CN112255554A - 一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，所述监测装置包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元；所述监测装置采集所述蓄电池工作信息，进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。本发明提供一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，能够实时可靠的对蓄电池进行安全监测，保证其工作可靠性。
Description
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置。
背景技术
直流电源系统正常运行时，蓄电池处于浮充备用状态，在交流电失电或其它事故状态下，蓄电池作为负荷的唯一能源供给者，一旦出现问题，供电系统将面临瘫痪，从而造成设备停运及其它重大运行事故。目前，蓄电池组的运行维护尚存在以下两个难题需要解决：1、单纯的电压巡检无法支撑蓄电池性能的预测导致对蓄电池组运行健康状态掌握不充分，蓄电池剩余容量及健康状况难以预估，蓄电池内部有开路时难以察觉；2、直流电源系统在实际运行中经常出现直流接地等故障，但蓄电池接地故障目前无法监测。
目前运行的直流系统基本都具有实时的蓄电池组电压、母线电压、充放电电流、浮充电流、单体电压、单体内阻、容量，开关位置异常告警等在线监测数据功能，最新的直流系统在线监测装置甚至增加了内阻监测功能，但目前基本上只是单纯的对数据进行监测和简单的报警，并没有充分利用监测数据为蓄电池组提供全寿命周期内的安全管控和检测，存在着无法实现部分和薄弱环节。
本发明提出一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，能够对蓄电池进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，具有实时动态评估和分析能力，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。
发明内容
本发明提供一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，能够实时可靠的对蓄电池进行安全监测，保证其工作可靠性。
本发明具体为一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，所述监测装置包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述监测装置采集所述蓄电池工作信息，进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。
所述信号采集单元采集所述蓄电池工作信息，包括所述蓄电池端电压、电流、温度、接地电流、容量；所述信号调理单元对采集的信号进行滤波和A/D转换。
所述显示单元采用LCD显示屏。
所述报警单元包括一个蜂鸣器和多个报警灯，所述报警灯的数量与所述蓄电池组数相同，并相对应编号，当任何一组所述蓄电池发生异常时，所述蜂鸣器发生报警，同时相对应的所述报警灯亮。
所述控制处理单元根据所述信号采集单元采集的信号计算出所述蓄电池内阻、所述蓄电池荷电状态、所述蓄电池健康状况、所述蓄电池内阻增长幅度，并进行分析判断所述蓄电池是否存在异常或安全隐患，主要包括：
(1)判断所述电流是否大于电流参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示电流异常；
(2)判断所述温度是否大于温度参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示温度异常；
(3)采用直流分组瞬间放电法测试所述蓄电池内阻，并进行存储显示，计算所述蓄电池内阻增长幅度，判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于50％，若是，控制所述报警单元发出报警，显示单元显示需进行核对性放电试验或更换电池；
若不是，判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于30％，若是，控制所述报警单元发出报警，并调取所述蓄电池容量，判断所述蓄电池容量是否在参考范围内，若不是，控制所述显示单元显示蓄电池容量异常；
(4)计算所述蓄电池荷电状态
Q为所述蓄电池容量，Q0为所述蓄电池标称容量；
(5)计算所述蓄电池健康状况
RZ为所述蓄电池寿命终结时的储能电阻值，R为所述蓄电池当前内阻，R0为所述蓄电池出厂时的内阻；
(6)判断所述接地电流是否大于接地电流参考值，若是，发出接地故障报警，计算出接地电阻，并显示具体数值。
所述通信单元采用以太网进行信息传输，包括2个RJ45接口和3个RS485接口，能够与直流电源监测系统和主站服务器通信，通信具备良好的开放性，能够直接接入具有标准“即插即用”接口的监测装置，又能够通过协议解析灵活接入其他厂家非标准接口的监测装置。
与现有技术相比，有益效果是：所述监测装置对蓄电池进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，具有实时动态评估和分析能力，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。
附图说明
图1为本发明一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的监测装置包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述监测装置采集所述蓄电池工作信息，进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。
所述信号采集单元采集所述蓄电池工作信息，包括所述蓄电池端电压、电流、温度、接地电流、容量；所述信号调理单元对采集的信号进行滤波和A/D转换。
所述显示单元采用LCD显示屏。
所述报警单元包括一个蜂鸣器和多个报警灯，所述报警灯的数量与所述蓄电池组数相同，并相对应编号，当任何一组所述蓄电池发生异常时，所述蜂鸣器发生报警，同时相对应的所述报警灯亮。
所述控制处理单元根据所述信号采集单元采集的信号计算出所述蓄电池内阻、所述蓄电池荷电状态、所述蓄电池健康状况、所述蓄电池内阻增长幅度，并进行分析判断所述蓄电池是否存在异常或安全隐患。
所述通信单元采用以太网进行信息传输，包括2个RJ45接口和3个RS485接口，能够与直流电源监测系统和主站服务器通信，通信具备良好的开放性，能够直接接入具有标准“即插即用”接口的监测装置，又能够通过协议解析灵活接入其他厂家非标准接口的监测装置。
本发明还提供一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置的监测方法，所述监测方法包括如下步骤：
步骤(1)：采集所述蓄电池端电压、电流、温度、接地电流、容量；
步骤(2)：判断所述电流是否大于电流参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示电流异常，进入步骤(3)；若不是，直接进入步骤(3)；
步骤(3)：判断所述温度是否大于温度参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示温度异常，进入步骤(4)；若不是，直接进入步骤(4)；
步骤(4)：采用直流分组瞬间放电法测试所述蓄电池内阻，并进行存储显示；
步骤(5)：计算所述蓄电池内阻增长幅度；
步骤(6)：判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于50％，若是，控制所述报警单元发出报警，显示单元显示需进行核对性放电试验或更换电池；若不是，进入步骤(7)；
步骤(7)：判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于30％，若是，控制所述报警单元发出报警，并调取所述蓄电池容量；若不是，进入步骤(9)；
步骤(8)：判断所述蓄电池容量是否在参考范围内，若是，进入步骤(9)；若不是，控制所述显示单元显示蓄电池容量异常；
步骤(9)：计算所述蓄电池荷电状态
Q为所述蓄电池容量，Q0为所述蓄电池标称容量；
步骤(10)：计算所述蓄电池健康状况
RZ为所述蓄电池寿命终结时的储能电阻值，R为所述蓄电池当前内阻，R0为所述蓄电池出厂时的内阻；
步骤(11)：判断所述接地电流是否大于接地电流参考值，若是，发出接地故障报警，计算出接地电阻，并显示具体数值；若不是，进入步骤(12)；
步骤(12)：判断是否继续检测，若是，返回步骤(1)；若不是，结束。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
Claims (5)
1.一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，其特征在于，所述监测装置包括信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号采集单元与所述信号调理单元、所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述监测装置采集所述蓄电池工作信息，进行全寿命周期内的安全监测，判断所述蓄电池工作状况是否经济健康、是否发生接地故障，当出现异常时，及时发出报警，保证所述蓄电池经济、健康、安全可靠的工作。
2.根据权利要求1所述的一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，其特征在于，所述信号采集单元采集所述蓄电池工作信息，包括所述蓄电池端电压、电流、温度、接地电流、容量；所述信号调理单元对采集的信号进行滤波和A/D转换。
3.根据权利要求2所述的一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，其特征在于，所述报警单元包括一个蜂鸣器和多个报警灯，所述报警灯的数量与所述蓄电池组数相同，并相对应编号，当任何一组所述蓄电池发生异常时，所述蜂鸣器发生报警，同时相对应的所述报警灯亮。
4.根据权利要求3所述的一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，其特征在于，所述控制处理单元根据所述信号采集单元采集的信号计算出所述蓄电池内阻、所述蓄电池荷电状态、所述蓄电池健康状况、所述蓄电池内阻增长幅度，并进行分析判断所述蓄电池是否存在异常或安全隐患，主要包括：
(1)判断所述电流是否大于电流参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示电流异常；
(2)判断所述温度是否大于温度参考值，若是，控制所述报警单元发出报警，所述显示单元显示温度异常；
(3)采用直流分组瞬间放电法测试所述蓄电池内阻，并进行存储显示，计算所述蓄电池内阻增长幅度，判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于50％，若是，控制所述报警单元发出报警，显示单元显示需进行核对性放电试验或更换电池；
若不是，判断所述蓄电池内阻增长幅度是否大于30％，若是，控制所述报警单元发出报警，并调取所述蓄电池容量，判断所述蓄电池容量是否在参考范围内，若不是，控制所述显示单元显示蓄电池容量异常；
(4)计算所述蓄电池荷电状态
Q为所述蓄电池容量，Q0为所述蓄电池标称容量；
(5)计算所述蓄电池健康状况
RZ为所述蓄电池寿命终结时的储能电阻值，R为所述蓄电池当前内阻，R0为所述蓄电池出厂时的内阻；
(6)判断所述接地电流是否大于接地电流参考值，若是，发出接地故障报警，计算出接地电阻，并显示具体数值。
5.根据权利要求4所述的一种直流系统蓄电池健康状况及内部故障监测装置，其特征在于，所述通信单元采用以太网进行信息传输，包括2个RJ45接口和3个RS485接口，能够与直流电源监测系统和主站服务器通信，通信具备良好的开放性，能够直接接入具有标准“即插即用”接口的监测装置，又能够通过协议解析灵活接入其他厂家非标准接口的监测装置。
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