CN110579691A - 一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置及方法，包括装置内顺次连接的数据采集模块、处理器、告警输出模块，数据采集模块内设有微电流传感器、非平衡桥电压采样电路和非平衡桥控制电路，还包括与处理器连接的人机交互模块，使用者可通过人机交互模块设置接地报警电阻值，将非平衡桥电压采样电路分别投入蓄电池组正负极并记录蓄电池组正负极对地电压，结合采集的电流与已知的单体电池电压计算出接地电池节号和接地电阻，当接地电阻小于设置的接地报警电阻值时产生告警输出，能精确定位至单节电池，更迅速准确起到监察作用。
Description
技术领域
本申请涉及绝缘监察技术领域，特别是一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置及方法
背景技术
蓄电池组是一种独立可靠的电源，它不受交流电源影响，在发电厂或变电站内发生任何事故时，甚至在全厂、全站交流电源都停电的情况下，仍能保证直流系统中的用电设备可靠而连续地工作，且电压平稳；同时还可以作为全厂、全站的事故照明电源，是保证供电电源不中断的最后屏障。在蓄电池组中，铅酸电池由于维护不及时，单体电池可能电解液泄漏，造成绝缘降低；也可能蓄电池的连接线由于老化造成绝缘降低，从而影响整个蓄电池组的绝缘性能。蓄电池组绝缘降低，不但影响直流系统可靠运行，更会造成单节蓄电池容量降低，从而影响整组蓄电池组的容量，一旦直流充电机停止运行，作为备用电源的它将失去应有的功能，埋下安全隐患。
在《GB/T-19826-2014电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求》中，明确要求“当直流系统发生接地故障或绝缘水平下降到设定值时，绝缘监察装置应能正确发出信号并具有相应的远方信号触点”。
专利号CN103116107A公开了一种高压直流电源绝缘监察装置，用于监察高压直流电源直流输出电压的对地绝缘情况，通过监察母线对地的绝缘电阻来判断绝缘状态，并将绝缘电阻值上传给上位机，包括第一外加投递电阻R1，第二外加投递电阻R2，第一投递开关K1，第二投递开关K2，所述R1与K1串联，其一端连接至正母线，另一端接地；所述R2与K2串联，其一端连接至负母线，另一端接地；正母线的等效对地绝缘电阻为R+，负母线的等效对地绝缘电阻为R-，采用不平衡电桥法检测获得R+与R-，通过不平衡电桥法可以监察任何绝缘的状态，通过建立支路监察方程，可以及时准确地对绝缘状况进行监察。
上述方案存在如下不足：当直流电源为蓄电池组时，对产生绝缘下降处进行定位时不够精准。此时，需要提供一种精确度高的定位监察装置和方法进行监测。
发明内容
本申请针对现有技术不足，提出一种能精确定位查找绝缘下降的单体电池的蓄电池组绝缘下降定位监察装置及方法。
为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：
一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，包括装置内顺次连接的数据采集模块、处理器、告警输出模块，其特征在于：所述数据采集模块内设有采集蓄电池组对地电流的微电流传感器、检测蓄电池组正负极对地电压的非平衡桥电压采样电路和切换非平衡桥投入的非平衡桥控制电路，微电流传感器、非平衡桥电压采样电路、非平衡桥控制电路分别与处理器电连接。
如上所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的存储器。
如上所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的人机交互模块，使用者可通过人机交互模块设置接地报警电阻值。
如上所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的通讯模块，处理器将从数据采集模块接收到的信息通过通讯模块发送至接收终端。
如上所述的蓄电池组绝缘下降定位监察装置的绝缘下降定位监察方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、启动非平衡桥电压采样电路；
S2、将非平衡桥投入蓄电池组正极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up1、Un1，通过微电流传感器采集到蓄电池组对地电流I1；
S3、将非平衡桥投入蓄电池组负极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up2、Un2，通过微电流信号传感器采集到蓄电池组对地电流I2；
S4、通过S2、S3中得到的数据结合已知的单体电池电压Ubats计算接地电池节号nBat和接地电阻Rbat：
当I1>0,I2>0,且I1≠I2
Rbat＝(Up1-Up2)/(I1-I2)；
nBat＝-Un1+(I1*Rbat)/Ubats；
·当I1<0,I2<0,且I1≠I2
Rbat＝(Un1-Un2)/(I2-I1)；
nBat＝(Un1+(Rbat*I1))/Ubats；
·当I1>0,I2<0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(Un2+(I2*Rbat))/Ubats；
·当I1<0,I2≥0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(-Un1+(I1*Rbat))/Ubats。
如上所述的绝缘下降定位监察方法，其特征在于：在步骤S1之前，在处理器中设置接地报警电阻值；在步骤S4之后，比较计算得出的Rbat与设置的接地报警电阻值，当Rbat小于等于设置的接地报警电阻值时产生告警输出。
本申请的有益效果：
1、将通过非平衡桥电路采集到蓄电池组电压与通过微电流信号传感器采集到的蓄电池组对地电流与单节电池电压结合，计算出蓄电池组接地电阻，在绝缘下降定位监察的对象为蓄电池组时，此装置能精确定位至单节电池，更迅速准确起到监察作用；能解决传统的绝缘监测仪不能测报因单体电池绝缘下降而造成的直流系统绝缘降低的盲点；及时处理因单体电池接地而造成电池自放电电流大，继而影响电池容量、电池寿命等异常问题；同时，本装置也兼有直流母线对地、支路对地绝缘监视等功能。
2、处理器接收绝缘下降的具体信息后与预设信息进行比较，触发报警条件后控制告警输出模块进行报警，及时有效反映绝缘下降的情况，可以尽早消除因绝缘下降而产生的隐患。
附图说明
图1为本申请中蓄电池组绝缘下降定位监察装置硬件结构示意图；
图2为本申请中蓄电池组绝缘下降定位监察装置数据采集模块电路原理图；
图3为本申请中蓄电池组绝缘下降定位监察装置电气接线原理图；
图4为本申请中下降定位监察方法的信息传输示意图；
图5为本申请中下降定位监察方法中计算接地电池的逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参照图1、图2、图3、图4和图5，一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，包括装置内顺次连接的数据采集模块、通讯模块、处理器、告警输出模块。
数据采集模块内设有检测蓄电池组对地电流的微电流信号传感器、检测蓄电池组正负极对地电压的非平衡桥电压采样电路和非平衡桥电压控制电路，通过非平衡桥电压控制电路可以控制非平衡桥电压采样电路在对蓄电池组正极电压与负极电压进行测量之间切换，微电流传感器、非平衡桥电压采样电路、非平衡桥控制电路分别与处理器电连接。
本申请中，蓄电池组绝缘下降定位监察装置上还设有与处理器连接的数据存储模块，可将预设的绝缘下降报警值。
本申请中，蓄电池组绝缘下降定位监察装置上还设有与处理器连接的人机交互模块，使用者可通过人机交互模块预设接地报警电阻值，接地报警电阻值可随气温、季节等因素调整，提高蓄电池组绝缘下降定位监察装置的灵活性。
本申请中，处理器的应用软件模块包括AD转换模块、数据计算分析模块、判断及输出模块、人机对话模块、非平衡桥控制、在线帮助模块，实现用户在线及时了解绝缘下降信息、用户设置绝缘下降报警值、系统自判断报警、监察绝缘下降情况等功能。
工作过程：启动非平衡桥的投入，先将非平衡桥投入蓄电池组正极，记录蓄电池正负极对地电压以及蓄电池对地电流，再将非平衡器切至蓄电池负极，记录蓄电池正负极对地电压以及蓄电池对地电流，得到的数据结合已知的单体电池电压计算极端电池接地节号和接地电阻，比较计算得出的接地电阻与设置的接地报警电阻值，接地电阻小于等于设置的接地报警电阻值时处理器控制告警输出模块产生告警输出。
参照图1、图2、图3、图4和图5，一种基于蓄电池组绝缘下降定位监察装置的绝缘下降定位监察方法，包括以下步骤：
S1、启动非平衡桥电压采样电路；
S2、将非平衡桥投入蓄电池组正极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up1、Un1，通过微电流信号传感器采集到蓄电池组对地电流I1；
S3、将非平衡桥投入蓄电池组负极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up2、Un2，通过微电流信号传感器采集到蓄电池组对地电流I2；
S4、通过S2、S3中得到的数据结合已知的单体电池电压Ubats计算极端电池接地节号nBat和接地电阻Rbat：
当I1>0,I2>0,且I1≠I2
Rbat＝(Up1-Up2)/(I1-I2)；
nBat＝-Un1+(I1*Rbat)/Ubats；
·当I1<0,I2<0,且I1≠I2
Rbat＝(Un1-Un2)/(I2-I1)；
nBat＝(Un1+(Rbat*I1))/Ubats；
·当I1>0,I2<0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(Un2+(I2*Rbat))/Ubats；
·当I1<0,I2≥0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(-Un1+(I1*Rbat))/Ubats。
本申请中，在步骤S1之前，在处理器中设置接地报警电阻值；在步骤S4之后，比较计算得出的Rbat与设置的接地报警电阻值，当Rbat小于等于设置的接地报警电阻值时产生告警输出。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，包括装置内顺次连接的数据采集模块、处理器、告警输出模块，其特征在于：所述数据采集模块内设有采集蓄电池组对地电流的微电流传感器、检测蓄电池组正负极对地电压的非平衡桥电压采样电路和切换非平衡桥投入的非平衡桥控制电路，微电流传感器、非平衡桥电压采样电路、非平衡桥控制电路分别与处理器电连接。
2.权利要求1中所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的存储器。
3.权利要求1中所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的人机交互模块，使用者可通过人机交互模块设置接地报警电阻值。
4.权利要求1中所述的一种蓄电池组绝缘下降定位监察装置，其特征在于：还包括与处理器连接的通讯模块，处理器将从数据采集模块接收到的信息通过通讯模块发送至接收终端。
5.一种基于权利要求1中所述的蓄电池组绝缘下降定位监察装置的绝缘下降定位监察方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、启动非平衡桥电压采样电路；
S2、将非平衡桥投入蓄电池组正极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up1、Un1，通过微电流传感器采集到蓄电池组对地电流I1；
S3、将非平衡桥投入蓄电池组负极，记录蓄电池组正负极对地电压分别为Up2、Un2，通过微电流信号传感器采集到蓄电池组对地电流I2；
S4、通过S2、S3中得到的数据结合已知的单体电池电压Ubats计算接地电池节号nBat和接地电阻Rbat：
当I1>0,I2>0,且I1≠I2
Rbat＝(Up1-Up2)/(I1-I2)；
nBat＝-Un1+(I1*Rbat)/Ubats；
●当I1<0,I2<0,且I1≠I2
Rbat＝(Un1-Un2)/(I2-I1)；
nBat＝(Un1+(Rbat*I1))/Ubats；
●当I1>0,I2<0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(Un2+(I2*Rbat))/Ubats；
●当I1<0,I2≥0
Rbat＝(Un2-Un1)/(I2-I1)；
nBat＝(-Un1+(I1*Rbat))/Ubats。
6.权利要求5中所述的绝缘下降定位监察方法，其特征在于：在步骤S1之前，在处理器中设置接地报警电阻值；在步骤S4之后，比较计算得出的Rbat与设置的接地报警电阻值，当Rbat小于等于设置的接地报警电阻值时产生告警输出。
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