辖属机务段运用电力机车因蓄电池亏电而影响机车正常运用事故频发，给各段带来了巨大的直接经济损失，同时，增加了大量运用、检修人力投入，干扰了正常运输秩序和机务段运用、检修生产组织，另外，现有技术并不能完成保护，会出现电池馈电的现象。
发明内容
本说明书实施方式的目的是提供一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，避免电力机车蓄电池智能管理系统的亏电现象，提升电力机车蓄电池的监测、维护管理水平，延长使用寿命。
本说明书实施方式提供一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，通过以下技术方案实现：
包括本地管理系统及远程管理系统；
其中，本地管理系统包括主控板、高压板及采集均衡板；
采集均衡板与电力机车蓄电池组相连，主要功能是采集电力机车蓄电池组电压信号和温度信号；
高压板与电力机车蓄电池组的输出端相连，用于采集电池组总电压；
主控板的输入端分别连接至采集均衡板及电流采集单元，接收电力机车蓄电池组的电流信号及电压信号和温度信号，并对信号进行信息处理，控制与电力机车蓄电池组相连的继电器的输出；
远程管理系统包括远程模块和大数据云平台，远程模块与主控板通信，传输监控信息到大数据云平台，所述大数据云平台通过对机车的数据分析管理，对多台机车的大数据分析，最终实现蓄电池工作状态预分析和预判断，实现电力机车蓄电池工作的全寿命周期智能管理。
本说明书实施方式提供一种电力机车蓄电池智能专家管理方法，通过以下技术方案实现：
包括：本地监控及远程监控；
本地监控：采集电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号；
对蓄电池电压进行分级保护，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护；
蓄电池电压降至控制系统最低工作门槛值时，直接切断蓄电池输出；
远程监控，将本地监控的电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号传输至远端，进行数据的监控。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开蓄电池智能专家管理系统，用于管理电力机车48串蓄电池，通过控制蓄电池组主回路继电器的闭合或者断开，实现蓄电池的输出；通过电流采集模块，实现电流的检测。
本公开通过对电力机车蓄电池的监测、维护管理，避免电力机车蓄电池智能管理系统的亏电现象，延长蓄电池的使用寿命。
本公开避免蓄电池馈电，减少蓄电池的人工维护保养，自动完成保护。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例子的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统的系统组成方案图；
图2为本公开实施例子的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统的电气原理图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例子一
该实施例公开了一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，包括：本地管理系统及远程管理系统，参见附图1所示：
具体的，本地管理系统包括主控板、CAN触摸屏、高压板、采集均衡板。主控板主要功能是采集的监控信息处理、CAN通讯及继电器控制等功能；CAN触摸屏主要功能是本地实时显示监控信息和存储，存储时间不少于1个月；高压板主要功能是采集电池组总电压及绝缘检测功能；采集均衡板的主要功能是采集 48串电池组电压和8路温度。
本公开在实施时，高压板通过车载级芯片，通过电阻分压，高精度AD采样，完成总电压采集。绝缘检测是按照欧姆每伏的单位给出。
本公开通过电阻放电实现均衡，电池组的使用环境温度，为均匀采集的。
远程管理系统包括远程模块和大数据云平台。远程模块主要功能是传输监控信息到大数据平台；大数据云平台通过对机车的数据分析管理，对多台机车的大数据分析，最终实现蓄电池工作状态预分析和预判断，实现电力机车蓄电池工作的全寿命周期智能管理。
具体的，可通过长期积累的历史数据，建立预测模型，进行预判和保护。
本公开的电气接线图，参见附图2所示，
本公开的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统能够实现检测保护功能：
a、在机车蓄电池组投入工作后，实时检测蓄电池组48串电池电压，在蓄电池电压下降至设定的保护值后，切断蓄电池输出，并进行报警提示；
b、系统对蓄电池电压进行分级保护，分为0、1、2、3供四级报警，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护；例如进行报警，或者切换主回路。
c、蓄电池电压快降至控制系统最低工作门槛值时(可调)，直接切断蓄电池输出，只有通过其他方式才能让蓄电池投入使用，确保不会因蓄电池亏电导致机车故障的发生。
d、对新增主控板、继电器的工作状态进行了全闭环管理(预警，反馈，动作，反馈状态)，在若“专家管理系统”各部件(例如为：主控板、高压板)出现故障后，都将进行准确报警提醒，避免因增加本系统带来的维护管理困难；
e、本“专家管理系统”提出的机车蓄电池控制方案同时设计了硬线旁路开关，设置在断路器附近，确保万一“专家管理系统”故障，可以进行准确提醒，通过旁路开关将本“专家管理系统”硬线旁路，确保机车至少可以恢复至加装前状态，实现加装本“专家管理系统”后的“零”风险增加、“零”隐患增加；
f、蓄电池智能专家管理系统监控信息表，如下所示。
蓄电池智能专家管理系统监控信息表
序 监控项目 要求 动作
1 电池组电压 精度±5mv 实时显示
2 高压保护 U≥2.5V 切断继电器
3 低压保护 U≤1.6V 切断继电器
4 高压报警 2.3≤U＜2.5V 显示报警信息
5 低压报警 1.6＜U≤1.8V 显示报警信息
6 电池组总电压 精度±1v 实时显示
7 总电压高压保护 U≥120V 切断继电器
8 总电压低压保护 U≤76.8V 切断继电器
9 总电压高压报警 110.4≤U＜120V 显示报警信息
10 总电压低压报警 76.8＜U≤86.4V 显示报警信息
11 电池组温度 精度±1℃ 实时显示
12 电池组温度过高 55℃≤T 显示报警信息
13 电池组温度过低 T≤-10℃ 显示报警信息
14 剩余容量SOC 精度±6％ 实时显示
15 SOC过高报警 90％≤SOC 显示报警信息
16 SOC过低报警 SOC≤20％ 显示报警信息
17 充放电电流 精度±1A 实时显示
18 放电电流过大 80A≤放电电流 实时显示
大数据管理功能：
a、本“系统”具有单节蓄电池的容量、电压等各性能指标在线实时监控功能，用户可以通过人机交互界面实时观察机车蓄电池的各个性能参数，实现对机车蓄电池组寿命评判数据支撑；
b、“系统”具有大容量数据存储功能，将对机车蓄电池组的工作电压以及上述的蓄电池容量进行存储记录，结合“系统”同步研发的地面分析软件，可以查看本节机车蓄电池寿命周期内的“电压”、“容量”变化。通过对单台机车的数据分析管理，对多台机车的大数据分析，最终实现蓄电池工作状态预分析和预判断，实现电力机车蓄电池工作的全寿命周期智能管理。
c、不同工况、不同气候环境等对蓄电池的工作寿命有着严重影响，以及不同蓄电池组的特性不同。将通过大数据分析成果，为用户提供“个性化”的蓄电池管理需求服务。
实施例子二
一种电力机车蓄电池智能专家管理系统的监控方法，包括：
包括：本地监控及远程监控；
本地监控：采集电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号；
对蓄电池电压进行分级保护，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护；
蓄电池电压降至控制系统最低工作门槛值时，直接切断蓄电池输出；
远程监控，将本地监控的电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号传输至远端，进行数据的监控。
在机车蓄电池组投入工作后，实时检测蓄电池组电池电压，在蓄电池电压下降至设定的保护值后，切断蓄电池输出，并进行报警提示。
对蓄电池电压进行分级保护，分为0、1、2、3四级报警，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护。
对主控板、继电器的工作状态进行全闭环管理，检测出现故障后，将进行准确报警提醒。
可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，其特征是，包括本地管理系统及远程管理系统；
其中，本地管理系统包括主控板、高压板及采集均衡板；
采集均衡板与电力机车蓄电池组相连，采集电力机车蓄电池组电压信号和温度信号；
高压板与采集均衡板相连，用于采集电池组总电压；
主控板的输入端分别连接至采集均衡板及电流采集单元，接收电力机车蓄电池组的电流信号及电压信号和温度信号，并对信号进行信息处理，控制与电力机车蓄电池组相连的继电器的输出；
远程管理系统包括远程模块和大数据云平台，远程模块与主控板通信，传输监控信息到大数据云平台，所述大数据云平台通过对机车的数据分析管理，对多台机车的大数据分析，最终实现蓄电池工作状态预分析和预判断，实现电力机车蓄电池工作的全寿命周期智能管理。
2.如权利要求1所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，其特征是，还包括CAN触摸屏，所述CAN触摸屏通过CAN BUS总线分别与高压板、采样均衡板及主控板通信，所述CAN触摸屏本地实时显示监控信息。
3.如权利要求1所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，其特征是，所述继电器与硬线旁路开关并联，当电力机车蓄电池智能专家管理系统故障时，电力机车蓄电池组通过硬线旁路开关工作。
4.如权利要求1所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理系统，其特征是，远程模块通过无线传输的方式将数据传输至大数据云平台。
5.一种电力机车蓄电池智能专家管理方法，其特征是，包括：本地监控及远程监控；
本地监控：采集电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号；
对蓄电池电压进行分级保护，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护；
蓄电池电压降至控制系统最低工作门槛值时，直接切断蓄电池输出；
远程监控，将本地监控的电力机车蓄电池组电压信号电流信号和温度信号传输至远端，进行数据的监控。
6.如权利要求5所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理方法，其特征是，在机车蓄电池组投入工作后，实时检测蓄电池组电池电压，在蓄电池电压下降至设定的保护值后，切断蓄电池输出，并进行报警提示。
7.如权利要求5所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理方法，其特征是，对蓄电池电压进行分级保护，分为0、1、2、3四级报警，在蓄电池电压下降至不同值时，进行不同等级的保护。
8.如权利要求5所述的一种电力机车蓄电池智能专家管理方法，其特征是，对主控板、继电器的工作状态进行全闭环管理，检测出现故障后，将进行准确报警提醒。
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