CN201749908U

CN201749908U - 蓄电池远程维护系统

Info

Publication number: CN201749908U
Application number: CN2009202906797U
Authority: CN
Inventors: 张万征; 马伟; 刘延华; 刘国永
Original assignee: ZIBO ZHIYANG ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: ZIBO ZHIYANG ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2019-12-23

Abstract

本实用新型涉及一种远程自动监控系统，特别是一种蓄电池远程维护系统，其特征是，所述远程维护系统由监控中心和终端设备两部分构成，所述监控中心包括数据服务器、前置工作站、浏览终端、网络短信服务器；所述终端设备包括通信单元、电压采集单元、内阻单元、放电单元。本实用新型的系统可以对变电站直流系统的蓄电池组进行远程监测和远程维护，使用户能随时了解蓄电池的状况，并在必要时对蓄电池进行远程放电维护。

Description

蓄电池远程维护系统

技术领域

本实用新型涉及一种远程自动监控系统，特别是一种蓄电池远程维护系统。

背景技术

变电站直流电源系统以蓄电池作为电源系统停电时的备用电源，蓄电池作为电源系统的最后一道保障，如果蓄电池失效，那么整个变电站将会失电。随着社会经济的发展，人们对变电站的可靠、稳定、安全运行提出了更高的要求，蓄电池本身运行的可靠性和稳定性也得到了越来越高的关注。然而从上世纪80年代使用的阀控式铅酸蓄电池开始，20多年来，人们一直被阀控电池的可靠性问题所困扰，往往是市电发生故障了，系统电源也跟着就没了，或者只能维持很短的时间。因此对蓄电池的监测和维护成为了保障蓄电池可靠稳定运行的重要手段。

衡量蓄电池性能优劣最重要的指标为蓄电池容量，因此，定期进行核对性容量测试成为测量蓄电池性能最直接和可靠的办法，但是很多场合不具备定期放电检查的条件，或者定期放电检查的风险很高，或者定期检查的成本很大。因此出现了很多蓄电池在线监测系统，但是多数的蓄电池在线监测系统只监测蓄电池的电压，是很难发现问题的。人们经过大量的试验发现，蓄电池的内阻在一定程度上可以反映蓄电池性能的好坏，因此蓄电池在线监测系统应至少包含测量蓄电池电压和内阻两项数据。核对性放电的作用一是检查蓄电池容量，二是可以起到对蓄电池进行维护的作用。适当的对蓄电池进行充放电循环可以激活蓄电池内部的活性物质，提高蓄电池容量，从而延缓蓄电池的劣化，提高后备电源的可靠性。

因此，包含电压测试、内阻测试和远程放电功能的蓄电池在线远程维护系统使工作人员可以随时了解蓄电池的状况，并且可以随时对性能下降的蓄电池进行维护，提高了变电站直流系统的自动化水平，保障了电源系统的可靠运行。

发明内容

本实用新型提供了一种蓄电池远程维护系统，可以对变电站直流系统的蓄电池组进行远程监测和远程维护，使用户能随时了解蓄电池的状况，并在必要时对蓄电池进行远程放电维护。

本实用新型采用的具体技术方案是：

一种蓄电池远程维护系统，其特征是，所述远程维护系统由监控中心和终端设备两部分构成，所述监控中心包括数据服务器、前置工作站、浏览终端、网络短信服务器，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现场的工作情况。传输网络采用系统内局域网，主要完成数据的传输功能；所述终端设备包括通信单元、电压采集单元、内阻单元、放电单元。电压采集单元负责采集蓄电池电压，内阻单元用以在进行内阻测试时提供一个直流恒流负载，配合电压采集单元完成内阻测试。放电单元接收上位机的命令，对蓄电池进行整组放电。通信单元负责现场参数的设置、和电压采集单元、内阻单元、放电单元的通信，进行数据采集和告警，并与监控中心通信，将监测数据发送到监控中心。

所述通信单元与电压采集单元、内阻单元、放电单元以RS485接口方式分别连接。

所述通信单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、FRAM、SRAM、键盘显示电路、TCP/IP通信电路、继电器输出电路、两路RS485接口。

所述电压采集单元设备包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、温度测量电路、电流测量电路、电压测量电路。

所述内阻单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、继电器切换电路、放电负载电路、放电电流负反馈自动调节电路、故障自诊断电路。

所述放电单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、放电负载电路、放电电流调节电路、故障自诊断电路。

本实用新型的工作过程是：

电压采集线连接到电压采集单元，内阻测试线连接到内阻单元，电池组放电电缆连接到放电单元，各单元模块通过RS485总线连接，通信单元的TCP/IP通信口连接局域网。

电压采集单元实时采集电池电压值，并将实时电压值传送到通信单元，通信单元实时接收电压采集单元的电压值，并将数据进行处理，根据用户设定的参数，确定电压值是否有电压告警产生，及时产生告警数据。

当有内阻测试命令时(监控中心手动启动或者系统定时命令或者通信单元手动启动)，通信单元发送内阻测试命令，内阻单元启动内阻测试放电，电压采集单元进行放电电压的采集和恢复电压的采集，并将数据传送到通信单元，通信单元计算出电池内阻，若有内阻超限则产生告警。

当有放电测试命令时(监控中心手动启动或者通信单元手动启动)，通信单元发送放电测试命令，放电单元启动放电程序进行放电，放电停止条件符合时停止放电。

通信单元与监控中心采用TCP/IP通道相连接，监控中心接收通信单元的实时数据和告警数据，并将实时数据显示和保存，有告警时，则采用声、光等多种方式向用户发出警告，另外，系统中的IE浏览器终端也可以接收到告警信息，并在计算机屏幕上提示。

监控中心和IE浏览器终端还可以对终端设备的参数进行设置，也可以在现场通过通信单元的键盘进行参数的设置。

本实用新型能够实现如下功能：

1)电压采集功能：用于采集电池电压及辅助测量内阻，RS485通讯，可任意扩展，采用先进电子高速、高精度采集技术。一个采集单元最多可以采集40节电池，带温度接口、电流接口。

2)内阻测试功能：内置恒流电路，采用大功率进口IGBT模块，具故障自诊断功能，通过RS485与主机通讯，具有多重保护功能，测试安全、准确。

3)远程放电功能：按照设定的条件对电池组进行放电，可设定放电容量，放电电流，放电时间，放电终止电压等。

4)网络通信功能：通信单元对接收到的数据进行集中、处理，最后通过TCP/IP通道将数据上传到监控中心，确保通信可靠。

5)数据处理功能：通信单元接收各单元模块的数据，并对数据进行存储分析，每月生成月度报表，包括电池组最高电压、最低电压，单体电池最高电压、最低电压，最高电流、最低电流，最高温度、最低温度，以及蓄电池内阻。

6)报警功能：当数据超过设定的报警限值时，通信单元生成告警信息，并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。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1)蓄电池远程维护系统终端设备采用最新微电子技术，采用低功耗CMOS器件设计，施工简单，运行可靠；

2)数据传输通道采用RS485总线和TCP/IP网络，实现可靠通信；

3)高电压测量精度及稳定性。

4)高安全性和高可靠性。

5)蓄电池内阻测试采用直流放电法进行测试，内阻测试准确可靠。

6)放电单元功耗部分采用新型元件，功率大，无明火，重量轻，散热快，安全而且寿命长。

7)系统软件采用B/S架构。系统软件基于最新的数据库及WEB颁布技术，适合于在局域网内实现蓄电池组远程报警和远程在线实时监测，终端无需安装专用的软件。

附图说明

图1是本实用新型系统构成示意图；

图2是本实用新型通信单元原理框图；

图3是本实用新型电压采集单元原理框图；

图4是本实用新型内阻单元原理框图；

图5是本实用新型放电单元原理框图；

具体实施方式

下面结合附图具体阐述本实用新型。

如图1所示，本系统包括两部分，一是监控中心，二是终端设备。监控中心设有数据服务器、前置工作站、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现场的工作情况。传输网络采用系统内局域网，主要完成数据的传输功能。终端设备包括通信单元、电压采集单元、内阻单元、放电单元等功能单元。电压采集单元负责采集蓄电池电压，内阻单元用以在进行内阻测试时提供一个直流恒流负载，配合电压采集单元完成内阻测试。放电单元接收上位机的命令，对蓄电池进行整组放电。通信单元负责现场参数的设置、和电压采集单元、内阻单元、放电单元的通信，进行数据采集和告警，并与监控中心通信，将监测数据发送到监控中心。

如图2所示，通信单元原理框图，通信单元设备包括CPU电路、时钟、FRAM、SRAM、键盘显示电路、TCP/IP通信电路、继电器输出电路及2路RS485接口。

通信单元通过RS485-1接口与电压采集单元、内阻单元、放电单元通信，读取电压采集单元的数据，并控制内阻单元、放电单元进行内阻测试和放电测试。RS485-2是通信单元的第三方协议接口，可以连接第三方的设备或微机进行通信，支持CDT协议输出。当通信单元有告警信息时，继电器输出接口提供一个干结点内阻超限告警和电池电压超限告警输出。通信单元具有TCP/IP通信口，连接局域网，通过以太网与监控中心软件通信，接收并执行监控中心下发的命令，返回相应的数据。

如图3所示，电压采集单元原理框图，电压采集单元设备包括CPU电路、时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、温度测量电路、电流测量电路及电压测量电路。

电压采集单元挂接在RS485总线上与通信单元进行数据收发，可任意扩展，将采集到的温度、电流、电压数据上传。温度测量电路采用1-wire数字式温度传感器，测量环境温度和电池负极柱温度，电流电压测量电路采用高分辨率AD转换芯片和高精度元器件，保证了测量数据的准确性，误差只有±3‰，并且测量电路与其他电路是隔离的，每根采集线上都安装有自恢复保险丝，绝对不影响电池的正常使用，保证了电池的安全性。指示灯则指示设备的运行状况和数据收发状况。

如图4所示，内阻单元原理框图，内阻单元设备包括CPU电路、时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、继电器切换电路、放电负载电路、放电电流负反馈自动调节电路、故障自诊断电路。

内阻单元挂接在RS485总线上与通信单元进行数据收发，可任意扩展，接收通信单元的命令，对指定的某一循环电池(若干节电池为1个循环)进行恒流放电。CPU收到命令对哪一循环电池进行放电，则继电器切换电路将放电负载切换到哪一循环电池，然后打开放电软开关启动放电，放电电流是恒定的，如果放电电流偏离设定的电流值，则放电电流负反馈调节电路动作，保证恒流放电。内阻单元中采用的关键元器件比如放电负载电阻，IGBT功率元件全部采用进口高精度元器件，保证设备的可靠性和稳定性。而且具有故障自诊断功能，每根内阻测试线上都有保险丝，多重保护，使内阻测试安全、准确、可靠。

在对电池放电的同时和放电结束后，电压采集单元采集电池的放电电压和恢复电压，通信单元读取这些数据，然后计算出电池的内阻。放电时间只有几秒钟，所以不会对电池造成任何影响。指示灯指示放电单元的工作状态及数据收发状态。

如图5所示，放电单元原理框图，放电单元设备包括CPU电路、时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、放电负载电路、放电电流调节电路、故障自诊断电路。

放电单元挂接在RS485总线上与通信单元进行数据收发，可任意扩展，接收通信单元的命令，对指定的蓄电池组进行恒流放电。放电容量、放电时长、放电终止电压都可以设定。放电负载电路采用新型元件，功率大，无明火，重量轻，散热快，安全而且寿命长。设备具有故障自诊断功能，保证设备的安全可靠运行。

Claims

1.一种蓄电池远程维护系统，其特征是，所述远程维护系统由监控中心和终端设备两部分构成，该两部分通过TCP/IP网络相互连接，所述监控中心包括数据服务器、前置工作站、浏览终端、网络短信服务器；所述终端设备包括通信单元、电压采集单元、内阻单元、放电单元，所述通信单元与电压采集单元、内阻单元、放电单元以RS485接口方式分别连接。

2.根据权利要求1所述的蓄电池远程维护系统，其特征是，所述通信单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、FRAM、SRAM、键盘显示电路、TCP/IP通信电路、继电器输出电路、两路RS485接口。

3.根据权利要求1所述的蓄电池远程维护系统，其特征是，所述电压采集单元设备包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、温度测量电路、电流测量电路、电压测量电路。

4.根据权利要求1所述的蓄电池远程维护系统，其特征是，所述内阻单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、继电器切换电路、放电负载电路、放电电流负反馈自动调节电路、故障自诊断电路。

5.根据权利要求1所述的蓄电池远程维护系统，其特征是，所述放电单元包括CPU电路和分别与之连接的时钟、RS485接口电路、指示灯显示电路、放电负载电路、放电电流调节电路、故障自诊断电路。