CN113866660A - 一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统及监控设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源监控技术领域，公开了一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统及监控设备，电源监控系统，通过电压采集器采集待监测电源的单体电芯电压，电流采集器采集待监测电源的单体电芯电流，温度传感器采集待监测电源的单体电芯温度；MCU处理模块根据单体电芯电压、单体电芯电流以及单体电芯温度确定运行数据，并将运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制开关执行目标指令对应的目标动作。这样，基于目标指令执行对应的目标动作，在发生故障时，可以及时采取有效措施，还可以实时查看深度融合断路器中的后备电源的运行状态。
Description
技术领域
本发明涉及电源监控技术领域，尤其涉及一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统及监控设备。
背景技术
随着配电网的快速发展，对于柱上断路器配套需求越来越高，除了实现三遥和保护功能之外，还需要进行主站通信、线损采集、环境温湿度采集、蓝牙等功能，耗电量剧增。在电网正常运行时，FTU通过取能电容采集线路电压对后备电源进行供电，保证深度融合断路器和FTU正常运行，然而在电网故障后或检修时，取能电容无法取到线路电压给后备电源进行供电，只能通过后备电源有限的容量维持FTU正常运行。目前，无法实时查看深度融合断路器中的后备电源的运行状态，在发生故障时，不能及时采取有效措施，使得深度融合断路器运行可靠性难以保证，给运维工作增加了难度。
发明内容
本发明提供了一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统及监控设备，以解决现有的无法实时查看深度融合断路器中的后备电源的运行状态，在发生故障时，不能及时采取有效措施的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统，包括：电压采集器、电流采集器、温度传感器、MCU处理模块以及开关，所述电压采集器、所述温度传感器和所述电流采集器均与待监测电源连接，所述电压采集器、所述温度传感器和所述电流采集器的输出端均与所述MCU处理模块连接，所述开关的串联至所述待监测电源的负极回路中；
所述电压采集器用于采集所述待监测电源的单体电芯电压；
所述电流采集器用于采集所述待监测电源的单体电芯电流；
所述温度传感器用于采集所述待监测电源的单体电芯温度；
所述MCU处理模块用于根据所述单体电芯电压、所述单体电芯电流以及所述单体电芯温度确定运行数据，并将所述运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制所述开关执行所述目标指令对应的目标动作。
可选地，还包括均衡电路，所述均衡电路的输入端与所述待监测电源连接，所述均衡电路的输出端与所述MCU处理模块连接。
可选地，还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述待监测电源连接，所述第一电阻的第二端与所述电流采集器连接。
可选地，所述运行数据包括单体剩余容量、内阻、内部温度、放电电流、短路电流以及充电时间；
所述预设条件包括：
第一预设条件：单体电芯电压大于等于第一电压预设值并持续1S；
第二预设条件：单体电芯电压小于等于第二电压预设值并持续1S；
第三预设条件：放电电流大于等于第一电流预设值并持续0.5S；
第四预设条件：短路电流大于等于第二电流预设值并持续0.4s；
第五预设条件：单体电芯温度大于第一温度预设值；
第六预设条件：单体电芯温度小于等于第二温度预设值；
第七预设条件：单体剩余容量小于等于容量预设值；
第八预设条件：充电时间大于等于充电时间预设值，自动放电到电池容量最小值。
可选地，在与所述第一预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第一指令，用于指示后备电源监控系统发送过充保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第二预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第二指令，用于指示后备电源监控系统发送欠压保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第三预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第三指令，用于指示后备电源监控系统发送过流保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第四预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第四指令，用于指示后备电源监控系统发送短路保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第五预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第五指令，用于指示后备电源监控系统发送高温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第六预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第六指令，用于指示后备电源监控系统发送低温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第七预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第七指令，用于指示后备电源监控系统发送电池电量低保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第八预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第八指令，用于指示后备电源监控系统发送放电保护状态对应的报警信息，并控制开关断开。
可选地，还包括通信模块，所述通信模块与所述MCU处理模块连接，所述通信模块用于将报警信息通过网口104规约按照约定的点表模板发送至FTU监控系统。
第二方面，本申请实施例还提供一种监控设备，包括如第一方面所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统、与所述深度融合柱上断路器后备电源监控系统连接的FTU监控系统、以及与所述FTU监控系统连接的主站系统；
所述FTU监控系统，用于获取所述深度融合柱上断路器后备电源监控系统的各类报警信息，并将各类报警信息加密后发送至所述主站系统；
所述主站系统，用于解析加密后的报警信息，并进行显示；还用于根据所述报警信息产生相应的遥控指令。
可选地，所述FTU监控系统包括：交直流转换模块，所述交直流转换模块与所述后备电源监控系统连接，用于将交流220V电源转换成后备电源监控系统所需的直流电压，给后备电源监控系统进行充电。
有益效果：
本发明提供的一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统，通过电压采集器采集待监测电源的单体电芯电压，电流采集器采集待监测电源的单体电芯电流，温度传感器采集待监测电源的单体电芯温度；MCU处理模块根据单体电芯电压、单体电芯电流以及单体电芯温度确定运行数据，并将运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制开关执行目标指令对应的目标动作。这样，基于目标指令执行对应的目标动作，在发生故障时，可以及时采取有效措施，还可以实时查看深度融合断路器中的后备电源的运行状态。
附图说明
图1为本发明优选实施例的深度融合柱上断路器后备电源监控系统的结构图；
图2为本发明优选实施例的监控设备的结构图。
具体实施方式
下面对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本申请实施例提供一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统，包括：电压采集器、电流采集器、温度传感器、MCU处理模块以及开关，电压采集器、温度传感器和电流采集器均与待监测电源连接，电压采集器、温度传感器和电流采集器的输出端均与MCU处理模块连接，开关的串联至待监测电源的负极回路中；
电压采集器用于采集待监测电源的单体电芯电压；
电流采集器用于采集待监测电源的单体电芯电流；
温度传感器用于采集待监测电源的单体电芯温度；
MCU处理模块用于根据单体电芯电压、单体电芯电流以及单体电芯温度确定运行数据，并将运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制开关执行目标指令对应的目标动作。
在该实施方式中，开关可以是断路器，也可以是负荷开关，此处，仅作示例，不做限定。应理解，控制开关执行目标指令对应的目标动作，可以是至控制开关断开。
此外，值得说明的是，待监测电源可以是不同后备电源类型的电池，例如铅酸蓄电池、超级电容以及磷酸铁锂电池。此处仅作示例，不做限定。
上述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，通过电压采集器采集待监测电源的单体电芯电压，电流采集器采集待监测电源的单体电芯电流，温度传感器采集待监测电源的单体电芯温度；MCU处理模块根据单体电芯电压、单体电芯电流以及单体电芯温度确定运行数据，并将运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制开关执行目标指令对应的目标动作。这样，基于目标指令执行对应的目标动作，在发生故障时，可以及时采取有效措施，还可以实时查看深度融合断路器中的后备电源的运行状态。
可选地，上述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统还包括均衡电路，均衡电路的输入端与待监测电源连接，均衡电路的输出端与MCU处理模块连接。
在本可选的实施方式中，设置均衡电路在充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值，实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电方式下的充电效果；同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命；欠压保护使每一单节电池在放电使用时避免电池因过放电而损坏。
可选地，上述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统还包括第一电阻，第一电阻的第一端与待监测电源连接，第一电阻的第二端与电流采集器连接。这样，可以通过第一电阻测量充放电电流。
可选地，运行数据包括单体剩余容量、内阻、内部温度、放电电流、短路电流以及充电时间；其中，内阻是测试电池的内阻，可测量单体电池或电池组的内阻。内部温度是指电池仓的温度，电芯温度指的是电池正负极的温度。可以把内部温度换成电芯温度。
所述预设条件包括：
第一预设条件：单体电芯电压大于等于第一电压预设值并持续1S；
第二预设条件：单体电芯电压小于等于第二电压预设值并持续1S；
第三预设条件：放电电流大于等于第一电流预设值并持续0.5S；
第四预设条件：短路电流大于等于第二电流预设值并持续0.4s；
第五预设条件：单体电芯温度大于第一温度预设值；
第六预设条件：单体电芯温度小于等于第二温度预设值；
第七预设条件：单体剩余容量小于等于容量预设值；
第八预设条件：充电时间大于等于充电时间预设值，自动放电到电池容量最小值。
在本可选的实施方式中，第一电压预设值可以是电压越上限预设值，第二电压预设值可以是电压越下限预设值，第一电流预设值可以是电流越限预设值，第二电流预设值可以是4.短路电流预设值，第一温度预设值可以是温度越上限预设值，第二温度预设值可以是温度越下限预设值。
可选地，在与第一预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第一指令，用于指示后备电源监控系统发送过充保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第二预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第二指令，用于指示后备电源监控系统发送欠压保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第三预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第三指令，用于指示后备电源监控系统发送过流保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第四预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第四指令，用于指示后备电源监控系统发送短路保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第五预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第五指令，用于指示后备电源监控系统发送高温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第六预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第六指令，用于指示后备电源监控系统发送低温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第七预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第七指令，用于指示后备电源监控系统发送电池电量低保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与第八预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第八指令，用于指示后备电源监控系统发送放电保护状态对应的报警信息，并控制开关断开。
可选地，上述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统还包括通信模块，通信模块与MCU处理模块连接，通信模块用于将报警信息通过网口104规约按照约定的点表模板发送至FTU监控系统。
上述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统依据后备电源的单体电芯电压、电芯温度、单体剩余容量、内阻、内部温度以及充放电电流等监测数据设定值的对比情况自主投切后备电源，保护后备电源不受损害，并将处理信息和运行状态通过网口104规约上送给FTU监控系统。这种处置方式以后备电源的实测情况为基础得到后备电源的状态信息，因此运维人员能够清楚直观的了解各后备电源的实时运行情况，及时的做出不同的运维策略，避免后备电源损坏无法供电的情形，最终导致电网断电后，无法从后备电源取电的问题。可以有效提高深度融合断路器运行的可靠性。
请参见图2，本申请实施例还提供一种监控设备，包括如上所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统、与深度融合柱上断路器后备电源监控系统连接的FTU监控系统、以及与FTU监控系统连接的主站系统；
FTU监控系统，用于获取深度融合柱上断路器后备电源监控系统的各类报警信息，并将各类报警信息加密后发送至主站系统；
主站系统，用于解析加密后的报警信息，并进行显示；还用于根据报警信息产生相应的遥控指令。
可选地，FTU监控系统包括：交直流转换模块，交直流转换模块与后备电源监控系统连接，用于将交流220V电源转换成后备电源监控系统所需的直流电压，给后备电源监控系统进行充电。
FTU监控系统还可以包括核心模和通信模块，核心模块包含数据处理单元、主控单元和加解密单元，数据处理单元负责将后备电源监控系统上送的数据，例如报警信息进行数据处理，把处理后的数据发送给主控单元，主控单元按照主站系统规定的点表格式整理后，将数据经过加解密单元进行数据加密处理，把经过加密处理后的数据通过通信模块上送至主站系统。
其中，通信模块将FTU监控系统加密后的数据通过无线公网101规约发送至主站系统。
主站系统将FTU上传的数据进行解析，通过人机交互界面直观的显示给运维人员，方便运维人员查看，便于运维人员根据运行情况遥控后备电源的充放电。需要说明的是，由于正常情况下后备电源会长期处于浮充阶段，甚至可多达数月不进行放电工作，长时间浮充状态会给电池化学性质带来改变，因此，对后备电源监控系统的放电保护或主站系统依据后备电源的状态遥控进行定期充放电有利于提高后备电源寿命，周期性充放电工作也可以获取后备电源的全方位数据，确保后备电源状态实时跟踪，减少了运维工作的难度，为运维工作提供了数据支撑，同时提高了环网柜的安全性。
由于后备电源的运行情况可以实时显示和输出，因此运维人员无需对电池组的单体电源进行排查就能得知后备电源的故障，提高了运维工作的效率，节省了人力物力，降低了运维成本。后备电源监控系统的数据最终上送到主站系统，主站系统通过人机交互界面直观显示后备电源的实时状态，电池故障信息或电池断电信息会弹出小窗口，更加直观。
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 (8)
1.一种深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，包括：电压采集器、电流采集器、温度传感器、MCU处理模块以及开关，所述电压采集器、所述温度传感器和所述电流采集器均与待监测电源连接，所述电压采集器、所述温度传感器和所述电流采集器的输出端均与所述MCU处理模块连接，所述开关的串联至所述待监测电源的负极回路中；
所述电压采集器用于采集所述待监测电源的单体电芯电压；
所述电流采集器用于采集所述待监测电源的单体电芯电流；
所述温度传感器用于采集所述待监测电源的单体电芯温度；
所述MCU处理模块用于根据所述单体电芯电压、所述单体电芯电流以及所述单体电芯温度确定运行数据，并将所述运行数据与预设条件进行匹配，根据匹配结果生成对应的目标指令，并控制所述开关执行所述目标指令对应的目标动作。
2.根据权利要求1所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，还包括均衡电路，所述均衡电路的输入端与所述待监测电源连接，所述均衡电路的输出端与所述MCU处理模块连接。
3.根据权利要求1所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，还包括第一电阻，所述第一电阻的第一端与所述待监测电源连接，所述第一电阻的第二端与所述电流采集器连接。
4.根据权利要求1所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，所述运行数据包括单体剩余容量、内阻、内部温度、放电电流、短路电流以及充电时间；
所述预设条件包括：
第一预设条件：单体电芯电压大于等于第一电压预设值并持续1S；
第二预设条件：单体电芯电压小于等于第二电压预设值并持续1S；
第三预设条件：放电电流大于等于第一电流预设值并持续0.5S；
第四预设条件：短路电流大于等于第二电流预设值并持续0.4s；
第五预设条件：单体电芯温度大于第一温度预设值；
第六预设条件：单体电芯温度小于等于第二温度预设值；
第七预设条件：单体剩余容量小于等于容量预设值；
第八预设条件：充电时间大于等于充电时间预设值，自动放电到电池容量最小值。
5.根据权利要求4所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，在与所述第一预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第一指令，用于指示后备电源监控系统发送过充保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第二预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第二指令，用于指示后备电源监控系统发送欠压保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第三预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第三指令，用于指示后备电源监控系统发送过流保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第四预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第四指令，用于指示后备电源监控系统发送短路保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第五预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第五指令，用于指示后备电源监控系统发送高温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第六预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第六指令，用于指示后备电源监控系统发送低温保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第七预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第七指令，用于指示后备电源监控系统发送电池电量低保护状态对应的报警信息，并控制开关断开；
在与所述第八预设条件匹配的情况下，目标指令包括：
第八指令，用于指示后备电源监控系统发送放电保护状态对应的报警信息，并控制开关断开。
6.根据权利要求4所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块与所述MCU处理模块连接，所述通信模块用于将报警信息通过网口104规约按照约定的点表模板发送至FTU监控系统。
7.一种监控设备，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的深度融合柱上断路器后备电源监控系统、与所述深度融合柱上断路器后备电源监控系统连接的FTU监控系统、以及与所述FTU监控系统连接的主站系统；
所述FTU监控系统，用于获取所述深度融合柱上断路器后备电源监控系统的各类报警信息，并将各类报警信息加密后发送至所述主站系统；
所述主站系统，用于解析加密后的报警信息，并进行显示；还用于根据所述报警信息产生相应的遥控指令。
8.根据权利要求7所述的监控设备，其特征在于，所述FTU监控系统包括：交直流转换模块，所述交直流转换模块与所述后备电源监控系统连接，用于将交流220V电源转换成后备电源监控系统所需的直流电压，给后备电源监控系统进行充电。
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