CN112332480A - 一种配电网蓄电池组在线监控装置 - Google Patents

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Abstract

一种配电网蓄电池组在线监控装置，包括单只电池测量电压模块、单只电池温度测量模块、单只电池内阻测量模块、单只电池绝缘监测模块、信号处理模块、信息集中监控模块、信息通讯模块、远程APP和显示模块，单只电池测量电压模块、单只电池温度测量模块、单只电池内阻测量模块、单只电池绝缘监测模块分别与被测的各单只蓄电池正、负极相并接，同时经过信号处理模块连接信息集中监控模块，信息集中监控模块与信息通讯模块、显示模块相接，信息通讯模块与远程APP以及上位机相连。本发明能够监测配电网蓄电池组信息，并且能够远程监视和主动均衡，有效提高电池的安全运行，实现电池数据的信息化。

Description

一种配电网蓄电池组在线监控装置
技术领域
本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种配电网蓄电池组的在线监控装置。
背景技术
配电网从单一的人工现场控制开关实现停送电开始，近年来，随着社会进步，自动化设备的不断增加，各种远程控制、遥测、遥信的大量采用，作为配电网的直流电流也应运而生，配电网的自动设备电源的可靠性也是就显得十分重要，配电网直流电源包括蓄电池、充电机、直流馈线等部分，由于配电网的直流电源系统与变电站用的直流电源差异较大，具有功率小、分布广、运行环境较差的特点。
随着智能化电网的提出，明确指出了电力设备的智能化、信息化，蓄电池在线监测就是实时观察到蓄电池组的运行状态和安全性能。需要在配电网用的蓄电池上安装监控装置，目前的蓄电池监控主要应用在电力变电站直流电源蓄电池和储能电站电池方面，对配电网电池的在线监测应用较少，主要问题有监控产品的可靠性差，监控信息不够全面，无法远程监视、远程保护和维护，使用效果不理想。
本发明内容
本发明的目的是为了解决配电网蓄电池监测信息不全，无法远程监视和主动均衡的缺点，而提出的一种配电网蓄电池组在线监控装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
包括单只电池测量电压模块、单只电池温度测量模块、单只电池内阻测量模块、单只电池绝缘监测模块、单只电池开路保护模块、单只电池主动均衡模块、蓄电池组放电控制模块、蓄电池负载模块、信号处理模块、信息集中监控模块、信息通讯模块、远程APP和显示模块，
所述单只电池测量电压模块、单只电池温度测量模块、单只电池内阻测量模块、单只电池绝缘监测模块分别与被测的各单只蓄电池正、负极相并接，单只电池开路保护模块并接于各对应电池，单只电池主动均衡模块与蓄电池组的各电池相并接，蓄电池组放电控制模块并接于蓄电池组的正负极与蓄电池负载模块，信号处理模块输入端与单只电池测量电压模块、单只电池温度测量模块、单只电池内阻测量模块、单只电池绝缘监测模块输出端相接，信号处理模块输出端与信息集中监控模块相接，信息集中监控模块与信息通讯模块、显示模块相接，信息通讯模块与远程APP以及上位机相连。
所述单只电池测量电压模块，用于测量单只蓄电池的电压信息；
所述单只电池温度测量模块，用于测量单只电池运行中的温度值；
所述单只电池内阻测量模块，用于测量单只电池的内阻信息；
所述单只电池绝缘监测模块，用于测量单只电池与大地之间的绝缘电阻值；
所述单只电池开路保护模块，用于蓄电池组在放电状态下，蓄电池在开路时及时导通；
所述单只电池主动均衡模块，用于主动均衡蓄电池组内电池之间的电压；
所述蓄电池组放电控制模块，用于蓄电池组在维护时或进行核对性放电时，启动放电；
所述蓄电池组负载模块，用于蓄电池组放电电阻和放电所产生的热量进行散发，且将放电过程，电压的高低调节至恒流状态输出；
所述信号处理模块，用于将单一电池所测量到的电压、内阻、温度进行信息处理，传递和执行各信息；
所述信息集中监控模块，用于将信号处理模块传输的所有信号进行集中计算、分析，对其内阻、电压、温度等信息进行显示，如果出现异常情况进行预警；
所述信息通讯模块，用于将各只电池的运行信息和蓄电池组工作状态的全部信息和状态送到上位机上；
所述远程APP，安装于移动手机客户端接收上述信息通讯模块送到云平台上的数据，用于远程读取、查阅；
所述显示模块，用于对蓄电池组的信息进行显示。
所述信息通讯模块包括计算芯片、存储器、控制芯件、基带芯片、天线模块、无线收发应急电源管理电路、射频前端组件和相控天线；计算芯片与存储器以及控制芯件相接，控制芯件与基带芯片以及天线模块相接，天线模块与无线收发应急电源管理电路以及射频前端组件相接，射频前端组件与相控天线相接。
所述单只电池内阻测量模块包括内阻激励信号发生器、信号控制器、精密功率电阻、信号采集器、信号处理器和内阻信息输出单元；
内阻激励信号发生器与信号控制器相接，精密功率电阻与信号控制器相接，信号控制器与信号采集器相接，信号采集器与信号处理器相接，信号处理器与内阻信息输出单元相接。
本发明能够监测配电网蓄电池组信息，并且能够远程监视，实现主动均衡控制，有效提高电池的安全运行，实现电池数据的信息化。
附图说明
图1为本发明提出的一种配电网蓄电池组在线监控装置的结构框图，
图2为本发明提出的一种配电网蓄电池组在线监控装置的电池均衡原理框图，
图3为本发明提出的一种配电网蓄电池组在线监控装置的无线信息发送原理框图，
图4为本发明提出的一种配电网蓄电池组在线监控装置蓄电池内阻信息采样原理框图，
图5为蓄电池组与蓄电池组放电控制模块以及蓄电池负载模块的连接框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，包括单只电池测量电压模块1，单只电池温度测量模块2，单只电池内阻测量模块3，单只电池绝缘监测模块4，单只电池开路保护模块5，单只电池主动均衡模块6，蓄电池组放电控制模块7，蓄电池负载模块8，信号处理模块9，信息集中监控模块10，信息通讯模块11，远程APP12，显示模块13，单只电池测量电压模块1、单只电池温度测量模块2、单只电池内阻测量模块3、单只电池绝缘监测模块4与被测的各单只蓄电池正、负极相并接，单只电池开路保护模块5并接于各对应电池，单只电池主动均衡模块6与蓄电池组的各电池相并接，蓄电池组放电控制模块7并接于蓄电池组的正负极与蓄电池负载模块8；信号处理模块9输入端与单只电池测量电压模块1、单只电池温度测量模块2、单只电池内阻测量模块3、单只电池绝缘监测模块4输出端相接，信号处理模块9输出端与信息集中监控模块10相接，信息集中监控模块10与信息通讯模块11、显示模块13相接，远程APP12安装于相关工作人员的手机中，图1中A代表单只电池。
所述单只电池测量电压模块1的输入端与被测的蓄电池正、负极相接，用来测量单只蓄电池的电压信息；所述单只电池温度测量模块2所采用温度传感器18B20安装于蓄电池在正极柱或负极柱上，用来测量蓄电池运行中的温度值；所述单只电池内阻测量模块3内置有精密功率电阻和控制器，通过瞬时放电产生的放电电流使被测的蓄电池电压端电压形成电压差，测量到单只电池的内阻信息；所述单只电池绝缘监测模块4与被测的电池绝缘性能，测量电池与大地之间的绝缘电阻值，当监测电池组漏液，电池组绝缘发生问题，与大地发生电气连接，及时报警，确保每一只电池绝缘正常运行；所述单只电池开路保护模块5，当蓄电池组在放电状态下，解决该蓄电池开路时能及时导通，保护蓄电池正常供电；所述单只电池主动均衡模块6，电池组中的单一电池出现一致性差时，个别电池就会出现较高或较低的电压，主动均衡模块就会主动的均衡电池组之间端电压，较低的电池就能够得到高电池的能量，高电压电池的能量主动转换到低电池上，实现电池的主动均衡，确保电池一致性；所述蓄电池组放电控制模块7，蓄电池在维护时或进行核对性放电时，其放电控制模块，就会启动蓄电池放电，使蓄电池处理放电工作状态，通常状态下是开路状态；所述蓄电池组负载模块8，作为蓄电池放电电阻和放电所产生的热量进行散发，并且把电池的放电过程，电压的高低都能调节恒流状态输出，实现电池不会因为电压高低影响不同的电流；所述信号处理模块9，就是将单一电池所测量到的电压、内阻、温度进行信息处理，传递和执行各信息；所述信息集中监控模块10，将信号处理模块送过来的所有信号进行集中计算、分析，对其内阻、电压、温度等信息进行显示，如果出现异常情况进行预警；所述信息通讯模块11，将各只电池的运行信息和电池组工作状态的全部信息和状态送到上位机和后台，以及云平台上；所述远程APP12，安装于移动手机客户端接收上述信息通讯模块送到云平台上的电池数据，可以远程读取、查阅；所述显示模块13，就是对电池的信息进行显示，各电池组动态均衡信息进行显示，开路状态保护信息等内容进行显示.
参照图2，上面所述单只电池主动均衡模块6并接于每一个电池之间，将电池组的单只电池测量电压模块1测量到的单一电池电压的差异，最高的电池电压，也就是表示为可能过充电的电压，通过单只电池主动均衡模块6之间相互转换，实现相对较高电压的电池电量电流旁路流向最低的单体电压。如图2中的A1这最高电池电压，AN为最低电压的电池。通过单只电池主动均衡模块6电池A1电量就会旁路流到AN的电池上。使电池AN的电压也进一步上升。
参照图3，所述信息通讯模块11将各只电池的运行信息和电池组工作状态的全部信息送到上位机和后台，以及云平台上，与所述远程App12之间通讯采用5G数据网进行连接。
所述信息通讯模块11包括计算芯片14、存储器15、控制芯件16、基带芯片17、天线模块18、无线收发应急电源管理电路19、射频前端组件20和相控天线21；计算芯片14与存储器15以及控制芯件16相接，控制芯件16与基带芯片17以及天线模块18相接，天线模块18与无线收发应急电源管理电路19以及射频前端组件20相接，射频前端组件20与相控天线21相接。
计算芯片14采用骁龙×50，采用28纳米工艺制作，成本较低，符合电池检测的信息需求，存储器15采用MEDT502，可以有效存储测量的信息和无线发送存储的相关信息，控制芯件16采用FIRL8100，实现读写运行访问电池数据，的全信息控制，天线模块17采用高通QTM052移动毫米波天线，确保WIFI数据与网络5G数据的处理，数据的应急电源管理电路18采用5G VR，实现数据传输中的电源的管理，确保通迅中的电源所需要的隔离与电源保证，进而确保数据的正常接收与发送，无线收发射频前端组件19采用调制解调器MTK HelioM70可以交付Su6-6GHZ频段，与5G的实时连接，相控天线20符合3Gpp Release 15最新标准规范，具备5G bps传输速率，可连接2.4GH2和5GH2 WiFi的同时，还能连接5G移动网络，本发明控制芯片16也可选用芯片有高通骁龙865，信与可以与WIFI和5G同时使用，实现数据的交换，让远程APP可以实时的读取蓄电池在线的运行信息，及时了解电池的运行状态，有效地保证配电网蓄电池组的正常运行。
参考图4，电池内阻的判断检测，所述单只电池内阻测量模块3，内置内阻激励信号发生器22、信号控制器23、精密功率电阻24、信号采集器25、信号处理器26和内阻信息输出单元27；内阻激励信号发生器22与信号控制器23相接、精密功率电阻24与信号控制器23相接、信号控制器23与信号采集器25相接、信号采集器25与信号处理器26相接，信号处理器26与内阻信息输出单元27相接；内阻激励信号发生器22在信号控制器23的控制下，对被测的蓄电池组内不同的内阻会产生出不同的阻抗信息，激励信号是一个异频的信号源，在信号控制器下，注入到电池上，不同的电池特性和阻抗，信号会产生不同的交流激励电流的变化，通过这种变化实时地了解电池的状态信息，了解电池的外电流信号的作用，通过精密功率电阻24在信号控制器23的控制下，被测蓄电池对精密功率电阻放电，产生直流电流，蓄电池正负极两端电压发生变化，这种变化的大小所产生的电压差，相接通过瞬时放电产生的放电电流使被测的蓄电池电压端电压形成电压差，测量到单只电池的电压变换信息，相关内阻激励信号发生器的产生的交流电流信息和电压变化信息由信号采集器25采样；信号采集器25采集的信息经信号处理器26处理，把交流电流信息与直流电流信息、端电压变华信息进行计算处理，由内阻信息输出单元27输出，形成一个准确的内阻信息，整个测量形成了准确的判定电池的运行状态，有效地解决电池数据的远程测量。

Claims (4)

1.一种配电网蓄电池组在线监控装置，其特征在于，包括单只电池测量电压模块（1）、单只电池温度测量模块（2）、单只电池内阻测量模块（3）、单只电池绝缘监测模块（4）、单只电池开路保护模块（5）、单只电池主动均衡模块（6）、蓄电池组放电控制模块（7）、蓄电池负载模块（8）、信号处理模块（9）、信息集中监控模块（10）、信息通讯模块（11）、远程APP（12）和显示模块（13），
所述单只电池测量电压模块（1）、单只电池温度测量模块（2）、单只电池内阻测量模块（3）、单只电池绝缘监测模块（4）分别与被测的各单只蓄电池正、负极相并接，单只电池开路保护模块（5）并接于各对应电池，单只电池主动均衡模块（6）与蓄电池组的各电池相并接，蓄电池组放电控制模块（7）并接于蓄电池组的正负极与蓄电池负载模块（8），信号处理模块（9）输入端与单只电池测量电压模块（1）、单只电池温度测量模块（2）、单只电池内阻测量模块（3）、单只电池绝缘监测模块（4）输出端相接，信号处理模块（9）输出端与信息集中监控模块（10）相接，信息集中监控模块（10）与信息通讯模块（11）、显示模块（13）相接，信息通讯模块（11）与远程APP（12）以及上位机相连。
2.根据权利要求1所述一种配电网蓄电池组在线监控装置，其特征在于，
所述单只电池测量电压模块（1），用于测量单只蓄电池的电压信息；
所述单只电池温度测量模块（2），用于测量单只电池运行中的温度值；
所述单只电池内阻测量模块（3），用于测量单只电池的内阻信息；
所述单只电池绝缘监测模块（4），用于测量单只电池与大地之间的绝缘电阻值；
所述单只电池开路保护模块（5），用于蓄电池组在放电状态下，蓄电池在开路时及时导通；
所述单只电池主动均衡模块（6），用于主动均衡蓄电池组内电池之间的电压；
所述蓄电池组放电控制模块（7），用于蓄电池组在维护时或进行核对性放电时，启动放电；
所述蓄电池组负载模块（8），用于蓄电池组放电电阻和放电所产生的热量进行散发，且将放电过程，电压的高低调节至恒流状态输出；
所述信号处理模块（9），用于将单一电池所测量到的电压、内阻、温度进行信息处理，传递和执行各信息；
所述信息集中监控模块（10），用于将信号处理模块传输的所有信号进行集中计算、分析，对其内阻、电压、温度等信息进行显示，如果出现异常情况进行预警；
所述信息通讯模块（11），用于将各只电池的运行信息和蓄电池组工作状态的全部信息和状态送到上位机上；
所述远程APP(12)，安装于移动手机客户端接收上述信息通讯模块送到云平台上的数据，用于远程读取、查阅；
所述显示模块（13），用于对蓄电池组的信息进行显示。
3.根据权利要求1或2所述一种配电网蓄电池组在线监控装置，其特征在于，
所述信息通讯模块（11）包括计算芯片（14）、存储器（15）、控制芯件（16）、基带芯片（17）、天线模块（18）、无线收发应急电源管理电路（19）、射频前端组件（20）和相控天线（21）；计算芯片（14）与存储器（15）以及控制芯件（16）相接，控制芯件（16）与基带芯片（17）以及天线模块（18）相接，天线模块（18）与无线收发应急电源管理电路（19）以及射频前端组件（20）相接，射频前端组件（20）与相控天线（21）相接。
4.根据权利要求1所述一种配电网蓄电池组在线监控装置，其特征在于，
所述单只电池内阻测量模块（3）包括内阻激励信号发生器（22）、信号控制器（23）、精密功率电阻（24）、信号采集器（25）、信号处理器（26）和内阻信息输出单元（27）；
内阻激励信号发生器（22）与信号控制器（23）相接，精密功率电阻（24）与信号控制器（23）相接，信号控制器（23）与信号采集器（25）相接，信号采集器（25）与信号处理器（26）相接，信号处理器（26）与内阻信息输出单元（27）相接。
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