CN110794342A - 站用直流蓄电池脱离母线的监测系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统及其控制方法，系统包括：电子负载模块，用于提供阻值可变的电子负载；多路开关模块，用于将一节或者多节所述蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；电流检测模块，用于检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；控制器，用于根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，并且根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，以及用于检测到开路故障时产生警报。本发明可以避免监测时为直流系统引入干扰纹波，并且设计简单。本发明可以广泛应用于直流系统检测设备领域。

Description

站用直流蓄电池脱离母线的监测系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及直流系统检测设备领域，尤其是一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统及其控制方法。

背景技术

蓄电池是变电站用直流系统的核心组成部件，其起到备用电源的作用，因此如果蓄电池组发生脱离母线的情况，会导致蓄电池不能起到备用的作用。因此，定期检测蓄电池是否发生母线脱落的情况显得尤为重要。通常蓄电池母线脱落的原因只有两种，一种是蓄电池内部开路，另一种是隔离闸刀和/或熔断器故障。

在传统的检测方式中，采用将特征信号注入的方式进行检测，该方法要求检测装置配备特征信号发生器和特征信号检测器，然而特征信号发生器和检测器的设计相对复杂，对元器件精度要求较高，并且将特征信号注入直流系统，会让直流系统产生纹波，影响直流系统的稳定性。

发明内容

为解决上述技术问题的至少之一，本发明的目的在于：提供一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统及其控制方法，以避免注入特征信号对直流系统的影响，同时减少监测系统的复杂性。

第一方面，本发明实施例提供了：

一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，包括：

电子负载模块，用于提供阻值可变的电子负载；

多路开关模块，用于将一节或者多节所述蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；

电流检测模块，用于检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；

控制器，用于根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，并且根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，以及用于检测到开路故障时产生警报。

进一步，所述电子负载模块包括多个阻值相同的电阻，所述电子负载模块在调节阻值时，选择若干个电阻串联作为负载电阻。

进一步，所述根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，其具体为：

根据接入电子负载模块的蓄电池数量，控制所述电子负载模块选择与接入的蓄电池数量相同的电阻串联作为负载电阻。

进一步，还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收远程指令，所述无线通信模块将接收到的远程指令发送至控制器执行。

进一步，所述根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，其具体包括：

控制多路开关模块将所有蓄电池接入电子负载模块；

获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

进一步，所述获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，其具体为：

获取流经隔离刀闸的电流；

当流经隔离刀闸的电流为0时，判定蓄电池到母线段回路存在开路故障。

进一步，所述根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，其具体包括：

在存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式；

在不存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式。

进一步，所述电阻的功率为10W，阻值为1Ω。

进一步，所述电流检测模块包括两个霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电流。

第二方面，本发明实施例提供了：

一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的控制方法，包括以下步骤：

将所有蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；

检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；

根据流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后检测检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

本发明实施例的有益效果是：本发明设置了电子负载模块，可以提供可变阻值的负载，同时通过多路开关模块将蓄电池进行接入，并通过电流检测模块检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流，从而分析开路的情况，本发明以接入电阻性负载并检测电流的方式来进行开路检测，一方面设计简单，对元器件精度要求低，另一方面可以避免注入特征信号，不会影响直流系统的运作。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的模块框图；

图2为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统中的电子负载模块的原理图；

图3为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统中的多路开关模块的原理图；

图4为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统采用二分法进行测量时第一步的等效电路图；

图5为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统采用二分法进行测量时第二步的等效电路图；

图6为本发明一种具体实施例的站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明。

参照图1，本实施例公开了一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其包括：

电子负载模块，用于提供阻值可变的电子负载。

多路开关模块，用于将一节或者多节所述蓄电池以串联的方式接入电子负载模块。

电流检测模块，用于检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流。

控制器，用于根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，并且根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，以及用于检测到开路故障时产生警报。

具体地，本实施例中的电子负载模块可以采用如图2所示的设计。电子负载模块由电阻R1至电阻Rn组成，其中，包括开关K1～Kn，用于将电阻以串联的方式连接至电子负载的输入端IN1和IN2。所述电子负载模块可以控制开关K1～Kn的通断，使得电子负载的阻值可变。其中，最简单的控制方式为将多个电阻进行串联并将串联的电阻的收尾分别接入输入端IN1和IN2。

本实施例中的多路开关模块可以采用如图3所示的设计。其中，多路开关模块由开关K01～K0n构成，从图3中可以看出，多路开关模块的一侧用于连接蓄电池组，通过调整开关的闭合状态，可以将任意组合的电池组接入到电子负载的输入端IN1和IN2。

其中，电子负载模块和多路开关模块中的开关状态均由控制器所控制，具体地，这些开关可以是诸如继电器等电控开关，控制器只需要按照设定的逻辑对这些的开关进行状态变换即可。

参照图4和图5，下面对控制器的控制逻辑进行说明。

如图4所示，电阻R1表示电子负载模块所提供的等效电阻，电阻R1首先连接在蓄电池组V1～Vn，此时，电流检测模块分别检测点CT1和点CT2的电流，其中点CT1是流经隔离刀闸ZK1的电流，同时也是流经熔断器RD1的电流。在本实施例中，电阻R1的阻值与接入的蓄电池数量成正比。按照一个蓄电池分配一单位电阻的方式进行匹配。

在本步骤中，由于蓄电池处于浮充状态，电荷由充电机提供，通过检测点CT1的电流I1和点CT2的电流I2可以确定以下情况：

1)如果I1和I2均有预设大小的电流，且大小接近，说明蓄电池到母线段没有开路故障；

2)如果I2有预设大小的电流，而I1为0，则说明蓄电池到母线段回路发生开路故障，而蓄电池本身不存在开路的情况。

3)如果I1和I2均为0，说明蓄电池到母线段回路发生开路故障并且蓄电池内部也发生开路故障。

上述情况，除了第二种情况以外，均需要具体再检查蓄电池是否发生开路。

由于蓄电池组通常由多个蓄电池构成，因此排查时，可以采用二分法进行排查。参照图5，图5示出了一种二分法进行蓄电池开路排查的时的等效电路图。电子负载模块连接在蓄电池V1～Vn/2上。当然，这里以蓄电池数量n为偶数的情况进行说明，对于数量为单数的蓄电池组，也可以采用二分法排查。

此时，如果蓄电池到母线段回路发生开路故障，点CT1是不会检测到电流的，因此没有必要对其进行检测。只需要检测点CT2是否有电流，即可确认接入电阻R1的蓄电池是否存在开路。如果不存在开路的情况，则排查另一半蓄电池。

如果蓄电池到母线段回路没有发生开路故障，此时需要同时检测点CT1和点CT2的电流，当接入电阻R1两端的蓄电池开路，而另外的部分没有开路，则点CT1和点CT2的电流由于两者是串联关系，所述两者相等且不为0，当然，这部分的电流也不会很大，因为蓄电池是化学体，会因为电流增加内阻，从而分摊加载在电阻R1上的电压。当接入电阻R1两端的蓄电池开路，而另外的部分也开路了，点CT1和点CT2的电流均为0。当接入电阻R1两端的蓄电池没有开路，而另外的部分也没有开路，此时，电阻R1由接入的蓄电池所钳位，因此点CT2的电流会大于点CT1的电流。当接入电阻R1两端的蓄电池没有开路，而另外的部分开路，此时，点CT2的电流是大于点CT1的电流，因此CT1的电流为0。

如此类推，可以通过这样的方式来确定出接入电阻R1的蓄电池是否存在开路，从而继续采用二分法的方式确定出开路的蓄电池，或者确定出没有任何蓄电池开路。

在确定出现开路故障的时候，控制器发出报警。其中控制器是联网的，可以通过一个终端的服务器接收多个直流供电系统的蓄电池开路监测装置。

作为优选的实施例，所述电子负载模块包括多个阻值相同的电阻，所述电子负载模块在调节阻值时，选择若干个电阻串联作为负载电阻。

作为优选的实施例，所述根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，其具体为：

根据接入电子负载模块的蓄电池数量，控制所述电子负载模块选择与接入的蓄电池数量相同的电阻串联作为负载电阻。所述电阻的功率为10W，阻值为1Ω。一个电池浮充状态下的电压为2.25V，因此采用1Ω的电阻，其产生的电流为2.25A，功率为P*V＝5.06W，因此采用10W电阻刚好满足安全要求。本实施例只要根据接入的蓄电池数量决定投入的电阻即可。

作为优选的实施例，还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收远程指令，所述无线通信模块将接收到的远程指令发送至控制器执行。由于本实施例所述的监测系统可能分布在不同的电站，同时一个电站可能有多个监测系统，因此本实施例为监测系统配置无线通信模块，以便于监测系统与服务器联网。

作为优选的实施例，所述根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，其具体包括：

控制多路开关模块将所有蓄电池接入电子负载模块；

获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

本实施例采用二分法来检测故障，可以以最快的速度定位出故障位置。

作为优选的实施例，所述获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，其具体为：

获取流经隔离刀闸的电流；

当流经隔离刀闸的电流为0时，判定蓄电池到母线段回路存在开路故障。

如前面所说的，只要流经隔离闸刀的电流为0时，就可以确定出蓄电池到母线段回路的开路故障。

作为优选的实施例，所述根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，其具体包括：

在存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式；

在不存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式。

作为优选的实施例，所述电流检测模块包括两个霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电流。

参照图6，本实施例公开了一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的控制方法，其包括以下步骤：

S601、将所有蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；

S602、检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；

S603、根据流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

S604、根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后检测检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

上述方法实施例可以应用于系统实施例之中，并产生与系统实施例相对应的技术效果。

对于上述方法实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：包括：

电子负载模块，用于提供阻值可变的电子负载；

多路开关模块，用于将一节或者多节蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；

电流检测模块，用于检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；

控制器，用于根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，并且根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，以及用于检测到开路故障时产生警报。

2.根据权利要求1所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：所述电子负载模块包括多个阻值相同的电阻，所述电子负载模块在调节阻值时，选择若干个电阻串联作为负载电阻。

3.根据权利要求2所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：所述根据接入电子负载模块的蓄电池数量控制所述电子负载模块的阻值，其具体为：

根据接入电子负载模块的蓄电池数量，控制所述电子负载模块选择与接入的蓄电池数量相同的电阻串联作为负载电阻。

4.根据权利要求1所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：还包括无线通信模块，所述无线通信模块用于接收远程指令，所述无线通信模块将接收到的远程指令发送至控制器执行。

5.根据权利要求1所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：所述根据电流检测模块检测的结果，判断开路故障以及控制多路开关模块的连接状态以控制接入电子负载模块的蓄电池，其具体包括：

控制多路开关模块将所有蓄电池接入电子负载模块；

获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

6.根据权利要求5所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：所述获取电流检测模块的检测结果，根据检测结果判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，其具体为：

获取流经隔离刀闸的电流；

当流经隔离刀闸的电流为0时，判定蓄电池到母线段回路存在开路故障。

7.根据权利要求5所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统，其特征在于：所述根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的电流检测模块的检测结果，来决定下一次蓄电池的接入方式，其具体包括：

在存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式；

在不存在蓄电池到母线段回路的开路故障的情况下，采用二分法的方式，采用二分法的方式，控制多路开关模块将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后获取的流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式。

8.根据权利要求2所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的控制方法，其特征在于：所述电阻的功率为10W，阻值为1Ω。

9.根据权利要求1所述的一种站用直流蓄电池脱离母线的检测系统的控制方法，其特征在于：所述电流检测模块包括两个霍尔传感器，所述霍尔传感器用于检测电流。

10.一种站用直流蓄电池脱离母线的监测系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

将所有蓄电池以串联的方式接入电子负载模块；

检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流；

根据流经电子负载的电流以及流经隔离刀闸的电流判断是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障；

根据是否存在蓄电池到母线段回路的开路故障，采用二分法的方式，将蓄电池接入电子负载模块，并根据每次改变接入电子负载模块的蓄电池后检测检测流经电子负载的电流以及检测流经隔离刀闸的电流，来决定下一次蓄电池的接入方式，直到判定所有蓄电池无开路或者定位出开路蓄电池。

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