CN114167291A - 通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，实现蓄电池在线修复保养、实时监测诊断，提高安全可靠性、降低蓄电池采购成本、降低运维成本、保障在网设备安全。本发明包含机柜，机柜内部放置蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关及附属件；所述智能开关包含：电控断路器、直流接触器、手动直流断路器、手动交流断路器；所述附属件包含电源模块、IO模块、市电监测模块、指示灯、应急按钮、配线端子、熔断器；所述机柜外部设置蓄电池监测模块，蓄电池监测模块包括主机和从机，每组蓄电池配置1台主机和24台从机，每节蓄电池安装1台从机。

Description

通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统

技术领域

本发明涉及变电站通信站点的蓄电池管理技术，具体用于电池的监测巡检和维护。

背景技术

电网所辖厂站众多，通信电源作为通信系统的重要支撑力量，是整个通信系统的“大心脏”。

目前通信电源蓄电池无法发挥至厂家承诺的浮充最佳性能(设计寿命)，而且也没有有效可行的维护手段；对电池性能可视化监控也不健全，缺乏内阻监控及负极极柱的温度监控；即便有的站点已经建设了蓄电池监控系统，也是一个类似动环监控的封闭式构架的系统，且监控获得的数据如单体内组、单体温度、单体电压等参数，需要专业人员通过人工方式对电池状态进行分析判断，工作效率低下，而且专业人员匮乏配置不到位是常态；

蓄电池组充放电运维效率低下，使用人工的方式，利用移动式充、放电设备对电池组进行核容测试运维，每组电池的充放电常规周期约16小时(放电10小时、充电6小时)，整个过程需要人工现场操作和监视，规定检修周期内很难按时完成工作，且移动式放电核容设备，存在发热量大、操作不便等安全隐患。国网克州供电公司变电站机房点多且相对偏远，由于通信班人员、车辆不足，无法按照规定的巡检要求对通信站点通信设备进行定期的巡视检查以及对通信电源系统的蓄电池进行核对性充放电实验及单体电池参数的测试。

存在的问题：

第一.业务影响面积大；通信电源中断会导致站内整个通信设备全部失电，承载省公司三级网以及地市四级网业务会全部中断，包括生产保护稳控业务、调度数据网、内外网、电话等造成大面积中断。

第二.电池在网使用寿命短及安全可靠性差；通信电源蓄电池属48V低直流应急电源，电池组在不常停电的应用场景中，长期浮充和不工作放电，容易出现钝化现象(也称快速硫酸盐化现象或瞬间硫酸盐化现象)，由于没有更好的高效率的维护方法，通常采用常规的维护性放电方式对蓄电池进行放电操作。根据电网公司对电力场景蓄电池维护技术要求，需要定期执行对电池组的维护性放电操作流程，规定要求投产的电池在前三年内进行放出容量小于50％浅放电操作，后三年及以后执行放出容量100％深度放电操作，以此来提高电池的放电活性，达到延长电池在网使用寿命和提高安全性的目的，而且在实际工作中存在现场操作工作量大、人员不足、耗时等原因，通常都难以执行。

第三.运维效率低下；蓄电池组充放电运维效率低下，使用人工的方式，利用移动式充、放电设备对电池组进行核容测试运维，每组电池的充放电常规周期约16小时(放电10小时、充电6小时)，整个过程需要人工现场操作和监视，规定检修周期内很难按时完成工作。

第四.运维量大；国网克州供电公司变电站机房点多且相对偏远，由于通信班人员、车辆不足，无法按照规定的巡检要求对通信站点通信设备进行定期的巡视检查以及对通信电源系统的蓄电池进行核对性充放电实验及内测试。

第五.缺乏对蓄电池的精细化、可视化、平台化集中管理；国网克州公司变电站机房蓄电池性能的可视化监控不健全，缺乏内阻监控及负极极柱的温度监控；即便有的站点已经建设了蓄电池监控系统，也是一个类似动环监控的封闭式构架的系统，且监控获得的数据如单体内组、单体温度、单体电压等参数，需要专业人员通过人工方式对电池状态进行分析判断，工作效率低下，而且专业人员匮乏配置不到位是常态；

因此，非常有必要通过在通信电源方面建设电力物联网蓄电池安全运维管理系统，对直流电源蓄电池实现在线修复保养、实时监测诊断，信息化、集中化平台管理，提高安全可靠性、降低蓄电池采购成本、降低运维成本、保障在网设备安全，并能解决目前通信电源运维面临的以下问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，实现蓄电池在线修复保养、实时监测诊断，提高安全可靠性、降低蓄电池采购成本、降低运维成本、保障在网设备安全。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，用于管理蓄电池柜内的蓄电池组，

包含机柜，机柜内部放置蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关及附属件；

所述智能开关包含：电控断路器、直流接触器、手动直流断路器、手动交流断路器；所述附属件包含电源模块、IO模块、市电监测模块、指示灯、应急按钮、配线端子、熔断器；

所述机柜外部设置蓄电池监测模块，蓄电池监测模块包括主机和从机，每组蓄电池配置1台主机和24台从机，每节蓄电池安装1台从机；所述从机为用于监测单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度的从机传感器；主机给从机自动分配地址、汇聚从机数据、监测电池组组端电压、电流、环境温度；蓄电池监测模块安装在蓄电池柜内；

蓄电池通讯控制模块包含一个7英寸本地显示屏；蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池监测模块连接，蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池效能保障模块连接。

作为本发明的一种优选实施方式：蓄电池通讯控制模块接收本地显示屏或远程控制进行核容放电的指令后，首先分析下发的参数是否符合放电的条件，再检查监测的蓄电池参数和状态是否符合放电的要求，符合要求后，通过开入开出模块切换智能开关，将蓄电池组连接到蓄电池智能放电管理模块，再通过RS485控制蓄电池智能放电管理模块开启10小时的恒流放电；放电完成后，自动进行充电；充电完成后，控制智能开关切换，完成蓄电池核容放电测试功能；在蓄电池组处于均充、放电状态下蓄电池通讯管理模块通过RS485关闭蓄电池效能保障模块。

作为本发明的一种优选实施方式：机柜尺寸600mm宽×600mm深×2200mm高；蓄电池监测模块采集蓄电池组组端电压、电流及蓄电池状态、单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度、环境温度；所述蓄电池状态包含浮充状态、均充状态和放电状态。

作为本发明的一种优选实施方式：蓄电池效能保障模块采用220VAC供电，启动蓄电池效能保障模块，则每个端口输出具有特定频率、特定幅度的脉冲电流；所述蓄电池效能保障模块采用RS485接口通信，蓄电池通讯控制模块通过RS485启动和关闭蓄电池效能保障模块；1台蓄电池效能保障模块带4个端口，每个端口管理连接12V蓄电池；如果单节电池是12V，则1个端口连接1节电池；如果单节电池是2V，则1个端口连接6节电池。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄电池效能保障模块根据监测单体蓄电池的电压自动调整脉冲的幅度，在修复阶段，电池单体电压低，装置输出脉冲幅值高，能量大；随着修复的结束，单体电池电压升高，装置自动控制输出的脉冲幅值较低，以继续保养的模式对电池输出复合谐振的脉冲电流。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄电池组为通信开关电源的单组48V蓄电池组；单组48V蓄电池通信开关电源系统由单台通信电源、单组蓄电池和系统负载组成；

蓄电池组与系统负载、通信电源之间采用智能开关进行连接，蓄电池通讯控制模块通过开入开出接口控制蓄电池组离线后进行充放电操作；蓄电池通讯控制模块依据蓄电池监测模块的监测数据、智能放电管理模块核容测试数据以及诊断分析，来判断是否启动蓄电池效能保障模块的运行。

作为本发明的一种优选实施方式：所述机柜为通信电源机柜；柜体内的蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关分别独立安装；

蓄电池监测模块包括蓄电池监测主机、从机和电流传感器；每组蓄电池安装1个蓄电池监测主机和1个电流传感器；每节蓄电池安装1个蓄电池监测从机；蓄电池监测主机给从机自动分配地址，通过与之相连的电流传感器采集电池组电流数据；采集电池组组端电压；采集环境温湿度数据；汇聚各从机的数据后上传到蓄电池通讯控制模块；

从机实现采集单体蓄电池的电压、内阻、温度数据；蓄电池监测模块的传输线为8芯网线，内部包括供电电源线、485传输线缆和分配地址线；采集线包括电压采集线缆、内阻测试线缆和温度采集线缆，电压采集线缆、内阻测试线缆的两端分别接在蓄电池的正负极柱上；温度传感器封装连接负极柱的接线端子上，采集负极柱的温度数据。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄电池通讯控制模块包含MCU单元、开入开出电路、数字接口电路、电源处理电路、无线电路、存储处理电路、采集接口电路、数据远程通信电路；MCU单元通过开入开出电路分别与各智能开关连接；通过数字接口电路分别与的蓄电池智能放电管理模块、蓄电池监测模块、蓄电池效能保障模块连接；通过模拟采集接口电路与电流传感器连接；无线电路为4G数据上传无线传输模式；数据远程通信电路为以太网络或RS485传输上传方式；电源处理电路为本管理系统提供电能；存储处理电路为配置、告警记录存储使用。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄电池效能保障模块包括MCU处理器、控制电路、频率监测单元、反极性监测保护单元、脉冲反馈单元、20V直流供电电路、保护电路、MOS管、放电电路和电池；MCU处理器根据频率反馈监测、反极性监测保护、脉冲反馈电路反馈信息；通过控制电路控制MOS管开关通断，控制20V直流供电的供电电压大小，进而调整电流脉冲和多次谐波的输出。

作为本发明的一种优选实施方式：所述蓄电池监测模块的从机分为2V和12V两种规格，每节蓄电池配置一个从机；从机通过上端的采集线缆接口，采集蓄电池的电压、内阻和温度，实时监测电池数据，后台实时反映数据的变化；从机通过下端的RJ45接口连接组网，每组最多包含120个从机；所述蓄电池通讯控制模块的数量为一台，所述蓄电池监测模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块的数量相等且均至少为两套。

本发明有益效果是：

本发明通过在通信电源方面建设电力物联网蓄电池安全运维管理系统，可对直流电源蓄电池实现在线修复保养、实时监测诊断，信息化、集中化平台管理，提高安全可靠性、降低蓄电池采购成本、降低运维成本、保障在网设备安全；通过本发明的实时监测及时修复能够防止蓄电池掉电、起火等安全隐患，提升蓄电池寿命，减少电池维护对专业人员的依赖。综上，本发明可以延长电池使用寿命，降低业务中断时间，为故障抢修人员争取大量时间，提高传输网络的安全性和可靠性；可以提高运维效率，大大减少了运行人员对电池运维所需时间；减少运维量，有效的减少了人工的巡检、运维时间，提高了电池使用的安全性。

附图说明

图1为本发明的管理系统的一种具体实施方式的整体结构原理框图；

图2为本发明的一种具体实施例的结构示意图；

图3为本发明的蓄电池效能保障模块的一种具体实施方式的结构示意图；

图4为本发明的蓄电池监测模块的一种具体实施方式的结构示意图；

图5为本发明的通讯控制模块的一种具体实施方式的结构示意图；

图6为本发明的蓄电池效能保障模块的一种具体实施方式的电路结构图。

附图标记说明：

11：MCU单元，12：电源处理电路，13：存储处理电路，14：开入开出电路，15：数字接口电路，16：数据远程通讯电路，17：采集接口电路，18：7寸液晶显示屏。

具体实施方式

下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：

如图1～6所示，其示出了本发明的具体实施方式，如图所示，

在具体实施本专利技术时，我们是以现有的克州地区的220kv等电压等级的变电站机房通信电源进行技术改造，在现有电源监控系统基础上实现本发明公开的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统。

本发明的管理系统主要包含：

1.平台系统

平台系统由感知层、网络层、平台层、应用层四个层次构成。通过应用层承载对内部业务多个方向的建设内容；通过感知层、网络层和平台层承载数据共享、基础支撑方向的建设内容，以及技术攻关和安全防护方向的建设内容贯穿各层次。

2.平台系统功能

通过现场对蓄电池的监测和修复实现完善的电力物联网蓄电池安全运维管理技术。

3.感知层

感知层包含平台系统提供的核心功能模块—蓄电池效能保障模块；本模块通过采用先进的低能耗，均衡谐振脉冲技术，实现对蓄电池效能保障对蓄电池的在线修复与养护效率最高可达95％以上，有效降低在网电池的下线率，降低人工运维成本，提高蓄电池的安全可靠性。

需要说明都是，蓄电池充放电是化学方式，铅酸电池的基本结构是将二氧化铅和金属铅制成的电极插入到稀硫酸溶液中。它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。当电路接通时，正极的二氧化铅得到电子变成硫酸铅，而负极的铅失去电子，也变成硫酸铅。

当铅和二氧化铅固体都变成硫酸铅后，电池没电了。如果这个时候我们将两边的硫酸铅分别与外加电源相连，在电流的作用下，连接电源正极的硫酸铅失去电子变成二氧化铅，而连接电源负极的硫酸铅得到电子变成铅。也就是说，电池的电量又重新被充满了。

充电时：

负极反应：PbSO₄+2e^-＝Pb+SO₄ ^2-。

正极反应：PbSO₄+2H₂O＝PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄ ^2-。

放电时：

负极反应：Pb-2e^-+SO₄ ^2-＝PbSO₄。

正极反应：PbO₂+2e^-+4H++SO₄ ^2-＝PbSO₄+2H₂O。

蓄电池因深度(过量)放电或长期充电不足，使极板上的活性物质逐渐转变成晶粒粗大、质地坚硬的硫酸铅，并布满极板表面、堵塞极板微孔，阻碍电解液渗透和电流传导，造成蓄电池充放性能极度恶化，实际容量严重不足。

谐振脉冲修复技术又称复合谐波共振修复技术，实际上是物理反应，产生的脉冲前沿和后沿均有陡峭的脉冲，利用傅立叶级数进行频率分析可以知道脉冲会产生丰富的谐波成分，其低频部分振幅大，高频部分振幅小。这样大硫酸铅结晶获得的能量大，小硫酸铅结晶获得的能量小，从而形成大硫酸铅结晶谐振的振幅大，在正脉冲充电期间比小硫酸铅结晶容易溶解。

本发明采用的谐振脉冲修复技术是现有技术，其原理为：谐振脉冲修复技术又称复合谐波共振修复技术，是根据特定频率的脉冲对蓄电池产生的硫酸铅结晶体有破坏作用的原理，通过运用复合谐波脉冲能量冲击硫酸铅粗晶粒，干扰其存在和生长，把蓄电池硫化的“不可逆”变成“可逆”。当具备该技术的系统设备工作时，会持续输出具有特定频率、特定幅度的脉冲电流，仅仅相对作用于蓄电池中大小尺寸不等的硫酸铅结晶体，使其脉冲频率与硫酸铅结晶体固有频率产生共振，当能量足够时，硫酸铅结晶体被“击碎”、“分解”并溶解于硫酸电解液，重新参与化学反应，同时不损伤电池极板。

谐振脉冲修复技术分电压型谐振脉冲修复技术和均衡谐振脉冲修复技术，均衡谐振脉冲修复技术是采用电流型与复合谐波共振原理相结合而设计的综合修复保养技术，该技术根据电池组串联工作特点，通过引入电流型概念设计技术，再配以高效率的复合谐波共振技术，可以使电池组中串联的各单体电池都能获得均等的复合谐波共振能量，从而使每一节单体电池的修复保养率及电池组的均衡特性改善率达到最佳效果。

蓄电池效能保障模块实施例一的结构原理如图3所示；

蓄电池效能保障模块实施例二的结构原理如图2所示；实施例二为通信开关电源-单组48V蓄电池效能保障解决方案。

感知层还包含蓄电池监测模块，蓄电池监测模块主要由主机和从机传感器组成，其中：

(1)如图3所示，监控主机具有两路RS485接口，可以接入物联网网关，或接入第三方电池监控系统(需要解析通讯协议)，每个主机模块可以管理120个从模块。同时可以监测电池组的充放电电流，实时读取电池组的电流数据。主机模块通过RJ45接口与从机传感器相连，采集从机传感器的数据，然后集中上传到物联网后台，主机模块供电电压范围宽(DC12V～DC72V)。

(2)如图3所示，从机传感器分为2V和12V两款设备，每节蓄电池配置一个从机传感器。从机传感器通过上端的采集线缆接口，采集蓄电池的电压、内阻和温度，实时监测电池数据，后台实时反映数据的变化。从机传感器通过下端的RJ45接口连接组网，每组最多可以允许120个从机传感器(模块)，上电后无需人工设置，可自动配置编号。

本发明采用的蓄电池监测模块的技术特点包含：

A.采用交流注入法监测：

测量蓄电池对输入它的一定频率的交流信号的电压反馈，从而测量蓄电池内阻的方法。可以在充电、放电等任何状态对蓄电池进行内阻测试；通过选择信号频率可以适应不同种类的蓄电池。

B.采用相关滤波算法：

采用相关滤波算法，通过滤波，仅有注入信号的响应信号保留下来，从原理上杜绝各种谐波干扰，保证了内阻检测结果的精确性和稳定性。

3.3平台系统提供的核容功能—蓄电池智能放电模块(回馈型电子负载)

感知层还包含蓄电池智能放电管理模块，蓄电池智能放电管理模块是专为大容量蓄电池组进行放电核准而设计的，模块可供变电站通信开关电源包含标称容量为500AH及以下容量的48V蓄电池组使用。

本发明采用蓄电池智能放电管理模块的技术原理如下：

N个pcs通信电源并联在铜排上，得到48V母排，逆变器中的升压模块将48V电压升压至400V左右，然后然经过逆变器并网逆变回电网，使通信的电源放电时输出的功率重新利用。同时该AC-DC单元具有PFC(Power Factor correction)的功能，能够保证其输入电流为和市电同相的正弦波，减小了系统对市电的干扰。控制单元采集每一个通信电源的输出的电压和串联电流值，通过485和物联网平台通讯，将数据通过物联网主机传送至云服务器进行云计算、大数据分析判断和报表统计。

本发明采用的蓄电池智能放电管理模块的主要性能和技术特点如下：

该模块具有并联功能，可以根据实际需求配置模块的数量，使模块块利用率达到最高。一体化2U～3U标准机架式低成本设计，节约现场安装空间，方便安装；回馈效率高，回馈效率均在90％以上。接口统一，维护操作简便。负载电流程式化设置，方便、快捷、准确度高，并大大提高了换线效率，节约生产成本，同时负载电流可以动态设定，满足动态测试的需要。一台配套型号放电模块可根据需要切换管理1组以上48V蓄电池组。

本发明在具体数据处理时，平台系统提供本地查询管理功能：电池监控通讯模块的最终设计有点包含：一体化4U标准机架式二合一功能设计，具备本地监测、控制管理功能和物联网网关功能，节约现场安装空间，方便安装；通过图形及统计图表呈现环境监控、电源监控、电池组、单体电池各项实时数据，并记录历史数据；具备离线监控电池组充放电状态、分析充放电时长、电量；可查询历史信息，本地保存至少3年有效历史数据；具备离线状态下对本地电池进行状态监控及异常报警功能；

本发明的平台系统提供的蓄电池容量管理单元通过物联网平台提供的蓄电池容量管理单元，实现对蓄电池组容量远程实时智能分析和管理。平台系统提供的蓄电池诊断管理单元通过物联网平台提供的蓄电池容量管理单元，实现对蓄电池状态远程实时智能分析和管理。平台系统提供的数据管理单元通过物联网平台提供的数据管理单元，实现对蓄电池、蓄电池效能保障模块、蓄电池传感器、空调及空调智能管理模块及核容管理模块数据的集中化管理。平台系统提供的扩展功能—普通空调远程智能管理，通过物联网平台提供的空调智能管理模块，实现对常规普通空调的模式、温度、开启、关闭及故障诊断等远程智能管理。

4.网络层

网络层包含物联网网关，物联网网关的上行链路：支持2G/4G/以太网；下行链路：8路RS485接口，2路RS232接口，2路干接点，1路CAN接口可根据需要配置；

5.平台层

平台层包含平台管理系统，其中：物联网平台部署在电力公司内网服务器；通过两地三中心的容灾部署，保证系统可用性的同时保证客户数据的安全；可以远程监控蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电模块、蓄电池传感器及空调的实时状态；可自主管理内部账号并分配权限；能够帮助提前发现并处理问题，防患于未然；可基于用户设定的站点集合、时间范围进行蓄电池运行状态等的统计；支持本地及移动办公，提供本地屏、WEB端及手机APP端(选配)三种交互模式。

6.应用层

应用层包含站点管理模块，通过基于本地屏、手机APP和电脑WEB，通过地图、列表两种模式查看和管理站点，通过名称快速搜索定位站点，查看站点下所有被管理设备的信息。通过电力物联网云平台的数据分析和统计报表，用户能够对机房设备进行统一的管理与维护，可以直观的看到各个设备的运行状态和实时数据，同时也可以查询历史数据；

本发明的蓄电池效能保障模块在线修复保养效果分析模块对蓄电池效能保障模块所上传的各项参数进行统计、记录、分析；监控蓄电池效能保障模块工作状况；分析蓄电池效能保障模块对蓄电池修复和保养效果。

本发明的蓄电池监控与诊断功能中，大数据专家系统以监控系统采集的数据为基础，结合蓄电池专家团队的专业知识和经验，结合电压、内阻、温度、电流等多方面数据综合对蓄电池进行智能诊断并提供专业的处理建议，帮助用户简单有效的提高蓄电池管理效率和水平，主要功能包含：提供电池组诊断结果；提供电池组处理建议；精确采集蓄电池单体电压、内阻、温度，以及蓄电池组电压、电流，查询实时、历史数据；诊断系统结合电压、内阻、温度、电流等多方面数据综合对蓄电池进行智能诊断并提供专业的处理建议；可以按照地区、使用时间、电池品牌、型号、批次等信息查询结果，详细看到诊断结果和处理建议，可跳转查看每节单体电池的实时具体运行状况，也可查看历史运行记录及曲线，并导出诊断结果成excel表格文件。

本发明的蓄电池容量管理功能采用回馈式电子负载，通过本地或远程操作对蓄电池组进行容量核准管理，操作简单、高效、安全。

本发明的普通空调智能管理功能通过物联网平台提供的空调智能管理模块，实现对常规普通空调的模式、温度、开启、关闭及故障诊断等远程智能管理。

本发明的故障告警功能根据站点故障类型，划分最多九级故障告警级别；分别通过APP(可选)、web、短信(可选)、微信(可选)等方式，及时推送告警信息至运维人员。

本发明的统计报表功能，通过系统对电池组诊断结果、告警等进行统计，帮助用户更宏观的了解电池组工作状态以及问题分布，进而在运维工作中有针对性的改进和处理问题，提升绩效。报表内容包含：各类报警信息统计；历史数据统计；电池组诊断结果统计；单节电池异常告警；电池在线修复保养；电池组核容；支持地区、时间等维度统计。

本发明专利技术在具体实施时，以新疆克州地区3座220kv变电站通信机房开关电源(6组24节2V200～300AH蓄电池)为例：

3个站点通信开关电源对应需要蓄电池监测模块(2套)；蓄电池通讯控制模块(1台)；蓄电池效能保障模块(2套)；蓄电池智能放电管理模块2台；可以管理2组24块2V 200～300AH电池。

综上，

本发明在具体实施例时，如图1所示，蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池监测模块连接，蓄电池监测模块采集蓄电池组组端电压、电流及蓄电池状态(浮充、均充、放电等)、单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度、环境温度等。

蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池效能保障模块连接，蓄电池通讯控制模块接收本地显示屏或远程控制进行核容放电的指令后，首先分析下发的参数是否符合放电的条件，再检查监测的蓄电池参数和状态是否符合放电的要求，符合要求后，通过开入开出模块切换智能开关，将蓄电池组连接到蓄电池智能放电管理模块，再通过RS485控制蓄电池智能放电管理模块开启10小时的恒流放电；放电完成后，自动进行充电；充电完成后，控制智能开关切换，完成蓄电池核容放电测试功能。在蓄电池组处于均充、放电状态下蓄电池通讯管理模块通过RS485关闭蓄电池效能保障模块。

蓄电池效能保障模块是否对蓄电池进行修复，取决于对蓄电池监测到参数和状态的分析以及蓄电池核容放电测试分析，诊断分析后提出诊断建议，比如电压均衡性不够、内阻均衡性不够、核容放电后蓄电池达不到容量要求等，首先会建议进行修复，多次修复后仍不符合要求，会建议更换。

本发明公开的管理系统以机柜的形式安装，机柜尺寸600mm宽×600mm深×2200mm高，符合通信电源机柜要求，内部放置蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关(电控断路器、直流接触器、手动直流断路器、手动交流断路器等)及相关配件(电源模块、IO模块、市电监测模块、指示灯、应急按钮、配线端子、熔断器等)。外部设置蓄电池监测模块，蓄电池监测模块包括监测主机和从机，每组蓄电池配置1台主机和24台从机，每节蓄电池安装1只监测从机，从机监测单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度。主机实现给从机自动分配地址、汇聚从机数据、监测电池组组端电压、电流、环境温度等功能。蓄电池监测模块安装在蓄电池柜内。

本发明的管理系统的蓄电池通讯控制模块前面板配置7英寸本地显示屏。

如图3所示，作为本发明的蓄电池效能保障模块的一种优选实施例，所述蓄电池效能保障模块采用220VAC供电，启动蓄电池效能保障模块，则每个端口输出具有特定频率、特定幅度的脉冲电流。采用RS485接口通信，蓄电池通讯控制模块可通过RS485启动和关闭蓄电池效能保障模块。1台蓄电池效能保障模块带4个端口，每个端口可管理连接12V蓄电池，如果单节电池是12V，则1个端口连接1节电池；如果单节电池是2V，则1个端口连接6节电池。

蓄电池效能保障模块根据监测单体蓄电池的电压自动调整脉冲的幅度，在修复阶段，电池单体电压低，装置输出脉冲幅值高，能量大；随着修复的结束，单体电池电压升高，装置自动控制输出的脉冲幅值较低，以继续保养的模式对电池输出复合谐振的脉冲电流。

作为优选实施例，通信开关电源-单组48V蓄电池效能保障解决方案参考图2如图2所示，单组48V蓄电池通信开关电源系统由单台通信电源、单组蓄电池和系统负载组成，正常工作的情况下，通信电源给系统负载供电的同时，对蓄电池组进行浮充。如遇到通信电源市电掉电的紧急情况时，蓄电池组给系统负载接续供电，保障系统负载供电安全。

图2中，本发明的蓄电池组与系统负载、通信电源之间采用智能开关进行连接，蓄电池通讯控制模块可通过开入开出接口控制蓄电池组离线后进行充放电操作。蓄电池通讯控制模块依据蓄电池监测模块的监测数据、智能放电管理模块核容测试数据以及诊断分析，来判断是否启动蓄电池效能保障模块的运行。

在一些优选实施例中，如图4所示，本发明公开的管理系统包括一个测试柜体和柜体外部的蓄电池监测模块，其中柜体内有蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关，且分别独立安装在柜体中；柜体外的蓄电池监测模块等安装在电池组附近。如图4所示，蓄电池监测模块包括蓄电池监测主机模块、蓄电池监测从机模块和电流传感器。其中每组蓄电池安装1个蓄电池监测主机模块和1个电流传感器；每节蓄电池安装1个蓄电池监测从机模块。蓄电池监测主机模块实现以下功能：给从机自动分配地址；通过与之相连的电流传感器采集电池组电流数据；采集电池组组端电压；采集环境温湿度数据；汇聚各从机的数据后上传到蓄电池通讯控制模块。从机模块实现采集单体蓄电池的电压、内阻、温度数据。传输线为8芯网线，内部包括供电电源线、485传输线缆和分配地址线等。采集线包括电压采集线缆、内阻测试线缆和温度采集线缆，电压采集线缆、内阻测试线缆的两端分别接在蓄电池的正负极柱上。温度传感器封装连接负极柱的接线端子上，采集负极柱的温度数据。

在一些优选实施例中，如图5所示，蓄电池通讯控制模块的MCU单元11通过开入开出电路14分别与各智能开关连接；通过数字接口电路15(RS485)分别与的蓄电池智能放电管理模块、蓄电池监测模块、蓄电池效能保障模块连接；通过模拟采集接口电路与电流传感器等连接；无线电路为4G数据上传无线传输模式；数据远程通信电路为以太网络或RS485传输上传方式；7寸液晶显示屏实现本地显示和控制。电源处理电路为本管理系统提供电能。存储处理电路为本设备的配置、告警记录等存储使用。

在一些优选实施例中，如图6所示，所述蓄电池效能保障模块的MCU处理器根据频率反馈监测、反极性监测保护、脉冲反馈电路等反馈信息；通过控制电路控制MOS管开关通断，控制20V直流供电的供电电压大小，进而实现调整电流脉冲和多次谐波的输出。

上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术，这些都落入本发明专利的保护范围。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，用于管理蓄电池柜内的蓄电池组，其特征在于：

包含机柜，机柜内部放置蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关及附属件；

所述智能开关包含：电控断路器、直流接触器、手动直流断路器、手动交流断路器；所述附属件包含电源模块、IO模块、市电监测模块、指示灯、应急按钮、配线端子、熔断器；

所述机柜外部设置蓄电池监测模块，蓄电池监测模块包括主机和从机，每组蓄电池配置1台主机和24台从机，每节蓄电池安装1台从机；所述从机为用于监测单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度的从机传感器；主机给从机自动分配地址、汇聚从机数据、监测电池组组端电压、电流、环境温度；蓄电池监测模块安装在蓄电池柜内；

蓄电池通讯控制模块包含一个7英寸本地显示屏；蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池监测模块连接，蓄电池通讯控制模块通过RS485与蓄电池效能保障模块连接。

2.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：蓄电池通讯控制模块接收本地显示屏或远程控制进行核容放电的指令后，首先分析下发的参数是否符合放电的条件，再检查监测的蓄电池参数和状态是否符合放电的要求，符合要求后，通过开入开出模块切换智能开关，将蓄电池组连接到蓄电池智能放电管理模块，再通过RS485控制蓄电池智能放电管理模块开启10小时的恒流放电；放电完成后，自动进行充电；充电完成后，控制智能开关切换，完成蓄电池核容放电测试功能；在蓄电池组处于均充、放电状态下蓄电池通讯管理模块通过RS485关闭蓄电池效能保障模块。

3.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：机柜尺寸600mm宽×600mm深×2200mm高；蓄电池监测模块采集蓄电池组组端电压、电流及蓄电池状态、单体蓄电池电压、单体蓄电池内阻、单体蓄电池极柱温度、环境温度；所述蓄电池状态包含浮充状态、均充状态和放电状态。

4.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：蓄电池效能保障模块采用220VAC供电，启动蓄电池效能保障模块，则每个端口输出具有特定频率、特定幅度的脉冲电流；所述蓄电池效能保障模块采用RS485接口通信，蓄电池通讯控制模块通过RS485启动和关闭蓄电池效能保障模块；1台蓄电池效能保障模块带4个端口，每个端口管理连接12V蓄电池；如果单节电池是12V，则1个端口连接1节电池；如果单节电池是2V，则1个端口连接6节电池。

5.如权利要求4所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述蓄电池效能保障模块根据监测单体蓄电池的电压自动调整脉冲的幅度，在修复阶段，电池单体电压低，装置输出脉冲幅值高，能量大；随着修复的结束，单体电池电压升高，装置自动控制输出的脉冲幅值较低，以继续保养的模式对电池输出复合谐振的脉冲电流。

6.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述蓄电池组为通信开关电源的单组48V蓄电池组；单组48V蓄电池通信开关电源系统由单台通信电源、单组蓄电池和系统负载组成；

蓄电池组与系统负载、通信电源之间采用智能开关进行连接，蓄电池通讯控制模块通过开入开出接口控制蓄电池组离线后进行充放电操作；蓄电池通讯控制模块依据蓄电池监测模块的监测数据、智能放电管理模块核容测试数据以及诊断分析，来判断是否启动蓄电池效能保障模块的运行。

7.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述机柜为通信电源机柜；柜体内的蓄电池通讯控制模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块、智能开关分别独立安装；

蓄电池监测模块包括蓄电池监测主机、从机和电流传感器；每组蓄电池安装1个蓄电池监测主机和1个电流传感器；每节蓄电池安装1个蓄电池监测从机；蓄电池监测主机给从机自动分配地址，通过与之相连的电流传感器采集电池组电流数据；采集电池组组端电压；采集环境温湿度数据；汇聚各从机的数据后上传到蓄电池通讯控制模块；

从机实现采集单体蓄电池的电压、内阻、温度数据；蓄电池监测模块的传输线为8芯网线，内部包括供电电源线、485传输线缆和分配地址线；采集线包括电压采集线缆、内阻测试线缆和温度采集线缆，电压采集线缆、内阻测试线缆的两端分别接在蓄电池的正负极柱上；温度传感器封装连接负极柱的接线端子上，采集负极柱的温度数据。

8.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述蓄电池通讯控制模块包含MCU单元、开入开出电路、数字接口电路、电源处理电路、无线电路、存储处理电路、采集接口电路、数据远程通信电路；MCU单元通过开入开出电路分别与各智能开关连接；通过数字接口电路分别与的蓄电池智能放电管理模块、蓄电池监测模块、蓄电池效能保障模块连接；通过模拟采集接口电路与电流传感器连接；无线电路为4G数据上传无线传输模式；数据远程通信电路为以太网络或RS485传输上传方式；电源处理电路为本管理系统提供电能；存储处理电路为配置、告警记录存储使用。

9.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述蓄电池效能保障模块包括MCU处理器、控制电路、频率监测单元、反极性监测保护单元、脉冲反馈单元、20V直流供电电路、保护电路、MOS管、放电电路和电池；MCU处理器根据频率反馈监测、反极性监测保护、脉冲反馈电路反馈信息；通过控制电路控制MOS管开关通断，控制20V直流供电的供电电压大小，进而调整电流脉冲和多次谐波的输出。

10.如权利要求1所述的通信站点电力物联网蓄电池安全运维管理系统，其特征在于：所述蓄电池监测模块的从机分为2V和12V两种规格，每节蓄电池配置一个从机；从机通过上端的采集线缆接口，采集蓄电池的电压、内阻和温度，实时监测电池数据，后台实时反映数据的变化；从机通过下端的RJ45接口连接组网，每组最多包含120个从机；所述蓄电池通讯控制模块的数量为一台，所述蓄电池监测模块、蓄电池效能保障模块、蓄电池智能放电管理模块的数量相等且均至少为两套。

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