CN111428896A - 一种锂离子电容后备电源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂离子电容后备电源装置，包括后备电源模块，所述锂离子电容后备电源装置还包括后备电源健康评估机构、数据库服务器和运维机构，所述后备电源健康评估机构连接所述后备电源模块，所述后备电源健康评估机构通过无线通讯分别连接所述数据库服务器和所述运维机构，所述后备电源健康评估机构分别向所述数据库服务器和所述运维机构传输故障信息和状态信息。与现有技术相比，本发明实现智能监控后备电源的故障信息，具有减少了运维工作量，提高了后备电源的可靠性和寿命，且更加环保，提升了经济效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及配电终端后备电源领域，尤其是涉及一种锂离子电容后备电源装置。
背景技术
目前国内外的配电终端后备电源基本为以下两种方式。1、铅酸电池：铅酸电池能量密度30WH/KG-50WH/KG，铅酸电池能量密度低，工作温度范围-20--+50°，铅酸电池具有很高的安全性，但定期更换，人力和财力支出大；可靠性低带来突发问题无法提前预判，增加了抢修的难度；很多时候都需要用到后备电源，才发现电池已经无法使用，降低了配电终端的可靠性。也存在对环境造成污染，受温度影响大等问题。2、三元锂：三元锂能量密度220WH/KG-270WH/KG三元锂电池能量密度高，工作温度范围-20—+55℃，三元锂主要有镍钴铝组成，由于于镍钴铝在300℃结构不稳定，导致高温安全性差，易单体胀气，进而引发危险。锂电池需要更完善的管理，才能发挥出寿命优势。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的后备电源管理不完善、人力和财力支出大的缺陷而提供一种锂离子电容后备电源装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种锂离子电容后备电源装置，包括后备电源模块，该后备电源模块为锂离子电容结构，所述锂离子电容后备电源装置还包括后备电源健康评估机构、数据库服务器和运维机构，所述后备电源健康评估机构连接所述后备电源模块，所述后备电源健康评估机构通过无线通讯分别连接所述数据库服务器和所述运维机构，所述后备电源健康评估机构向所述数据库服务器传输故障信息和状态信息，所述后备电源健康评估机构向所述运维机构传输故障信息和状态信息。
进一步地，所述后备电源健康评估机构设有NB-LOT通讯模块、LORA通讯模块和GPRS/4G通讯模块，所述后备电源健康评估机构通过所述NB-LOT通讯模块和LORA通讯模块连接所述数据库服务器，所述后备电源健康评估机构通过所述GPRS/4G通讯模块连接所述运维机构。
进一步地，所述后备电源健康评估机构的通讯协议报文支持SM4加密。
进一步地，所述后备电源健康评估机构还包括现场控制功能：接收启动指令，按照预设的控制程序对所述后备电源模块进行放电控制、充电控制和活化控制。
进一步地，所述后备电源健康评估机构还包括测试维护功能：测试所述后备电源模块的实际供电时间、进行限流充电测试和多周期充放电活化测试。
进一步地，所述后备电源健康评估机构还包括安全节能功能：保证所述后备电源模块的放电电流由实际负荷消耗，无假负载。
进一步地，所述后备电源健康评估机构还包括安全保护功能：在测试维护期间稳定直流母线电压。
进一步地，所述安全保护功能还包括进行过放电保护和限流充电保护。
进一步地，所述后备电源健康评估机构还包括自动恢复功能：在异常状况下，实现所述后备电源模块对直流母线的快速恢复供电。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明锂离子电容后备电源装置通过后备电源健康评估机构实时获取后备电源模块的故障和状态信息，并通过无线通讯分别传输到数据库服务器和运维机构中，分别实现数据存储与故障信息实时监测，工作人员通过手中运维机构便能查看后备电源的故障信息，大幅减少了运维工作量，进一步保障智能配电终端后备电源的可靠性和寿命，且更加环保，提升了经济效率。
(2)本发明采用独立的通讯模块分别对数据库服务器和运维机构进行数据传输，防止通讯模块故障引起的数据缺失，具有容错性，并且提高了数据传输的实时性和效率。
(3)本发明数据传输的协议报文支撑SM4加密，提高数据传输的安全性。
(4)本发明后备电源健康评估机构具有测试维护功能、安全节能功能、安全保护功能和自动恢复功能，实现对后备电源模块全面的测试、保护与恢复，提高本发明锂离子电容后备电源装置的可靠性，间接提高了后备电源的寿命。
附图说明
图1为本发明锂离子电容后备电源装置的结构示意图；
图2为本发明实施例数据库服务器数据处理示意图；
图3为本发明实施例运维机构的数据处理示意图；
图4为本发明实施例后备电源模块的结构示意图；
图5为本发明实施例后备电源模块接线端子的示意图；
图中，1、后备电源模块，11、接线端子，2、后备电源健康评估机构，3、数据库服务器，4、运维机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种锂离子电容后备电源装置，包括后备电源模块1，该后备电源模块为锂离子电容结构，锂离子电容后备电源装置还包括后备电源健康评估机构2、数据库服务器3和运维机构4，后备电源健康评估机构连接后备电源模块，后备电源健康评估机构通过无线通讯分别连接数据库服务器和运维机构，所述后备电源健康评估机构向所述数据库服务器传输故障信息和状态信息，所述后备电源健康评估机构向所述运维机构传输故障信息和状态信息。
下面对锂离子电容后备电源装置的数据通信设置以及各部件的功能进行详细描述。
1、数据通信设置
后备电源健康评估机构设有NB-LOT通讯模块、LORA通讯模块和GPRS/4G通讯模块，使后备电源健康评估机构具备故障上报和状态信息查询功能，后备电源健康评估机构的一端通过NB-LOT通讯模块和LORA通讯模块经加密连接至数据库服务器读写数据，另一端将电源信息经加密后通过GPRS/4G通讯模块传输到运维机构。
为确保无线传输数据通讯安全性和数据完整性，使用的协议报文支持SM4加密，从而提高信息的采集、传输的可靠性和安全性，满足实际需要。
为保证锂离子电容后备电源装置的通用性，兼容不同类型的终端设备，后备电源健康评估机构支持多种通信规约，包括101、104和Modbus等规约，且支持用户自定义规约。
2、数据库服务器
如图2所示，数据库服务器用于存储后备电源数据，其数据处理方法具体为，后备电源健康评估机构自动生成采集任务，将采集的数据进行打包，然后通过SM4加密传输到数据库服务器中，并存储；当后备电源健康评估机构需要提取存储的后备电源数据时，向数据库服务器发送数据获取指令，接收经SM4加密的数据，然后将数据解密和解包，从而读取数据。
3、运维机构
如图3所示，运维机构用于根据智能后备电源的故障信息进行对应的运维管理，其数据处理方法具体为，每个智能后备电源(智能后备电源A至智能后备电源N)连接的后备电源健康评估机构，实时将故障信息上传到云管理端，云管理端作为故障信息的中转站，再将故障信息传输到每个运维机构的运维APP中，在运维APP中可实时接收故障信息，以及向后备电源健康评估机构传输对应的控制指令。
4、后备电源健康评估机构
后备电源健康评估机构可在不对充电机做任何控制的情况下，实现蓄电池组安全的对实际负荷放电、充电、活化，也可以实现蓄电池组以设定容量设定电流值放电。
后备电源健康评估机构的功能包括：
现场控制功能：接收启动指令，按照预设的控制程序对后备电源模块进行放电控制、充电控制和活化控制，如遇测试过程网络中断，装置可保证维护系统安全。；
测试维护功能：测试后备电源模块(蓄电池组)的实际供电时间、进行限流充电测试和多周期充放电活化测试；
安全节能功能：保证后备电源模块的放电电流由实际负荷消耗，无假负载，无发热现象，杜绝火灾隐患；
安全保护功能：直流母线保护，即在测试维护期间稳定直流母线电压，遇到交流失电也保持不变；充放电保护，进行过放电保护和限流充电保护；
自动恢复功能：测试过程遇到交流失电等异常状况，快速恢复蓄电池组对直流母线供电。
如图4和图5所示，为本实施例后备电源模块1的结构及其接线端子图，后备电源通过图中的接线端子11连接后备电源健康评估机构，各接线端子的含义如表1和表2所示。
表1
| 端子号 | 端子名称 | 定义 |
| 1 | ACL | 交流输入L相 |
| 2 | PE | 保护接地 |
| 3 | ACN | 交流输入N相 |
| 4 | NC | 无电气连接 |
| 5 | VC | 告警输入正 |
| 6 | POK | 输入失电告警输出 |
| 7 | HOK | 电池活化状态输出 |
| 8 | VL | 电池欠压告警输出 |
| 9 | VH | 电源故障告警输出 |
| 10 | HK | 遥控活化启动 |
| 11 | HG | 遥控活化退出 |
表2
| 端子号 | 端子名称 | 定义 |
| 12 | BG | 遥控电池退出 |
| 13 | RL | 活化放电负载正 |
| 14 | VG | 遥控公共接点 |
| 15 | Vo- | 负载输出负 |
| 16 | Vo- | 负载输出负 |
| 17 | Vo+ | 负载输出正 |
| 18 | Vo+ | 负载输出正 |
| 19 | B+ | 电池接入正 |
| 20 | B+ | 电池接入正 |
| 21 | B- | 电池接入负 |
| 22 | B- | 电池接入负 |
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种锂离子电容后备电源装置，包括后备电源模块，该后备电源模块为锂离子电容结构，其特征在于，所述锂离子电容后备电源装置还包括后备电源健康评估机构、数据库服务器和运维机构，所述后备电源健康评估机构连接所述后备电源模块，所述后备电源健康评估机构通过无线通讯分别连接所述数据库服务器和所述运维机构，所述后备电源健康评估机构向所述数据库服务器传输故障信息和状态信息，所述后备电源健康评估机构向所述运维机构传输故障信息和状态信息。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构设有NB-LOT通讯模块、LORA通讯模块和GPRS/4G通讯模块，所述后备电源健康评估机构通过所述NB-LOT通讯模块和LORA通讯模块连接所述数据库服务器，所述后备电源健康评估机构通过所述GPRS/4G通讯模块连接所述运维机构。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构的通讯协议报文支持SM4加密。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构还包括现场控制功能：接收启动指令，按照预设的控制程序对所述后备电源模块进行放电控制、充电控制和活化控制。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构还包括测试维护功能：测试所述后备电源模块的实际供电时间、进行限流充电测试和多周期充放电活化测试。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构还包括安全节能功能：保证所述后备电源模块的放电电流由实际负荷消耗，无假负载。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构还包括安全保护功能：在测试维护期间稳定直流母线电压。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述安全保护功能还包括进行过放电保护和限流充电保护。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子电容后备电源装置，其特征在于，所述后备电源健康评估机构还包括自动恢复功能：在异常状况下，实现所述后备电源模块对直流母线的快速恢复供电。
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