CN201444191U - 直流电源在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种远程自动监控系统，具体是一种直流电源在线监测系统，其特征是，包括蓄电池监测终端、开关电源监控终端、绝缘监测终端、温度监测终端和环境监控终端，并分别与智能设备信息采集终端以RS232或RJ45连接。本实用新型实时监测变电站直流系统的各项指标，使维护人员及时掌握各变电站的运行情况，及早发现异常情况，把事故消灭在萌芽状态。遇到充电机故障、直流接地、环境温度过高、火灾和漏水、设备异常等紧急意外情况，能够及时记录、查询和自动快速报警。

Description

直流电源在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及一种远程自动监控系统，具体是一种直流电源在线监测系统。

背景技术

目前，电网调度自动化已经非常成熟完善，越来越多的变电站实现了无人值守。但人员撤离后，变电站的安全运行变得异常重要，对于安全监视的需求越来越强烈。虽然电网调度自动化系统涵盖了部分直流电源系统的信息，但大部分直流设备运行状况不能完全掌握。例如：蓄电池的运行状态并没有列入调度自动化系统中。蓄电池作为直流系统的最后一道保护屏障，其重要性不言而喻。但由于蓄电池正常处于浮充电状态，传统测量电压的方法很难确认蓄电池的好坏。一旦发生事故，而蓄电池又不能正常供电，其后果非常严重。再如蓄电池的运行环境对其性能影响很大，但无人值班变电站又无法远程启动调温设备，如空调、风机等。

调度自动化系统只监视了少量直流信息，不能全面地反映直流系统的运行状况。特别是当直流系统刚刚出现运行异常时，调度自动化系统并不知道，直到长期运行发展为故障时才上报调度，此时，事故已经扩大。如果在开始出现异常时就发现并及时处理，就可以避免事故的发生。

根据相关资料现阶段直流电源设备的运行仍存在不少问题，主要是充电设备和蓄电池。因此，对直流系统进行全面的实时远程监测非常必要。变电站在运行过程中，必须建立一个安全的直流系统运行环境，对变电站各种直流设备的运行状态及影响变电站安全运行的因素实现在线监测，使变电站直流系统实现″可控″、″在控″。

发明内容

本实用新型提供一种直流电源在线监测系统，目的是为了保障变电站的安全正常运行，实时监测变电站直流系统的各项指标，使维护人员及时掌握各变电站的运行情况，及早发现异常情况，把事故消灭在萌芽状态。遇到充电机故障、直流接地、环境温度过高、火灾和漏水、设备异常等紧急意外情况，能够及时记录、查询和自动快速报警。它主要采用计算机、通信、网络、四遥(遥测、遥信、遥控、遥视)技术，构成一个一体化的网络监控系统，可以在计算机屏幕上看到监控点的图形，了解监控点的信息，提高变电站的可靠运行能力，提高维护效率，降低维护成本和劳动强度。

本实用新型具体采用如下技术方案：

一种直流电源在线监测系统，其特征是，包括蓄电池监测终端、开关电源监控终端、绝缘监测终端、温度监测终端和环境监控终端，并分别与智能设备信息采集终端以RS232或RJ45连接。

所述蓄电池监测终端包括通信单元一个、电压采集单元若干、负载单元一个、温度采集单元一个，各单元之间采用RS485总线连接。

所述温度采集单元包括通信电路、CPU及控制电路、测量总线控制电路、测量总线、温度传感器，CPU及控制电路，控制测量总线；启动温度测量，并读出测量的数据，CPU依次从#1传感器、#2传感器、#3传感器，直到#n传感器，将数据读出后，通过通信电路把测量的温度数据发送到通信单元。

所述环境监控终端由CPU电路、时钟及逻辑电路、通信电路、模拟量调理电路、开关量调理电路、控制量输出电路构成，温度、湿度传感器的输出信号接入模拟量调理电路，经过A/D转换，由CPU将数据读取；门磁、红外传感器的输出信号接入到开关量调理电路，由CPU读取状态；空调、风机控制输出信号由控制量输出电路引出，提供干接点信号。

本实用新型具有如下功能：

1.蓄电池在线监测：

a.电压采集功能：装置可以采集蓄电池的单体电压，通过计算可以获得蓄电池组压。通过软件比较判断是否出现过压或欠压情况，及时告警。

b.电流采集功能：装置可以通过安装在蓄电池母线上的传感器采集充电电流和放电电流。

c.在线测量单体蓄电池的内阻功能：装置可以定期自动测量内阻并经过分析找出失效电池，测量过程无需人工干预。蓄电池由于内在的性能变化造成容量衰退时，其内阻也逐渐变大，增大到一定值时可判断为电池失效。

d.温度测量功能：装置可以测量环境温度、蓄电池单体温度，当监测到温度超过设定的限值时立即告警。

e.通信功能：监控装置通过网络通道同监控中心相联，也可以通过RS232接口与其它系统相连。

f.报警功能：当监测的温度、电流、电压、内阻等参数超过设定的报警限值时，装置立即启动发送过程，将告警信息发送到监控中心。监控中心会以不同的方式发出报警，包括网络报警客户端、短信等，并显示发生报警点的位置及记录发生报警的时间，及时准确指导检修和故障查找工作。

2开关电源监测

开关电源监测终端一般由开关电源厂家配套，作为一个智能设备可以通过本系统的智能设备信息采集终端接入到系统，通过协议解析将监控数据取出。开关电源监控终端的监控内容包括：

(1)遥信内容：直流母线电压过高或过低、直流母线接地、充电装置故障、直流绝缘监测装置故障，蓄电池熔断器熔断、断路器脱扣、交流电源电压异常等。

(2)遥测内容：直流母线电压及电流值、蓄电池组端电压值、蓄电池分组或单体蓄电池电压、充放电电流值等参数。

(3)遥控内容：直流电源充电装置的开机、停机、运行方式切换等。

高频开关电源监控终端一般由开关电源厂家提供，可以通过RS232接口接入本系统。

3绝缘监察

绝缘监察终端一般由开关电源厂家配套，作为一个智能设备可以通过本系统的智能设备信息采集终端接入到系统，通过协议解析将监控数据取出。绝缘监测终端主要监视正负母线对地电压、正负母线对地电阻，各支路对地电阻。

4设备温度监测

设备温度监测主要是指监测蓄电池的单体温度，预防蓄电池热失控现象的发生。

5环境监控

环境监控终端主要完成蓄电池室的温度、湿度、浸水、烟雾等监测，必要时可以定时或远程开启空调或风机。

本实用新型的优点是：

1)将直流电源系统的监控信息纳入到统一的系统内，实现统一管理，包括高频开关电源、蓄电池、绝缘监察、设备温度、环境监控等监控信息。

2)通过系统的监测分析功能，掌握直流系统的工作状态，做到有的放矢，减轻维护人员的工作强度，提高工作效率。

3)将变电站直流系统的维护由“定期检修”转变为“状态检修”。

4)系统可生成各种报表，帮助维护人员建立健全直流系统维护管理文档。

5)蓄电池内阻测量采用瞬间直流电流放电法，避免了交流注入法测量带来的附加激励信号对直流系统可能造成的影响。

6)监控装置安装不需要更改原直流系统的接线，避免了系统改造引入的安全隐患。

7)系统可以实时在线监测各个参数，不影响原直流系统的正常运行，不改变原直流系统的工作方式。

8)通过测量蓄电池的单体温度，有效预防蓄电池热失控现象的发生。

附图说明

图1是本实用新型功能框图；

图2是本实用新型系统连接示意图；

图3是本实用新型蓄电池监测终端系统框图；

图4是温度采集单元框图；

图5是环境监控终端框图。

具体实施方式

如图1所示，本系统包括三部分，一是监控中心，二是传输网络，三是现场设备。监控中心设有数据服务器、浏览终端、网络短信服务器等，主要负责接收各监控点的数据，并实现数据的存储、分析、判断、告警等功能，以不同的方式提醒相关工作人员蓄电池的工作情况。传输网络采用系统内局域网，主要完成数据的传输功能。

终端设备负责现场数据的采集，包括以下或部分终端：开关电源监控终端、蓄电池在线监测终端、绝缘监测终端、环境温度监控终端、设备温度监测终端等。

高频开关电源监控终端主要监测以下内容：

(1)遥信内容：直流母线电压过高或过低、直流母线接地、充电装置故障、直流绝缘监测装置故障，蓄电池熔断器熔断、断路器脱扣、交流电源电压异常等。

(2)遥测内容：直流母线电压及电流值、蓄电池组端电压值、蓄电池分组或单体蓄电池电压、充放电电流值等参数。

(3)遥控内容：直流电源充电装置的开机、停机、运行方式切换等。高频开关电源监控终端一般由开关电源厂家提供，可以通过RS232接口接入本系统。

绝缘监测终端主要监视正负母线对地电压、正负母线对地电阻，各支路对地电阻。绝缘监测终端一般由直流电源厂家配套，可以通过RS232接口接入本系统。

环境监控终端主要完成蓄电池室的温度、湿度、浸水、烟雾等监测，必要时可以定时或远程开启空调或风机。

设备温度监测终端主要完成蓄电池单体温度的监测。

如图2所示，智能设备信息采集终端1-1提供若干RS232接口和若干RJ45网络接口。蓄电池监测终端1-2、开关电源监控终端1-3、绝缘监测终端1-4、温度监测终端1-5和环境监控终端1-6均是智能设备，都有独立的CPU。这些智能设备可以提供RS232接口或RJ45网络接口。提供网络接口的智能设备可以直接接入智能设备信息采集终端1-1的网络口，通过网络直接与监控中心建立连接。提供R5232接口的智能设备，可以接入智能设备信息采集终端1-1的RS232端口，通过透明传输协议转换为网络接口与监控中心建立连接。

如图3所示，蓄电池在线监测终端包括通信单元2-1一个、电压采集单元2-3若干、负载单元2-2一个。各单元之间通过RS485总线连接起来。通信单元2-1是整套装置的核心控制单元，负责系统的管理调度、与上位机系统的通信以及与其它单元的通信工作。与上位机通信可以采用网络方式，采用TCP/IP协议传输数据。与其它单元通信采用RS485方式，通信单元作为主呼叫设备可以选择与任意单元进行通信。另外，通信单元2-1还负责系统的分析判断、告警处理、数据存储、协议转发等工作。电压采集单元2-3负责采集某些序号连续的电池电压，并在内阻测量时接受通信单元的调度，测量蓄电池的放电电压和恢复电压。负载单元2-2负责在内阻测试时提供放电负载，并测量放电电流。通信单元2-1收集各单元的数据，根据R＝ΔV/I计算出蓄电池的内阻，其中，R为蓄电池内阻，ΔV为蓄电池恢复电压与放电电压的差值，I为负载单元提供的放电电流。

如图4所示，3-1是通信电路，3-2是CPU及控制电路，3-3是测量总线控制电路，3-4是测量总线，3-5是温度传感器。CPU3-2控制测量总线3-3，启动温度测量，并读出测量的数据。CPU3-2依次从#1传感器、#2传感器、#3传感器，直到#n传感器，将数据读出后，通过通信电路把测量的温度数据发送到通信单元。

如图5所示，4-1是CPU电路，4-2是时钟及逻辑电路，4-3是通信电路，4-4是模拟量调理电路，4-5是开关量调理电路，4-6是控制量输出电路。温度、湿度等传感器的输出信号接入到模拟量调理电路4-4，经过A/D转换，由CPU4-1将数据读取。门磁、红外等传感器的输出信号接入到开关量调理电路4-5，由CPU4-1读取状态。空调、风机等控制输出信号由控制量输出电路4-6引出，提供干接点信号。

Claims (4)

1.一种直流电源在线监测系统，其特征是，包括蓄电池监测终端、开关电源监控终端、绝缘监测终端、温度监测终端和环境监控终端，并分别与智能设备信息采集终端以RS232或RJ45连接。

2.根据权利要求1所述的直流电源在线监测系统，其特征是，所述蓄电池监测终端包括通信单元一个、电压采集单元若干、负载单元一个、温度采集单元一个，各单元之间采用RS485总线连接。

3.根据权利要求2所述的直流电源在线监测系统，其特征是，所述温度采集单元包括通信电路、CPU及控制电路、测量总线控制电路、测量总线、温度传感器，CPU及控制电路，控制测量总线；启动温度测量，并读出测量的数据，CPU依次从#1传感器、#2传感器、#3传感器，直到#n传感器，将数据读出后，通过通信电路把测量的温度数据发送到通信单元。

4.根据权利要求1所述的直流电源在线监测系统，其特征是，所述环境监控终端由CPU电路、时钟及逻辑电路、通信电路、模拟量调理电路、开关量调理电路、控制量输出电路构成，温度、湿度传感器的输出信号接入模拟量调理电路，经过A/D转换，由CPU将数据读取；门磁、红外传感器的输出信号接入到开关量调理电路，由CPU读取状态；空调、风机控制输出信号由控制量输出电路引出，提供干接点信号。

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