CN113922494A - 一种配网直流屏状态检测智能控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配网直流屏状态检测智能控制器及其控制方法，涉及直流屏技术领域，通过智能微断模块串接在直流屏的交流输入和高频开关电源模块的输入之间，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池两端的电压和蓄电池回路的电流，在进入放电评估周期时，通过断开控制开出模块控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。在原有配电房直流屏的基础上，实现了对直流屏蓄电池状态的智能监测。

Description

一种配网直流屏状态检测智能控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及直流屏技术领域，尤其涉及一种配网直流屏状态检测智能控制器及其控制方法。

背景技术

中压配电房或环网柜普遍采用直流屏作为测控装置的主电源，直流屏一般采用双交流220V供电，48V直流输出，蓄电池作为后备。当交流正常供电时，由电源模块提供48V直流输出，给测控装置供电，并给蓄电池充电。当交流失电时，由蓄电池提供直流输出。当配电网发生故障，变电站跳闸后，整条线路失电，线路的故障信息的上送、故障区段的隔离及非故障区段的供电恢复，都依赖于直流屏蓄电池的供电可靠性。如果直流屏蓄电池状态良好，配网自动化就能起到很好的效果，如果直流屏工作不正常，测控设备便失去电源，配网自动化就失去执行机构，需要人员到现场进行操作。因此，确保直流屏蓄电池状态良好是发挥配网自动化效果的关键因素。

目前对于配电房直流屏蓄电池的维护，采用定期更换电池以及发现电池损坏立即更换的策略，存在很大的被动性，不能及时准确地发现直流屏蓄电池异常，极大的影响了配网自动化的实用性，不利于配电网的稳定运行。

发明内容

本发明提供了一种配网直流屏状态检测智能控制器及其控制方法，用于解决现有的配电房直流屏蓄电池的维护采用定期更换电池以及发现电池损坏立即更换的策略，不能及时准确地发现直流屏蓄电池异常，不利于配电网的稳定运行的技术问题。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种配网直流屏状态检测智能控制器，包括：智能微断模块、控制开出模块、告警开出模块、直流量采集ADC模块、微控制器和人机交互显示模块；

智能微断模块的输入端连接直流屏的交流输入，输出端连接高频开关电源；

直流量采集ADC模块的输入端连接蓄电池的输出端，直流量采集ADC模块的输出端连接微控制器；

微控制器连接人机交互显示模块、控制开出模块和告警开出模块；

微控制器通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流；

微控制器用于在进入放电评估周期时，控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

可选地，微控制器还用于：

在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期。

可选地，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

若蓄电池直流电压在单位时间内的降落幅度和输出电流的变化大于设定值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

可选地，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

将蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化与前两次执行时存储的蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的历史数据比较，若相邻两次的电压降落幅度和输出电流变化的差值均超过阈值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

可选地，还包括：交流量采集ADC模块；

交流量采集ADC模块的输入端连接智能微断模块的输入端，还连接智能微断模块的输出端，交流量采集ADC模块的输出端连接微控制器的输入端。

可选地，告警开出模块包括蓄电池告警开出模块和高频开关电源故障告警开出模块；

蓄电池告警开出模块用于在蓄电池发生故障时进行蓄电池告警；

高频开关电源故障告警开出模块用于在高频开关电源故障时进行高频开关电源故障告警；

微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压；

当微控制器检测到直流屏的交流输入正常工作时，蓄电池处于放电状态，则判定为高频开关电源故障，控制高频开关电源故障告警开出模块动作，进行高频开关电源故障告警。

可选地，告警开出模块还包括控制器故障告警开出模块；

在进行蓄电池放电评估时，智能微断模块分位，但智能微断模块两侧均有电压，则判断为控制器故障，或当微控制器检测到微控制器内部故障时判断为控制器故障，当微控制器检测到发生控制器故障时，控制控制器故障告警开出模块动作，进行控制器故障告警。

可选地，控制开出模块和告警开出模块均采用磁保持继电器。

本发明第二方面提供了一种配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，在第一方面所述的配网直流屏状态检测智能控制器中执行，包括：

通过人机交互显示模块配置放电评估周期；

在进入放电评估周期时，通过微控制器控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态；

微控制器通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流；

微控制器在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

可选地，还包括：

微控制器在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期。

从以上技术方案可以看出，本发明提供的配网直流屏状态检测智能控制器具有以下优点：

本发明提供的配网直流屏状态检测智能控制器，通过智能微断模块串接在直流屏的交流输入和高频开关电源模块的输入之间，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池两端的电压和蓄电池回路的电流，在进入放电评估周期时，通过断开控制开出模块控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。在原有配电房直流屏的基础上，实现了对直流屏蓄电池状态的智能监测，解决了现有的配电房直流屏蓄电池的维护采用定期更换电池以及发现电池损坏立即更换的策略，不能及时准确地发现直流屏蓄电池异常，不利于配电网的稳定运行的技术问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种配网直流屏状态检测智能控制器的结构示意图；

图2为本发明提供的一种配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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做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。

为了便于理解，请参阅图1，本发明中提供了一种配网直流屏状态检测智能控制器的实施例，包括：智能微断模块、控制开出模块、告警开出模块、直流量采集ADC模块、微控制器和人机交互显示模块；

智能微断模块的输入端连接直流屏的交流输入，输出端连接高频开关电源；

直流量采集ADC模块的输入端连接蓄电池的输出端，直流量采集ADC模块的输出端连接微控制器；

微控制器连接人机交互显示模块、控制开出模块和告警开出模块；

微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流；

微控制器用于在进入放电评估周期时，控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

控制开出模块用于控制智能微断模块的微断的分合，有电时闭合，无电时断开。智能微断模块也可以设置有手动控制柄，通过手动控制柄人工控制智能微断模块的开断与闭合。当直流屏的交流输入为双交流切换输入时，智能微断模块为可控分合的2P断路器。本发明实施例中提供的配网直流屏状态检测智能控制器的工作原理是：微控制器根据用户在人机交互显示模块中设置的放电评估周期T执行蓄电池状态监测，在进入放电评估周期T时，控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

其中，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，具体可以是以下两种方式：

（1）若蓄电池直流电压在单位时间内的降落幅度和输出电流的变化大于设定值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

（2）将蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化与前两次执行时存储的蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的历史数据比较，若相邻两次的电压降落幅度和输出电流变化的差值均超过阈值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

放电评估周期、放电时间、单位时间内的电压降落幅度和输出电流的变化的设定值、电压降落幅度和输出电流的变化的历史差值阈值，均为可设参数，均可通过人机交互显示模块进行设置。

本发明实施例提供的配网直流屏状态检测智能控制器，通过智能微断模块串接在直流屏的交流输入和高频开关电源模块的输入之间，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池两端的电压和蓄电池回路的电流，在进入放电评估周期时，通过断开控制开出模块控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化，结合历史数据判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。在原有配电房直流屏的基础上，实现了对直流屏蓄电池状态的智能监测，解决了现有的配电房直流屏蓄电池的维护采用定期更换电池以及发现电池损坏立即更换的策略，不能及时准确地发现直流屏蓄电池异常，不利于配电网的稳定运行的技术问题。

在一个实施例中，微控制器在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，避免蓄电池过放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期，具体的缩短步长在本发明中不做限定，本领域技术人员可根据实际应用情况进行选择。在放电时间

内，检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，具体可以是：在放电时间

内，执行放电过程中，出现因电压低于标准电压的85%而被中断时，记录本次执行放电的时间Tr，将Tr与前两次存储的历史数据进行比较，当3次的执行时间均小于设定值Trs时，判断蓄电池发生故障，否则判断蓄电池未发生故障。其中设定值Trs为可设参数，可通过人机交互显示模块进行设置。

在一个实施例中，还包括：交流量采集ADC模块；

交流量采集ADC模块的输入端连接智能微断模块的输入端，还连接智能微断模块的输出端，交流量采集ADC模块的输出端连接微控制器的输入端。微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压。微控制器可以通过人机交互显示模块展示智能微断模块的输入端和输出端的交流电压。

在一个实施例中，告警开出模块包括蓄电池告警开出模块和高频开关电源故障告警开出模块，蓄电池告警开出模块用于在蓄电池发生故障时进行蓄电池告警，即在蓄电池发生故障时，微控制器控制蓄电池告警开出模块的开关闭合，发出对应的告警信号，且微控制器通过人机交互显示模块显示对应的告警信息。高频开关电源故障告警开出模块用于在高频开关电源故障时进行高频开关电源故障告警，微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压，当微控制器检测到直流屏的交流输入正常工作时，蓄电池处于放电状态，则判定为高频开关电源故障，控制高频开关电源故障告警开出模块动作，进行高频开关电源故障告警，即在发生高频开关电源故障时，微控制器控制高频开关电源故障告警开出模块的开关闭合，发出对应的告警信号，且微控制器通过人机交互显示模块显示对应的告警信息。

在一个实施例中，告警开出模块还包括控制器故障告警开出模块，在进行蓄电池放电评估时，智能微断模块分位，但智能微断模块两侧均有电压（可通过交流量采集ADC模块采集两侧电压），则判断为控制器故障，或当微控制器检测到微控制器内部故障时判断为控制器故障，当微控制器检测到发生内部故障（微控制器内部故障检测可由预置的微控制器功能检测程序检测）时，控制控制器故障告警开出模块动作（即控制器故障告警开出模块的开关闭合），进行控制器故障告警。

在一个实施例中，控制开出模块和告警开出模块均采用磁保持继电器。磁保持继电器具有磁保持功能，具备掉电不丢状态等优点，可靠性高。

为了便于理解，请参阅图1至图2，本发明中提供了一种配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，在前述实施例中的配网直流屏状态检测智能控制器中执行，包括：

步骤101、通过人机交互显示模块配置放电评估周期。

步骤102、在进入放电评估周期时，通过微控制器控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态。

步骤103、微控制器通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流。

步骤104、微控制器在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

本发明实施例提供的配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，通过直流量采集ADC模块采集蓄电池两端的电压和蓄电池回路的电流，在进入放电评估周期时，通过断开控制开出模块控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。在原有配电房直流屏的基础上，实现了对直流屏蓄电池状态的智能监测，解决了现有的配电房直流屏蓄电池的维护采用定期更换电池以及发现电池损坏立即更换的策略，不能及时准确地发现直流屏蓄电池异常，不利于配电网的稳定运行的技术问题。

步骤104还包括：

微控制器在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期。

根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

若蓄电池直流电压在单位时间内的降落幅度和输出电流的变化大于设定值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

将蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化与前两次执行时存储的蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的历史数据比较，若相邻两次的电压降落幅度和输出电流变化的差值均超过阈值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

告警开出模块包括蓄电池告警开出模块和高频开关电源故障告警开出模块；

蓄电池告警开出模块用于在蓄电池发生故障时进行蓄电池告警；

高频开关电源故障告警开出模块用于在高频开关电源故障时进行高频开关电源故障告警；

微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压；

当微控制器检测到直流屏的交流输入正常工作时，蓄电池处于放电状态，则判定为高频开关电源故障，控制高频开关电源故障告警开出模块动作，进行高频开关电源故障告警。

告警开出模块还包括控制器故障告警开出模块；

在进行蓄电池放电评估时，智能微断模块分位，但智能微断模块两侧均有电压，则判断为控制器故障，或当微控制器检测到微控制器内部故障时判断为控制器故障，当微控制器检测到发生控制器故障时，控制控制器故障告警开出模块动作，进行控制器故障告警。

本发明实施例中提供的配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，用于在前述的配网直流屏状态检测智能控制器实施例中执行，其原理与前述实施例中的配网直流屏状态检测智能控制器的工作原理一致，在此不再进行赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，包括：智能微断模块、控制开出模块、告警开出模块、直流量采集ADC模块、微控制器和人机交互显示模块；

智能微断模块的输入端连接直流屏的交流输入，输出端连接高频开关电源；

直流量采集ADC模块的输入端连接蓄电池的输出端，直流量采集ADC模块的输出端连接微控制器；

微控制器连接人机交互显示模块、控制开出模块和告警开出模块；

微控制器通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流；

微控制器用于在进入放电评估周期时，控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态，在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

2.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，微控制器还用于：

在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期。

3.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

若蓄电池直流电压在单位时间内的降落幅度和输出电流的变化大于设定值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

4.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，包括：

将蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化与前两次执行时存储的蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的历史数据比较，若相邻两次的电压降落幅度和输出电流变化的差值均超过阈值，则判断蓄电池发生故障，否则，判断蓄电池未发生故障。

5.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，还包括：交流量采集ADC模块；

交流量采集ADC模块的输入端连接智能微断模块的输入端，还连接智能微断模块的输出端，交流量采集ADC模块的输出端连接微控制器的输入端。

6.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，告警开出模块包括蓄电池告警开出模块和高频开关电源故障告警开出模块；

蓄电池告警开出模块用于在蓄电池发生故障时进行蓄电池告警；

高频开关电源故障告警开出模块用于在高频开关电源故障时进行高频开关电源故障告警；

微控制器通过交流量采集ADC模块采集智能微断模块的输入端和输出端的交流电压；

当微控制器检测到直流屏的交流输入正常工作时，蓄电池处于放电状态，则判定为高频开关电源故障，控制高频开关电源故障告警开出模块动作，进行高频开关电源故障告警。

7.根据权利要求6所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，告警开出模块还包括控制器故障告警开出模块；

在进行蓄电池放电评估时，智能微断模块分位，但智能微断模块两侧均有电压，则判断为控制器故障，或当微控制器检测到微控制器内部故障时判断为控制器故障，当微控制器检测到发生控制器故障时，控制控制器故障告警开出模块动作，进行控制器故障告警。

8.根据权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器，其特征在于，控制开出模块和告警开出模块均采用磁保持继电器。

9.一种配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，其特征在于，在权利要求1所述的配网直流屏状态检测智能控制器中执行，包括：

通过人机交互显示模块配置放电评估周期；

在进入放电评估周期时，通过微控制器控制智能微断模块切断直流屏的交流输入，使蓄电池进入放电状态；

微控制器通过直流量采集ADC模块采集蓄电池的直流电压和电流；

微控制器在放电时间

内，根据蓄电池直流电压的降落幅度和输出电流的变化判断蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息。

10.根据权利要求9所述的配网直流屏状态检测智能控制器的控制方法，其特征在于，还包括：

微控制器在放电时间

内，若检测到蓄电池的直流电压低于标准电压的85%，则中断本次放电，记录本次执行放电的时间，将本次执行放电的时间与历史数据进行比较，评估蓄电池是否发生故障，若是，则通过告警开出模块进行蓄电池告警，并通过人机交互显示模块显示告警信息，若否，则缩短放电评估周期。

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