CN115184817A - 蓄电池在线监测系统 - Google Patents

Abstract

蓄电池在线监测系统，属于监测领域。现有对电池组放电采用半自动的方式，耗费人力。每个单体采集模块用于实时采集1个测量组内每节电池的电压；一个接收模块，用于实时采集1个电池组的端电压和电池组电流，并接收两个单体采集模块采集到的信息，同时上传到主机；主机，显示接收到的数据并将该数据传给服务器，还用于接收开始放电指令后或手动按下启动按钮后，电池组开始放电，当放电过程中触发放电停止条件时，系统将终止放电，自动转预充电，当预充电过程中相应电池组电压达到预设电压时或者充电时间达到预设充电时间时，切回变电站原电源系统，利用系统中开关电源进行浮充；服务器用于对相应主机输入开始放电指令。用于监测蓄电池。

Description

蓄电池在线监测系统

技术领域

本发明涉及对蓄电池的监测，属于监测领域。

背景技术

铅酸蓄电池经过一段时间使用以后，常易因有效活性物质的脱落、电解液干涸、正极栅格腐蚀以及硫化等原因，其容量逐渐减低。为了评估市电中断后，蓄电池组尚能供电的时间或者确认所有单体电池的性能是否在正常范围之内，就必须定期对蓄电池进行核容(即放电)。核容放电是目前评估铅酸蓄电池性能最科学、准确的方式，按照国际的铅酸蓄电池维护标准，最低要求是一个季度就必须对电池组进行(核容)放电，但传统的核容装置仅可实现半自动核容，无法实现全自动放电，须投入大量的维护人员进行人工测量单体电压、组端电压、放电电流等系列工作，工作量非常大。另外，放电又须采用10小时率核容，意味着维护人员必须长时间值守，枯燥乏味，令人困乏。显而易见，传统的蓄电池核容放电方式耗费大量的人力和时间，铅酸蓄电池的用户根本无法满足一个季度核容维护一次的要求。当蓄电池得不到合理的放电维护，其寿命就会大大缩短，而且无法及时发现蓄电池组存在的质量问题，无法规避蓄电池组断路或者短路失效带来的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对电池组放电采用半自动的方式，耗费人力的问题，提出了蓄电池在线监测系统。

蓄电池在线监测系统，所述系统包括主机、单体采集模块、接收模块和服务器；

将变电站电池组包括的多节电池分成多个测量组；

每个单体采集模块，用于实时采集1个测量组内每节电池的电压，并传送给对应的接收模块；

每个接收模块，用于实时采集1个电池组的端电压和电流，并接收所有单体采集模块输出的电压；

每个主机，用于实时显示1个接收模块输出的数据并将该数据传给服务器，还用于接收开始放电指令后或手动按下启动按钮后，断开开关电源为电池组充电线路上的隔离开关，使开关电源不为电池组供电，电池组开始进行放电，在放电过程中当接收到相应单节电池的电压达到预设电压时或者电池组的端电压达到预设端电压时或者放电时间达到设定时间时或者根据电池组电流得到电池组容量达到预设放电容量时，则停止对电池组放电，转为用电网通过双向逆变器对电池组预充电，当预充电过程中电池组端电压达到预设电压时或者充电时间达到预设充电时间时，则控制隔离开关闭合，此时开关电源对电池组进行浮充；还用于在接收到停止放电指令后或手动按下停止按钮后，控制电池组停止放电；

所述放电是通过双向逆变器将电池组输出的直流电转化成交流电给电网；

服务器，用于接收从所有主机输出的数据进行记录，还用于对相应主机输入开始放电指令和停止放电指令。

优选地，每个主机，还用于采集电网电压；

在预充电过程中通过调节并网电压，来调节电池组电流，从而调节充电时间。

优选地，每个单体采集模块，还用于采集1个测量组中每节电池的极柱温度，依次通过对应接收模块和对应主机传送给服务器；还用于采集1个测量组中每节电池的内阻，依次通过对应接收模块和对应主机传送给服务器；

服务器，用于在接收到所述单节电池的极柱温度超过预设温度时，则说明对应单节电池出现了故障，进行告警；还用于将接收到的1个测量组内的所有单节电池的内阻和标准值进行比较，若某单节电池的内阻超过标准值，则说明对应单节电池出现故障，进行告警。

本发明的有益效果是：

本申请可有效解决了蓄电池组维护领域的上述问题。变电站中对蓄电池组(电池组)配备一个主机、一个接收模块和多个单体采集模块；可以通过主机上的启动按钮实现放电工作，还可以通过服务器控制每个变电站内的电池组放电，并且放电是通过双向逆变器将电池组输出的直流电转化成交流电给电网(通过逆变换流技术将电池释放的能量转换为电能消耗掉)，严格按照10小时率进行全自动化的恒流放电。所以采用本申请的监测系统控制蓄电池放电，不仅能控制蓄电池放出多少电，还实现自动化，节省人力。

本申请通过监测单体电池的指标，当测量组中有一个单体电池指标不符合要求，则停止对电池组放电或者说明该电池组损坏；另外，当电池组停止放电后，先利用双向逆变器将电网的交流电转换成直流电为电池组预充电，可以控制电网电压的方式，对电池组限流预充电，可以避免蓄电池长时间放电后，电池组端电压与母线电压压差过大，产生瞬间过大的充电电流而对蓄电池及充电机伤害，当预充到一定预设值后，再转为由开关电源为电池组浮充，而如果放电之后直接利用开关电源对电池组充电，电池组在长时间放电之后与通信电源母线间压差过大而出现大电流充电，使电池组与母线间的压差大。本申请在预充电时通过控制电网电压值，从而控制对电池组的预充电容量，当容量达到设定容量或者达到设定的压差，再恢复蓄电池与开关电源间等电位连接，有效规避直接用开关电源为电池组充电产生的大电流对电池组及整流器的冲击，从而达到保护蓄电池及整流器，延长其使用寿命的效果。

另外，本申请在放电过程中，通过二极管与常闭开关并联使用确保蓄电池组在通信电源出现母线失压时均可无缝切换为直流系统负载供电，彻底解决单组蓄电池因无备用电源而放电维护难的问题。

本申请的服务器可自动记录预充电、(核容)放电、母线失压过程中的组端电压、充放电电流、单体电压、单体温度、单体内阻以及该状态持续时间、该状态增加或者减少的容量等指标，并可自动生成放电报告、生成响应的曲线或者柱状图，全面实现蓄电池的远程自动核容以及实时监测，使蓄电池组的放电以及巡检工作可以大大简化，大大降低工作人员的劳动强度。

使用本申请使蓄电池组放电(核容)变得轻松、简单，能实现蓄电池组的科学、安全、高效、实时的监控维护。

附图说明

图1为单蓄电池单充通信电源的接线示意图，其中服务器包括后台服务器和蓄电池管理软件；

图2为主机的组网图；

图3为接收模块和单体采集模块的接线示意图，附图标记5为AT103温度传感器；

图4为主机的主面板图；

图5为核容启动原理图；

图6为对电池组进行在线浮充时的监控页面图；

图7为对电池组进行放电时的监控页面图；

图8为对电池组进行预充电时的监控页面图。

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。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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的蓄电池在线监测系统，所述系统包括主机3、单体采集模块1、接收模块2和服务器4；

将变电站电池组包括的多节电池分成多个测量组；

每个单体采集模块1，用于实时采集1个测量组内每节电池的电压，并传送给对应的接收模块2；

每个接收模块2，用于实时采集1个电池组的端电压和电流，并接收所有单体采集模块1输出的电压；

每个主机3，用于实时显示1个接收模块2输出的数据并将该数据传给服务器4，还用于接收开始放电指令后或手动按下启动按钮后，断开开关电源为电池组充电线路上的隔离开关，使开关电源不为电池组供电，电池组开始进行放电，在放电过程中当接收到相应单节电池的电压达到预设电压时或者电池组的端电压达到预设端电压时或者放电时间达到设定时间时或者根据电池组电流得到电池组容量达到预设放电容量时，则停止对电池组放电，转为用电网通过双向逆变器对电池组预充电，当预充电过程中电池组端电压达到预设电压时或者充电时间达到预设充电时间时，则控制隔离开关闭合，此时开关电源对电池组进行浮充；还用于在接收到停止放电指令后或手动按下停止按钮后，控制电池组停止放电；

所述放电是通过双向逆变器将电池组输出的直流电转化成交流电给电网；

服务器4，用于接收从所有主机3输出的数据进行记录，还用于对相应主机3输入开始放电指令和停止放电指令。

本实施方式中，主机安装在变电站，主机上有人机界面，可以实时采集到接收模块输出的数据进行显示，并且主机上有启动和停止按键，按下启动按键启动充电和按下停止按键停止充电。服务器安装在局大楼的网管控制室，内部有软件，能看到多个主机的信息，可以同时控制多个主机。一个接收模块对应一个主机对应电池组。将电池组中的多节单体电池分成多个测试组，比如电池组为24节电池，将24节电池分成2个测试组，1个单体采集模块采集12节电池中的每节电池电压，所以这个变电站共采用2个单体采集模块就能采集24节电池的电压。

主机可实时在线监测每节单体电池的电压、极柱温度、内阻以及整组电池组端电压、充放电电流等参数，用服务器内的软件对所采集的数据信息进行处理，分析电池剩余容量，生成各种曲线及柱状图，轻松甄别落后单体，有效评估电池组性能，并为分析电池性能提供了科学的依据。接收模块自动对单体采集模块采集的电池数据进行收集，并通过RS485有线方式跟主机通信，主机则将获取到的电池数据直接通过有线网络上传至服务器，以此实现对蓄电池组的远程集中监控。服务器远程发送放电遥控指令，在放电条件符合的前提下，主机可一键实现电池组进行核容放电测试。

另外，在主机内隔离模块并联了单向二极管，当通信电源(开关电源)母线失压时，单向二极管由蓄电池向母线导通，无缝为通信电源相关负载供电。对于仅配备单组蓄电池的直流系统，建议放电深度不超过50％；电压不低于-48V，对于配备双电双充、双电单充的直流电源，则可以进行100％深度放电核容。因此实现蓄电池组远程放电，降低蓄电池维护人员的劳动强度，为蓄电池维护提供全面科学的管理手段。实现全自动放电。

通过服务器内软件可自动记录预充电、核容放电(核实蓄电池组的容量)、母线失压过程中的组端电压、充放电电流、单体电压、单体温度、单体内阻以及该状态持续时间、该状态增加或者减少的容量等指标，并可自动生成放电报告、生成响应的曲线或者柱状图，全面实现蓄电池的远程自动核容以及实时监测，使蓄电池组的放电以及巡检工作可以大大简化，大大降低工作人员的劳动强度。

本申请适用于变电站的-48V通信电源。变电站中的通信电源有的一套通信电源配置两组蓄电池(即双电单充、双电双充)，有的是一套通信电源配置电池组(即单电单充)，图1展示了单蓄单充通信电源的接线接入本系统的接线示意图。

本系统主要由两大部分组成，一为与通信电源系统连接的远程充放电管理系统、单体采集模块、总接收模块这几种硬件设备结合构成系统蓄电池管理软件的下位机，二为实现远程监控的蓄电池管理平台软件(服务器内部的软件)，通过软件可以实现一键远程放电功能、蓄电池管理功能。通过硬件与软件两个部分紧密结合，实现在线自动检测通信电源的整流器输出电压、蓄电池组电压及电流、单体电池的电压、极柱温度、内阻数据，并向后台软件发出报警信息并在远程充电管理系统本地记录告警信息。

为了保证放电过程的安全性，系统制定了严格的放电流程规范，并且保证遵循电力系统通信电源的安全操作规范，放电前进行系统自检，检查是否符合放电条件，出现任何异常都将马上终止核容并在系统记录终止原因。如在核容放电过程，系统检测到某个单体电池温度异常、单体电压过低、电池组电压过低、系统各组件之间通信异常、母线失压、放电时间到、放电容量到等，任意条件满足立刻停止放电。通过系统实时在线监测放电过程，相比依靠人工观察、逐个排查，它能更加高效、及时地发现问题，降低了事故发生的机率，提高了维护的安全性。

远程充放电管理系统遵循电力系统的安全操作规范，保证放电过程中出现母线失压时，蓄电池无缝为负载供电。在远程充放电管理系统发生故障的情况下，也可自动恢复直流系统接入本系统之前的接线方式，多重保障电力直流系统的安全性。

蓄电池单体采集模块连接在每个蓄电池单体的上，可以实时采集蓄电池单体的电压、单体极柱的温度、内阻。总接收模块则负责采集蓄电池组端电压，并为单体采集模块供电。远程充放电管理系统作为主机，控制总接收模块及处理其收集回来的数据，并将实时采集的组端电压、电池充放电电流、单体电压、单体温度、单体内阻等相关指标通过局域网络上送至后台软件(服务器内软件)。

服务器内软件有以下所列功能：

(1)在线监测功能

后台软件-蓄电池远程放电管理系统(以下简称“后台软件”)需能够以数据、柱状图、曲线等多种形式，展现蓄电池工作状态、电池组端电压、电池组充放电电流、通信电源母线电压、各单体电池电压、单体温度、单体内阻、核容设备内部温度、电网电压、电网电流、电网频率、逆变电压、逆变电流等指标的值。

(2)电源、电池故障预警功能

后台软件检测到通信电源母线失压、蓄电池组端电压、单体电池电压、核容设备的内部温度参数异常(过高时)，通过告警的方式在监控端进行提示及记录。

(3)静默式远程在线核容放电测试功能

后台软件可以对站点蓄电池进行远程在线容量测试的功能，即通过后台软件下发指令，配置放电配置使蓄电池按0.1C₁₀国际标准进行在线放电，以多重放电配置参数为条件，其中任一参数达到阈值自动停止放电。系统准确记录放电时长、放电容量、单体电压、单体温度变化情况，并自动生成放电报告。通过上述功能，应能实现无需维护人员在站点值守即可进行蓄电池放电核容测试。

(4)在线充电监测功能

后台软件能够对放电结束后电池的充电全程进行监测，并以曲线、图表等多种形式显示充电过程的充电电流、电池组组端电压、各单体电压、单体温度、电池容量的变化情况。

(5)放电测试报告自动生成功能

后台软件具备核容放电测试报告自动生成及导出功能，即能够对电池放电过程监测过程的数据通过柱状图、变化曲线、数值分析表等多种形式汇总生成蓄电池充放电测试报告，并可EXCEL格式进行导出。

(6)运行监控功能

后台软件通过曲线、柱状图、表格等多种形式，显示和查看各站点设备、蓄电池组的实时和历史运行信息，且查询内容可支持报表导出功能。

(7)蓄电池整组及单体性能可回溯可视化展现功能

后台软件可对各节单体电池加装系统设备后的电池电压变化趋势进行全程记录，从而全面消除蓄电池在两次核容测试间隔的盲区，实现蓄电池全生命周期精细化管理。

(8)报警服务功能

后台软件记录了蓄电池的电压超限报警、温度超限报警等，并在后台软件界面通过弹出框报警、实时报警、历史报警方式来查询，需要同时以邮件(可选)、短信(可选)、声光、软件界面、系统接口推送进行报警，并可实现按不同级别报警的功能。

(9)用户管理功能

后台软件提供了角色组管理策略，不同用户需具有不同的操作权限，合法的用户可以登陆本地系统进行相应权限的操作。

(10)日志服务功能

后台软件可记录系统运行过程中的历史事件，包括设备控制事件和用户操作事件等。

(11)系统后台软件架构

软件架构采用B/S架构。

(12)后台软件的跨平台性和可移植性要求

后台软件需具备跨平台性和可移植性，支持windows主流操作系统平台。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，每个主机3，还用于采集电网电压；

在预充电过程中通过调节并网电压，来调节电池组电流，从而调节充电时间。本实施方式中，图6为对电池组进行在线浮充的页面，浮充是指整流器(整流器是开关电源中的一个元件，作用是将交流变直流)，输出的直流电通过电池组、隔离开关流到负载，为负载供电，电路中设置一个二极管作用是防止浮充时，电流流入双向逆变器；

图7为电池组放电时显示的数据页面，从图中能够看出，电池组放电时，打开隔离开关，此时整流器不向电池组提供电流，此时电池组通过双向逆变器向电网中放电。图8为电池组预充电的图，从图中可看到，此时利用电网中的电为电池组充电。从图7和图8中，可以看到预充电过程中的电网电压是229.2V，核容放电过程中的电网电压是235.9V，所以在预充电过程中通过调节电网电压，来调节对相应电池组充电的电流，使得在我们想要完成的充电时间，完成对电池组的充电过程。所以，不但能实时了解电池组的数据，还能控制充电和放电的时间。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，每个单体采集模块1，还用于采集1个测量组中每节电池的极柱温度，依次通过对应接收模块2和对应主机3传送给服务器4；还用于采集1个测量组中每节电池的内阻，依次通过对应接收模块2和对应主机3传送给服务器4；

服务器4，用于在接收到所述单节电池的极柱温度超过预设温度时，则说明对应单节电池出现了故障，进行告警；还用于将接收到的1个测量组内的所有单节电池的内阻和标准值进行比较，若某单节电池的内阻超过标准值，则说明对应单节电池出现故障，进行告警。

本实施方式中，在本系统中，蓄电池检测是通过单体采集模块以及接收模块实现，提供给主机处理。在电池柜，接收模块、单体采集模块的接线示意如图3所示。

单体采集模块采用先进电路实现采集，精度高、抗干扰能力强。使用直流放电法测试单体电池的内阻，重复性精度在±5％以内。每个单体采集模块可采集12个单体以内的电压、温度、内阻。

单体采集模块实现了实时采集单体电池的电压、温度指标，定期采集单体内阻(注意：内阻测试只有在线浮充状态下，并且电池充放电流小于5A的情况才可以测量，在放电或者预充状态下不可测试，建议半个月以上测量一次)；单体采集模块通过RS485方式与接收模块进行通信。

接收模块可以实现实时采集电池组端电压、电池组充放电电流(本款产品不需要接)、环境温度，采用RS485有线通信方式将电池组组端电压、总电流(充放电电流)、单体采集模块采集到的电压、极柱温度、内阻值，通过RS485总线将上述数据上送至主机。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，每个接收模块2，还用于采集开关电源为负载供电的母线电压，当相应电池组放电过程中检测到母线电压失压时，停止对电池组放电，使用电池组为负载供电。

本实施方式中，本系统的放电方式是将电池放电释放的能量逆变成交流并入电网，实现0.1C恒流放电，不受限与直流系统的负载电流大小，比BOOST升压放电应用更广、更科学。每组电池配置一套本产品，同一通信局(站)不同组电池不能同时核容放电测试，每次只能对一组电池进行核容放电测试。

图4为主机的主面板图，表1为主面板接口功能对应列表，表2为背面板接口功能对应列表；

表1主面板接口功能对应列表

表2背面板接口功能对应列表：

核容(电池放电)启动条件和核容停止条件：核容启动过程中需要满足全部核容启动条件才允许进行下一步操作，其中任一条件不满足系统将终止核容启动操作，并上报核容终止原因。系统正在核容过程中触发核容停止条件，系统将终止核容，自动转预充电。若触发市电中断、设备故障等异常条件时系统将终止充放电，直接恢复蓄电池在线状态。

表3核容启动和终止条件：

序号	核容启动条件	核容停止条件
			1	电池组未脱离直流系统	核容容量/时间到
2	电池组处于浮充状态	单体电压低
			3	非内阻测试期间	总电压低
4	设备无故障	单体温度高
			5		市电中断
6		设备故障
			7		后台通信中断
8		用户远程停止
			9		用户本地停止

图5中系统核容启动过程简明如下：

状态切换1：系统收到核容启动命令后，若蓄电池或系统不具备核容启动条件，将应答核容启动失败，并携带失败原因信息；

状态切换2：系统收到核容启动命令并应答启动成功后，将执行在线二极管检测操作，若检测结果为在线二极管故障则终止核容启动并报故障信息。在线二极管检测为正常后将执行常闭开关断开操作(蓄电池离线)；

状态切换3：若核容放电停止条件被触发，系统将停止放电并自动转预充电，充电电压不应高于整流器电压，充电电流建议不高于0.1C；

状态切换4：当(预充电电流≤0.1充电电流限流值或者预充电流<5A)且压差≤1V时，可认为预充电结束转浮充(常闭开关闭合使蓄电池组恢复在线)。

主机的功能：

显示功能：

1、在非核容状态时显示屏上的监控页面显示以下信息：

(1)系统主机通信电源母线输入端电压、电池组输入端电压；

(2)被测电池组端电压、充放电电流；

(3)每节单体电压、单体内阻、单体极柱温度；

2、在历史数据页面显示电池组充放电历史数据对应的曲线以及柱状图

3、在核容状态时显示屏上的放电页面显示以下信息(监控也同步显示显示相关信息)：

(1)系统主机通信电源母线输入端电压、电池组输入端电压；

(2)被测电池组端电压、充放电电流；

(3)已放电测试时间；

(4)已放容量；

(5)每节单体电压、极柱温度。

数据存储功能：主机支持核容放电过程数据记录与存储。存储核容放电次数不少于10次，每次记录可存储数据不少于2000条。

控制功能：

(1)主机支持蓄电池组在线放电后自动转预充电，当(预充电电流≤0.1充电电流限流值或者预充电流<5A)且压差≤1V时转浮充；

(2)在设备额定的充放电电流值范围内，能根据设定的电流值大小进行充放电；

(3)在充放电过程中超过设定的门限阀值应自动执行停止放电/停止充电；

(4)在核容过程中，遇到停止核容的条件满足，能自动停止核容转预充，预充电完成再转恢复电池组与通信电源等电位连接，并在放电记录中给出停止放电原因(备注：如果市电恢复，则不继续放电)；

(5)在核容过程中，遇到系统故障、电源母线电压低于阈值(默认值为51.5V,可配置)，设备直接将蓄电池组恢复系统等电位连接，并在放电记录中给出停止核容放电原因(备注：如果电压母线电压恢复，则不继续放电)；

(6)支持定期自动测试内阻，测试间隔周期可设置(本地设置)。

(7)电源母线失压无缝为负载供电功能。

系统通过二极管及常闭开关实现断电保护功能，即在放电过程中一旦遇到母线失压时，蓄电池依然可以无缝隙对站点直流负载进行供电，规避直流负载在母线失压时无供电的风险。

现场人工管理功能：

(1)主机支持本地对放电参数、网络连接参数、电池组配置等进行设置及保存；

(2)主机支持本地手动启动核容测试；

(3)主机支持本地手动启动内阻测试；

(4)主机支持本地参数的查看：单节电压、电池极柱温度、内阻、组端电压、充放电电流、电网电流、电网电压、电网频率等数据。

保护和故障管理：

(1)主机实现通信电源母线输入过压保护，提示告警信息并禁止启动核容测试；

(2)主机实现电池组输入欠压保护，提示告警信息并禁止启动核容测试；

(3)主机实现设备内部过温保护，核容过程中若异常终止，提示相应告警信息；

(4)主机实现硬件失效保护，提示告警信息并禁止启动放电测试，蓄电池组不离线；

(5)主机实现软件失效保护，提示告警信息并禁止启动放电测试，蓄电池组不离线；

(6)电源母线失压保护，提示告警信息并禁止启动放电测试，蓄电池组不离线。

通信功能：

(1)具备光电隔离的RS485通信接口，可以实现主机与总接收模块、单体采集模块通信，两者间通信异常及时告警，上报后台软件；

(2)数据上行接口支持RS485及以太网口等通信端口，实现设备与上位机的联机，以及数据通信，参数设置，操作控制等；

蓄电池组保持全在线后备功能：

任何时候、任何情况下，包括充放电测试过程中、充放电过程母线失压、正常监测工作过程中母线失压、主机自身工作电源故障关机、充放电测试过程中工作电源故障关机等都保证蓄电池组对实际负载不间断供电。

“四遥”功能：系统具备遥信功能、遥测功能、遥调功能、遥控功能。

程序升级功能：支持本地及远程升级设备程序。

远程故障诊断功能：(1)支持远程查看设备内部的工作参数、工作状态、是否存在告警等；(2)支持远程对电池组各种故障进行诊断。

全在线核容测试功能：

(1)全在线放充电功能：设备对被测蓄电池组放电的同时保持与直流系统的实时在线连接状态；放电结束后，自动启动在线充电功能，预充电结束后，自动恢复与直流系统等电位连接状态，无需人员干预。

(2)放电功能：设备通过逆变并网实现对电池组放电，以达到电池组节能放电目的；

(3)电池组端电压下限停机功能：设置一定组端电压阈值，放电到该数值时自动停止放电测试并显示停止原因为组端电压下限到的原因；

(4)电池单体电压下限停机功能：设置一定单体电压阈值，放电到该数值时自动停止放电测试并显示停机原因为单体电压下限到的原因；

(5)到达预设容量停机功能：设置一定预放容量阈值，放电到该数值时自动停止放电测试并显示停机原因为放电容量到达的原因；

(6)到达预设时间停机功能：设置一定测试时间，放电到该时间时自动停止放电测试并显示停机原因为放电时间到达的原因；

(7)到达预设单体极柱温度阈值停机功能：设置一定单体电池温度阈值，放电到该数值时自动停止放电测试并显示停机原因为单体温度过高的原因；

(8)电源母线电压失压或者交流市电停机功能：放电测试过程中遇到母线失压(整流模块无输出或者市电停电)，自动停止放电测试，立即将被测电池组恢复与系统等电位连接状态，并显示停机原因均为电网停电的原因。

在线充电功能：

(1)设备在线核容放电结束后，自动将被测电池组静置30秒～1分钟，同时保持其在线后备状态，然后自动启动在线预充电功能；

(2)设备在预充电结束后，自动将被测电池组恢复与直流系统等电位连接状态，无需人员干预；

(3)设备的预充电电流大小可通过测试参数进行设置；

(4)设备在预充电过程为先恒流充电，后恒压充电。

在线电池电压、电流监测功能：

(1)系统能在线监测蓄电池组的工作状态、电源母线电压、组端电压、充放电电流等。

(2)蓄电池组的工作状态、组端电压、电流等数据能在本机显示屏上显示，同时能实时上传后台软件。

在线电池单体电压、内阻、极柱温度测量功能：

(1)设备通过RS485总线与总接收模块收交互，由总接收模块收集来自单体采集模块的单体电压、内阻、极柱温度等数据。

(2)获取到的单体电压、内阻、极柱温度等数据在本机显示屏上显示，同时能实时上传后台软件。

后台通信接口：(1)与后台通信接口为RJ45。(2)与后台通信状态可在显示屏的系统状态提示。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，服务器4，用于实时接收从所有主机3输出的数据进行记录，记录数据包括：单节电池的电压、单节电池的内阻、单节电池的极柱温度、电池组的端电压和电池组的电流。

本实施方式中，

主机的操作说明：

1、在主机端一键启动放电：(1)确保在主机开机的情况，并且保证各单体采集模块及总接收模块工作状态正常的前提下进行下面的操作。

(2)到主机显示屏中界面中的“配置”->“放电--配置”页面对放电参数进行设置。

(3)在放电页面中，点击“启动”按钮即可开始放电。

(4)如在放电过程中，需要手动停止放电，则点击“停止”按钮手动取消放电任务。

2、实时查看放电数据：在主机显示屏的“监控”页面，包含单体电压、内阻、温度、超时界面；监测单体电池上述指标的界面。电池组各个单体电池电压都在该界面显示。单体数据，包含所有单体电池电压、单体极柱温度、单体内阻实时数据，以及这三个指标中的最大、最小值。

3、查看放电历史数据：在主机的显示屏的“数据”页面，可以查看历史核容放电、充电数据，包括组端电压曲线、总电流曲线、温度曲线、单体电压条形图、单体容量条形图、详细数据。

4、监控数据查询：监控界面可以实时查看电池组(预充/放电状态)单体电池的电压、内阻、温度、超时信息以及实时告警和历史告警。

5、配置参数设置：可以在主机的显示屏上进行充放电等参数设置。

6、放电结束自动转预充电。

服务器内软件的主界面包括以下几个模块：首页、设备监控、设备管理、数据统计、基础设置模块。首页主要显示相关设备状态统计及电池组的告警信息及地理位置。设备监控主要是对远程设备的各种状态进行监控管理，可以对设备进行各种遥控操作。设备管理可以对系统参数进行设置。数据统计，主要对相关参数及当前停电站点进行统计。基础设置模块可以对报警策略进行配置，当设备触发报警阈值时，根据报警策略进行告警；也可以进行角色配置、用户配置、区域配置、权限配置。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，服务器4，还用于对记录的数据生成图表。

具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式六所述的蓄电池在线监测系统进一步限定，在本实施方式中，图表包括电池组的端电压曲线图、电池组电流曲线图、单节电池的极柱温度曲线图和测量组的电压曲线图。

本实施方式中，服务器内有蓄电池远程放电管理软件，蓄电池远程放电管理软件是本系统的后台软件，该软件基于B/S模式，管理员只要通过网页即可访问登录，可实现一键进行充放电控制，可存储监控数据指标并形成图表进行数据分析，可对蓄电池健康情况智能判断，及时甄别落后单体。

蓄电池远程放电管理软件的功能：

在线监测功能：蓄电池远程放电管理软件可实时监测每节蓄电池的母线电压、电池组总电压、电池组充放电电流、单体电池电压、温度、内阻等参数，使维护管理人员可实时查看蓄电池相上述指标，并计算出单体电压、单体温度、单体内阻的最大值、最小值，高效查询存在异常数据的单体，全面掌握蓄电池的状况，可对蓄电池进行远程控制放电、充电，可设置定期放电，以降低维护成本、降低故障率。

在放电页面，可以通过点击“启动放电”按钮，在弹出的放电参数配置表中，根据现场实际的电池组配置，修改放电配置参数，实现一键远程启动核容放电。点击“取消放电”按钮，可随时人工终止核容。在放电页面中，可以查看实时的放电曲线及相关放电状态下电电池组电压、放电电流、单体电压、单体问题数据以及相关图表。

强大的数据分析功能：蓄电池远程放电管理软件还具备强大的数据分析功能，可存储相关蓄电池远程运行数据，生成总电压曲线图、电流曲线图、单体电压条形图、单体电压曲线图、设备温度曲线，通过相关曲线对电池状况进行分析；可打印蓄电池相关数据，并可以EXCEL格式导出。

实时报警功能：可对电压过高、电压过低、截止电压、温度过高等异常情况实时报警提示，使管理员可在“报警历史”页面快速查询该设备最新的报警内容，方便查明故障具体原因，更有效地保护蓄电池组安全。相关报警的内容可通过短信、邮件、电话、系统页面弹出等多种渠道传递给维护人员，协助维护人员及时处理，避免事故的发生，大大地提高供电系统的安全性和可靠性。

轻松甄别落后单体：在线甄别电池组落后单体，对放电过程中落后的单体标红显示，提醒维护人员进行维护，降低因个别蓄电池劣化而造成整组蓄电池损坏的可能性，从而延长蓄电池的使用寿命、保障蓄电池组的长期正常运行。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (7)

1.蓄电池在线监测系统，其特征在于，所述系统包括主机(3)、单体采集模块(1)、接收模块(2)和服务器(4)；

将变电站电池组包括的多节电池分成多个测量组；

每个单体采集模块(1)，用于实时采集1个测量组内每节电池的电压，并传送给对应的接收模块(2)；

每个接收模块(2)，用于实时采集1个电池组的端电压和电流，并接收所有单体采集模块(1)输出的电压；

每个主机(3)，用于实时显示1个接收模块(2)输出的数据并将该数据传给服务器(4)，还用于接收开始放电指令后或手动按下启动按钮后，断开开关电源为电池组充电线路上的隔离开关，使开关电源不为电池组供电，电池组开始进行放电，在放电过程中当接收到相应单节电池的电压达到预设电压时或者电池组的端电压达到预设端电压时或者放电时间达到设定时间时或者根据电池组电流得到电池组容量达到预设放电容量时，则停止对电池组放电，转为用电网通过双向逆变器对电池组预充电，当预充电过程中电池组端电压达到预设电压时或者充电时间达到预设充电时间时，则控制隔离开关闭合，此时开关电源对电池组进行浮充；还用于在接收到停止放电指令后或手动按下停止按钮后，控制电池组停止放电；

所述放电是通过双向逆变器将电池组输出的直流电转化成交流电给电网；

服务器(4)，用于接收从所有主机(3)输出的数据进行记录，还用于对相应主机(3)输入开始放电指令和停止放电指令。

2.根据权利要求1所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，每个主机(3)，还用于采集电网电压；

在预充电过程中通过调节并网电压，来调节电池组电流，从而调节充电时间。

3.根据权利要求1所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，每个单体采集模块(1)，还用于采集1个测量组中每节电池的极柱温度，依次通过对应接收模块(2)和对应主机(3)传送给服务器(4)；还用于采集1个测量组中每节电池的内阻，依次通过对应接收模块(2)和对应主机(3)传送给服务器(4)；

服务器(4)，用于在接收到所述单节电池的极柱温度超过预设温度时，则说明对应单节电池出现了故障，进行告警；还用于将接收到的1个测量组内的所有单节电池的内阻和标准值进行比较，若某单节电池的内阻超过标准值，则说明对应单节电池出现故障，进行告警。

4.根据权利要求1所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，每个接收模块(2)，还用于采集开关电源为负载供电的母线电压，当相应电池组放电过程中检测到母线电压失压时，停止对电池组放电，使用电池组为负载供电。

5.根据权利要求2所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，服务器(4)，用于实时接收从所有主机(3)输出的数据进行记录，记录数据包括：单节电池的电压、单节电池的内阻、单节电池的极柱温度、电池组的端电压和电池组的电流。

6.根据权利要求5所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，服务器(4)，还用于对记录的数据生成图表。

7.根据权利要求6所述的蓄电池在线监测系统，其特征在于，图表包括电池组的端电压曲线图、电池组电流曲线图、单节电池的极柱温度曲线图和测量组的电压曲线图。

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