CN202679005U

CN202679005U - 一种直流系统多功能充馈电监控装置

Info

Publication number: CN202679005U
Application number: CN 201220260872
Authority: CN
Inventors: 康明卫; 张春燕; 袁江峰; 杨威; 曾涛; 陈晓
Original assignee: HNAC Technology Co Ltd
Current assignee: HNAC Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2022-06-05

Abstract

本实用新型公开了一种直流系统多功能充馈电监控装置，包括充电模块、蓄电池组、电池巡检仪、绝缘监测仪、霍尔传感器、温度传感器、绝缘继电器、控制装置、交流采样板、直流采样板、稳压硅链，还包括PLC系统、智能规约转换器，本实用新型处理速度快、集成功能多、强弱电分离、抗干扰性能力强、可适应于恶劣环境、可全过程记录故障数据、故障数据停电不丢失。

Description

一种直流系统多功能充馈电监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种充馈电监控装置,特别是一种直流系统多功能充馈电监控装置。

背景技术

直流系统组成：直流系统一般由交流输入配电部分、整流部分、降压部分、直流输出馈电部分、监控部分以及绝缘监测部分组成。在系统各组成部分中，交流输入配电部分主要由交流配电单元组成；整流部分由充电模块和隔离二极管组成；直流输出馈电部分由降压硅链、绝缘监测、合闸分路和控制分路组成，监控部分由监控模块和配电监控组成，此部分技术含量比较高，一套直流系统的智能程度高低、调节反应正确度及电池组能够达到的使用寿命决定于本部分。

直流系统工作原理：系统交流输入正常时，两路交流输入经交流切换控制电路选择其中一路输入，并通过交流配电单元给各个充电模块供电，充电模块将三相交流电转换为220V或110V的直流，经隔离二极管隔离后并联输出，一方面给电池充电，另一方面通过合闸分路和控制分路给负载提供正常的直流电源。交流输入停电或异常时，充电模块停止工作，由电池通过合闸分路和控制分路给负载供电。交流输入恢复正常以后，充电模块对电池充电。

现有的直流系统充馈电监控装置结构如图1所示，以往常规监控部分采用集散方式对系统进行监测和控制。充电柜、馈电柜的运行参数和充电模块运行参数分别由配电监控电路和充电模块内部的监控电路采集处理，然后通过串行通讯口把处理后的信息上报给监控模块，由监控模块统一处理后，显示在LED液晶屏上。

没有采用数据存储设计，数据完全在远方后台系统进行存储，当通信网络出现问题时，无法保存数据，特别是重要数据。

与后台系统只能通过串行通信，通信方式单一落后，数据交换很慢。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种直流系统多功能充馈电监控装置，实现对直流系统的高可靠性充电、高智能控制功能。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种直流系统多功能充馈电监控装置，包括充电模块、蓄电池组、电池巡检仪、绝缘监测仪、霍尔传感器、温度传感器、绝缘继电器、控制装置、交流采样板、直流采样板、稳压硅链，还包括PLC系统、智能规约转换器，PLC系统包括底板和集成于底板上的电源模块、CPU模块、两个开关量输入模块、开关量输出模块、CPU底板， CPU模块通过以太网交换机接入远程监控中心，CPU模块通过RS485总线与充电模块连接，以太网交换机与智能规约转换器连接，智能规约转换器通过RS485总线与电池巡检仪、绝缘监测仪连接，绝缘监测仪与霍尔传感器连接，交流采样板、直流采样板、温度传感器、绝缘继电器、控制装置分别通过配电监控盒与CPU模块连接，开光量输出模块通过出口隔离继电器组与现场需控制的设备连接，现场需控制的设备接入第一个开关量输入模块，充电模块、电池巡检仪与蓄电池组连接，蓄电池组与稳压硅链连接。

还包括彩色触摸屏，彩色触摸屏与以太网交换机连接。

本实用新型所述直流系统多功能充馈电监控装置的工作过程及原理如下所述：

工作过程：所述PLC为充馈电监控装置的核心控制部分，它通过PLC的串口和以太网通信端口与外部采样控制设备接收信号，通过专门开发的适合直流系统监测与控制的程序处理后，通过通信端口直接发出调节信号，以控制直流系统的充电工作方式，通过开关量输出模块的控制信号经过出口隔离继电器隔离后到外部设备和内部设备，并在必要时记录和报警提示。所述PLC中内置高容量锂电池，可以实现掉电保持数据，保证数据不丢失。

所述的TFT触摸屏作为现场数据显示、存储及操作界面，可以实现监视、数据保存和下达控制命令功能，该触摸屏可以提供包含RS232/RS485/RS422串口、以太网两种通讯方式，所有通信功能都采用隔离连接。

智能规约转换器作为充馈电监控装置的核心通信部分，需要完成采集电池巡检仪与绝缘监测仪的数据，并与PLC通信，完成数据交互。

工业以太网交换机，通过星型或环网方式连接，负责以太网通信网络通信的连接及数据交换，主要是PLC、触摸屏和智能规约转换器。

工作原理：主要有以下六方面。

1、设置系统均充/浮充的方法：通过触摸屏或远程后台控制命令后，对充电模块下发设置输出电压来实现。设置的输出电压是均充电压，则进入均充状态，设置的是浮充电压，则进入浮充状态。

2、转均充条件，满足以下任意一条：

1）充电电流〈0.08C10（指电池系统的标称值，下同）〉

2）电池容量〈80%C10〉

3）设置了周期均充，周期到且均充保护时间（默认24小时）内没有均充，周期默认为90天，最长可设到180天。

4）交流停电超过15分钟，交流来电后，可在触摸屏上设定投入或退出。

3、转浮充条件，满足以下任意一条：

1）充电电流〈0.01C10并且持续了浮充计时时间（默认3小时）〉

2）均充电超过24小时

4、保护转浮充

1）所有充电模块通讯中断；

2）配电监控盒通讯中断；

3）交流停电；

4）蓄电池组电压过压；

5）合闸母线电压过压；

6）控制母线电压过压；

7）充电模块未接到电池组（充电未投入）。

满足以上条件的任意一条，系统即转入浮充状态。

充电模块在与系统通讯中断后一段时间也将自动转入浮充状态，浮充电压为模块默认浮充电压。

5、重要参数计算

1）电池容量：

（1）当蓄电池电流为负时表示电池正在放电，蓄电池电流为正时表示电池正在充电；

（2）蓄电池电流去零漂后，以时间与电流的乘积累加值做为当前电池容量；

（3）系统自动状态下由均充转为浮充时认为电池容量到达标称容量，也可在人机界面手动定义当前容量为标称容量。

2）自动周期均充

（1）取任意程序开始运行时间为起始，或在触摸屏上设置当前时间为周期起始。

（2）到了周期时间，如90天，即复位计时器，实际产生一个90天一次的脉冲信号。

6、报警信息

1）报警门限定义：

（1）交流输入三相、母线、电池组过压、欠压、缺相报警门限由PLC向配电监控盒发遥调指令设置，报警信号由配电监控盒发遥信到PLC；

（2）充电模块输出电压上限、下限、单体电压欠压、过压报警门限由触摸屏设置的参数确定，PLC根据电池巡检仪的数据进行判断报警；

（3）绝缘电阻告警门限设置（基本上出厂设置一次即可），报警信号由绝缘监测仪上传遥信至PLC；

2）与多个充电模块通信的通信中断报警，与配电监控盒通讯中断报警，与智能规约转换器IA240通讯中断报警。

综上所述，基于上述结构的直流系统多功能充馈电监控装置与现有技术相比，具备以下特点：采用高可靠性的PLC作为控制核心，CPU处理速度快、扩展性强、通信功能强大；具有数据记录功能；所有的输出的控制信号都采用隔离措施，提高监控装置的抗干扰性；触摸屏使得调节控制更显便捷，而且具有逼真美观的可视化人机交互界面，满足人们的现代需求；本实用新型可适用于变电站、水电站、火电站、泵站、工厂等变配电的直流系统监控。

附图说明

图1为现有的直流系统充馈电监控装置结构示意图；

图2为本实用新型一实施例结构示意图；

其中：

①：PLC系统；②：充电模块；③：现场外部设备；④：智能规约转换器；⑤：直流系统相关传感器及控制装置；⑥：蓄电池组。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型一实施例包括充电模块、蓄电池组、电池巡检仪、绝缘监测仪、霍尔传感器、温度传感器、绝缘继电器、控制装置、交流采样板（A1M61S1）、直流采样板（PFU-31Z）、稳压硅链，还包括PLC系统、智能规约转换器，PLC系统包括底板和集成于底板上的电源模块、CPU模块、两个开关量输入模块、开关量输出模块、CPU底板， CPU模块通过以太网交换机接入远程监控中心，CPU模块通过RS485总线与充电模块连接，以太网交换机与智能规约转换器连接，智能规约转换器通过RS485总线与电池巡检仪、绝缘监测仪连接，绝缘监测仪与霍尔传感器连接，交流采样板、直流采样板、温度传感器、绝缘继电器、控制装置分别通过配电监控盒与CPU模块连接，开光量输出模块通过出口隔离继电器组与现场需控制的设备连接，现场需控制的设备接入第一个开关量输入模块，充电模块、电池巡检仪与蓄电池组连接，蓄电池组与稳压硅链连接；还包括彩色触摸屏，彩色触摸屏与以太网交换机连接。

控制装置包括与配电监控盒连接的空气开关、接触器、熔丝、防雷器。

本实施例中具体模块的选择如下：

PLC：可以选择SCHNEIDER（施耐德）M340系列，以下配置为使用该系列PLC至少需要选择以下型号模块各一块：

1) CPU底板：BMX XBP 800

2) 电源模块：BMX CPS3020

3) CPU模块（集成以太网与串口）：P34 2020

4) 开关量输入模块：DDI 1602

5) 开关量输入模块：DDI 3202K

6) 开关量输出模块：DDO1602

彩色触摸屏：16位色TFT触摸屏，采用高分辨率、真彩TFT、大存储容量（可通过U盘、SD卡等）扩展存储空间，作为监控装置的现地操作监控单元，本实施例具体采用的型号为台湾威纶MT8070iH；智能规约转换器：MOXA IA240；绝缘监测仪：大连旅顺WDK-8F；电池巡检仪：大连旅顺CHK-5G；充电模块：EMERSON HD22010-3；配电监控盒：EMERSON。

Claims

1.一种直流系统多功能充馈电监控装置，包括充电模块、蓄电池组、电池巡检仪、绝缘监测仪、霍尔传感器、温度传感器、绝缘继电器、控制装置、交流采样板、直流采样板、稳压硅链，其特征在于，还包括PLC系统、智能规约转换器，PLC系统包括底板和集成于底板上的电源模块、CPU模块、两个开关量输入模块、开关量输出模块、CPU底板， CPU模块通过以太网交换机接入远程监控中心，CPU模块通过RS485总线与充电模块连接，以太网交换机与智能规约转换器连接，智能规约转换器通过RS485总线与电池巡检仪、绝缘监测仪连接，绝缘监测仪与霍尔传感器连接，交流采样板、直流采样板、温度传感器、绝缘继电器、控制装置分别通过配电监控盒与CPU模块连接，开光量输出模块通过出口隔离继电器组与现场需控制的设备连接，现场需控制的设备接入第一个开关量输入模块，充电模块、电池巡检仪与蓄电池组连接，蓄电池组与稳压硅链连接。

2.根据权利要求1所述的直流系统多功能充馈电监控装置，其特征在于，所述充电模块通过合闸母线与蓄电池组连接。

3.根据权利要求1所述的直流系统多功能充馈电监控装置，其特征在于，所述PLC系统为SCHNEIDER M340系列PLC系统，电源模块型号为BMX CPS3020，CPU模块型号为P34 2020，两个开关量输入模块型号分别为DDI 3202K和DDI 1602，开关量输出模块型号为DDO 1602，CPU底板型号为BMX XBP 800，配电监控盒型号为EMERSON，绝缘监测仪型号为WDK-8F，电池巡检仪型号为CHK-5G。

4.根据权利要求1所述的直流系统多功能充馈电监控装置，其特征在于，所述智能规约转换器型号为MOXA IA240。

5.根据权利要求1所述的直流系统多功能充馈电监控装置，其特征在于，所述控制装置包括与配电监控盒连接的空气开关、接触器、熔丝、防雷器。

6.根据权利要求1所述的直流系统多功能的充馈电监控装置，其特征在于，还包括彩色触摸屏，彩色触摸屏与以太网交换机连接。

7.根据权利要求6所述的直流系统多功能充馈电监控装置，其特征在于，所述彩色触摸屏为16位色TFT触摸屏。