CN208873025U - 一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其包括主控板、蓄电池室环境监测模块和开关量监测模块；本实用新型由蓄电池室环境监测模块通过各个传感器全面实时监测蓄电池室的温湿度、氢气及酸性气体浓度，并将数据通过模拟量输入上传至主控板中，主控板接收到模拟量输入的监测信号，一方面将数据通过通信模块上传后台监控系统，任何异常情况进行实时报警；另一方面对空调温湿度、抽风机、设备照明、报警等设备发出相应的调节控制指令，从而实现对蓄电池室运行环境进行智能调节控制。

Description

一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及变电站智能监控技术领域，具体涉及一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置。

背景技术

蓄电池组作为可以独立供电的电源，在变电站直流系统中的作用是在电力系统发生故障时为变电站中的继电保护装置、自动装置、分合闸操作及事故照明等重要负载提供电源，要求采用必要的手段来保证其可靠运行。

目前变电站蓄电池大多采用密封阀控型铅酸蓄电池，因日常维护工作量少而被誉为“免维护”电池。但是密封阀控型铅酸蓄电池对充电制度及蓄电池室的热管理有严格的要求，在浮充电压过高会导致内部气体溢出失水严重，其浮充电压需要根据电池温度或环境温度进行调节。目前蓄电池室的温度条件都是通过空调来维持室内温度在25℃左右，耗电量非常大。密封阀控型铅酸电池在过电压状况下会析出大量的氢气并排出至空气中，当氢气浓度达到2％时容易引起爆炸，而通常蓄电池室是安装在楼层中的一楼，南方容易集聚潮气使设备绝缘下降引发短路放电，引起爆炸。当蓄电池室的含酸气量每立方米达2毫克时，容易影响工作人员的身体健康。因此变电站的蓄电池室一般要求加装抽风机，排除氢气和酸性气体，是室内含氢量低于0.7％，含酸量少于2毫克/立方米。现有的变电站蓄电池室的环境控制设备如抽风机及空调相对独立，且环境监测量主要用于控制抽风机的启停以达到通风的效果，不能同时满足抽风机和空调的智能化控制。

随着工业自动化控制技术水平的不断提高，电力系统中许多的操作控制都已实现自动化和智能化，对保障性设备及环境控制的设备也同样提出了自动化的要求。蓄电池室的运行环境影响着蓄电池的运行条件，随着大量的人员退出一线操作现场，对于蓄电池室运行环境的控制也要实现智能化与自动化操作和控制，变电站蓄电池室的环境智能控制及一体化是今后的发展方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，以解决变电站蓄电池室的环境智能控制的技术问题。

为了实现本实用新型目的，本实用新型实施例提供一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，包括主控板、蓄电池室环境监测模块和开关量监测模块；

所述蓄电池室环境监测模块用于监测蓄电池室室内环境状态信息；

所述开关量监测模块用于监测蓄电池室室内各类设备的开关状态信息；

所述主控板包括CPU及与所述CPU电连接的模拟量输入模块、开关量输入模块、驱动输出模块、通信模块、显示面板和空调红外线控制输出模块；

所述模拟量输入模块分别与所述蓄电池室环境监测模块中的各个传感器相连接，用于将各个传感器监测的数据输入到所述CPU进行处理；

所述开关量输入模块与所述开关量监测模块连接，用于将各类设备的开关的状态信息输入至所述CPU进行处理；

所述驱动输出模块用于根据所述CPU发出的控制信号为蓄电池室室内各设备工作提供相应的驱动控制信号；

所述CPU用于输出所述控制信号、接收模拟量输入和开关量输入的数据信息，并进行数据处理和将数据信息上传至后台监控系统；

所述显示面板用于显示输入相关参数设置、输出相关参数设置、蓄电池室运行环境参数和蓄电池室当前的设备控制状态；

所述空调红外线控制输出模块用于接收所述CPU的空调控制信号，并根据空调控制信号发出相应的红外信号至空调以对空调的开启或关闭；

所述通信模块用于实现CPU与后台监控系统之间的通信和数据传输。

在一些实施例中，所述模拟量输入模块设置有多个扩展模拟量接口以接收相应的多个扩展模拟量。

在一些实施例中，所述开关量输入模块设置有多个扩展开关量接口以接收相应的多个扩展开关量。

在一些实施例中，所述通信模块通过RS485或外部TCP/IP的方式实现CPU 与后台监控系统之间的通信和数据传输，所述后台监控系统包括显示器，所述通信模块根据所述CPU的控制信号将蓄电池室室内环境参数上传至后台监控系统进行显示。

在一些实施例中，所述主控板的驱动输出模块分别与空调的控制器、抽风机的控制器、照明设备的控制器、报警设备的控制器和其他扩展设备的控制板电连接，所述驱动输出模块用于根据所述CPU发出的控制信号提供相应的驱动控制信号控制所述空调、抽风机、照明设备和报警设备工作。

在一些实施例中，所述蓄电池室环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、氢气气体传感器和酸性气体传感器，分别用于采集蓄电池室室内的温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息。

在一些实施例中，所述模拟量输入模块用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述 CPU，所述CPU用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的预设阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应控制信号控制所述驱动输出模块驱动控制所述抽风机工作。

在一些实施例中，所述模拟量输入模块用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述CPU，所述CPU用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的报警阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应报警信号控制所述驱动输出模块驱动控制所述报警设备进行报警。

在一些实施例中，所述模拟量输入模块用于将所述温度信息和湿度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述CPU，所述CPU 用于将所述温度信息和湿度信息与相应的预设阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应空调控制信号至所述空调红外线控制输出模块，所述空调红外线控制输出模块根据该空调控制信号发出红外信号以控制所述空调工作。

本申请实施例至少具有以下有益效果：

(1)蓄电池室环境全面监测：本申请实施例对蓄电池室室内的温湿度、氢气，酸性气体等进行监测，并且模拟量输入模块和开关量输入模块预留了多个扩展模拟量的输入接口，便于扩展，以满足多样化的蓄电池环境监测要求。

(2)蓄电池室运行环境智能控制：本申请实施例根据蓄电池室的温湿度，只在必要时打开空调进行温湿度调控，缩短空调运行时间，降低设备和电能的损耗。同时根据蓄电池室室内气体含量自动启动抽风机运行，保障在蓄电池室内工作人员的安全。

(3)实时监控及报警：本申请实施例对蓄电池室内的环境参数进行实时监控，并将数据上传至后台监控系统，蓄电池室内的温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息出现任何异常都会实时报警。

此处未详述的其他有益效果将在下文中进一步说明。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置电路结构图。

图中元件标记：

主控板1，CPU 11，模拟量输入模块12，开关量输入模块13，驱动输出模块14，通信模块15，显示面板16，空调红外线控制输出模块17，蓄电池室环境监测模块2，开关量监测模块3。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的技术手段未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，包括主控板1、蓄电池室环境监测模块2和开关量监测模块3。

其中，所述蓄电池室环境监测模块2用于监测蓄电池室室内环境状态信息。

其中，所述开关量监测模块3用于监测蓄电池室室内各类设备的开关状态信息。本实施例中，所述开关量监测模块3优选为康耐德的C2000MD82型号， 8路输入2输出转485的开关量监测模块。

其中，所述主控板1包括CPU 11及与所述CPU 11电连接的模拟量输入模块12、开关量输入模块13、驱动输出模块14、通信模块15、显示面板16和空调红外线控制输出模块17。

其中，所述模拟量输入模块12分别与所述蓄电池室环境监测模块2中的各个传感器相连接，用于将各个传感器监测的数据输入到所述CPU 11进行处理。本实施例中，所述模拟量输入模块12优选为西门子S7-200SMARTAI04型号或EM AE08PLC型号的模拟量输入模块12。

其中，所述开关量输入模块13与所述开关量监测模块3连接，用于将各类设备的开关的状态信息输入至所述CPU 11进行处理。本实施例中，所述开关量输入模块13优选为西门子6ES7314-1AG14-0AB0型号的开关量输入模块13。

其中，所述驱动输出模块14用于根据所述CPU 11发出的控制信号为蓄电池室室内各设备工作提供相应的驱动控制信号。

其中，所述CPU 11用于输出所述控制信号、接收模拟量输入和开关量输入的数据信息，并进行数据处理和将数据信息上传至后台监控系统。

其中，所述显示面板16用于显示输入相关参数设置、输出相关参数设置、蓄电池室运行环境参数和蓄电池室当前的设备控制状态。

其中，所述空调红外线控制输出模块17用于接收所述CPU 11的空调控制信号，并根据空调控制信号发出相应的红外信号至空调以对空调的开启或关闭。需说明的是，空调通常通过红外信号进行遥控控制，本实施例中所述空调红外线控制输出模块17用于输出一红外信号至空调机，以控制空调的工作，由于不同空调的遥控可能不同，因此所述空调红外线控制输出模块17可以根据蓄电池室内的空调的型号进行对应设置，本实施例中不做限定。

其中，所述通信模块15用于实现CPU 11与后台监控系统之间的通信和数据传输。

本实施例中，所述模拟量输入模块12设置有多个扩展模拟量接口以接收相应的多个扩展模拟量，本实施例中模拟量输入模块12预留了多个扩展模拟量的输入接口，以满足多样化的蓄电池环境监测要求。

本实施例中，所述开关量输入模块13设置有多个扩展开关量接口以接收相应的多个扩展开关量，本实施例中开关量输入模块13预留了多个扩展开关量的输入接口，以满足多样化的蓄电池室内设备开关监测要求。

本实施例中，所述通信模块15通过RS485或外部TCP/IP的方式实现CPU 11 与后台监控系统之间的通信和数据传输，所述后台监控系统包括显示器，所述通信模块15根据所述CPU 11的控制信号将蓄电池室室内环境参数上传至后台监控系统进行显示。

本实施例中，所述主控板1的驱动输出模块14分别与空调的控制器、抽风机的控制器、照明设备的控制器、报警设备的控制器和其他扩展设备的控制板电连接，所述驱动输出模块14用于根据所述CPU 11发出的控制信号提供相应的驱动控制信号控制所述空调、抽风机、照明设备和报警设备工作。

其中，报警设备优选但不限于是警笛或警灯。

本实施例中，所述蓄电池室环境监测模块2包括温度传感器、湿度传感器、氢气气体传感器(气体传感器1)和酸性气体传感器(气体传感器2)，分别用于采集蓄电池室室内的温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息。

本实施例中，所述模拟量输入模块12用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU 11，所述开关量输入模块13用于将开关量信息传输至所述CPU 11，所述CPU 11用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的预设阈值进行比较，对应蓄电池室内氢气浓度信息和酸性气体浓度信息设定相应的氢气浓度阈值和酸性气体浓度阈值，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应控制信号控制所述驱动输出模块14驱动控制所述抽风机工作。

本实施例中，所述模拟量输入模块12用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU 11，所述开关量输入模块13用于将开关量信息传输至所述CPU 11，所述CPU 11用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的报警阈值进行比较，对应温度信息AI3、湿度信息AI4、氢气浓度信息AI1和酸性气体浓度信息AI2预设相应的温度报警阈值、湿度报警阈值、氢气浓度报警阈值和酸性气体浓度报警阈值，并根据相应的比较结果和开关量信息，当达到报警阈值时，输出相应报警信号控制所述驱动输出模块14驱动控制所述报警设备进行报警。

本实施例中，所述模拟量输入模块12用于将所述温度信息和湿度信息传输至所述CPU 11，所述开关量输入模块13用于将开关量信息传输至所述CPU 11，所述CPU 11用于将所述温度信息和湿度信息与相应的预设阈值进行比较，对应蓄电池室内温度信息和湿度信息设定相应的温度阈值和湿度阈值，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应空调控制信号至所述空调红外线控制输出模块17，所述空调红外线控制输出模块17根据该空调控制信号发出红外信号以控制所述空调工作。

下面详细描述本申请实施例的工作原理：

本申请实施例通过所述蓄电池室环境监测模块2监测蓄电池室室内的温度、湿度、氢气浓度和酸性气体浓度，并将相关监测数据通过所述模拟量输入模块 12上传至具有智能控制功能的主控板1。另外，通过开关量监测模块3获取各类开关实时的状态信息并通过所述开关量输入模块13上传至所述主控板1的 CPU 11。所述主控板1的CPU 11接收到数据信息后，一方面，发出相应控制指令到驱动输出模块14，驱动输出模块14输出相应的驱动信号来控制控制抽风机的控制板、照明设备的控制板、报警设备的控制板或其他扩展设备的控制板，并发出相应控制指令到所述空调红外线控制输出模块17以调节环境的温湿度和空调的启停，来实现对蓄电池室环境温湿度、气体浓度、照明、报警等的智能控制。另一方面所述主控板1的CPU 11通过RS485或TCP/IP的方式与外部进行数据传输，并把接收到的监测数据上传到后台服务器监控系统。其中，所述主控板1包括有显示面板16，可通过显示面板16实时显示输入相关环境参数数值的设置、输出相关环境参数数值的设置、实时环境参数指标的显示及监控、以及蓄电池室当前设备的控制状态等。

下面列举一具体实例以对本申请实施例的方案进一步介绍：

例如某蓄电池室当前的温度为25℃，湿度为60％RH，空气中氢含量为9％，酸性气体含量为3毫克/立方米，安装并启动并调试好环境智能控制系统后，在面板上设置蓄电池室的温度范围为15-35℃、湿度范围为40％-80％RH、氢含量不高于7％，酸性气体含量不超过2毫克/立方米，数据上传频率等。各传感器迅速采集到蓄电池室温度为25℃，湿度为50％RH，空气中氢含量为9％，酸性气体含量为3毫克/立方米，这些环境参数通过模拟量输入到主控板1的CPU 11中， CPU 11的迅速将该环境指标与设定阈值比较，得出蓄电池室的环境温度和湿度在设定阈值范围内，空气中氢含量、酸性气体含量高于相应的预设阈值，结合当前设备的开关状态信息，CPU 11输出相应控制信号至所述驱动控制模块和所述空调红外线控制输出模块17，所述驱动控制模块输出相应的驱动信号控制抽风机打开，所述空调红外线控制输出模块17发出红外信号控制空调关闭，抽风机开启后可以降低氢气和酸性气体的含量，直至氢气和酸性气体的含量在范围值内，同时，所述主控板1随时自动将当前的环境参数值及当前环境设备的装置状态上传到后台服务器控制系统中，工作人员可以通过后台监控系统看到任意时刻下电池室的环境状态。一旦发生异常停电，所述主控板1立即接收到停电信息，所述CPU 11根据所述停电信息控制应急照明设备开启，施工人员可以进行正常的检修。

通过以上实施例的描述可知，本申请实施例至少具有以下有益效果：

(1)蓄电池室环境全面监测：本申请实施例对蓄电池室室内的温湿度、氢气，酸性气体等进行监测，并且模拟量输入模块12和开关量输入模块13预留了多个扩展模拟量的输入接口，便于扩展，以满足多样化的蓄电池环境监测要求。

(2)蓄电池室运行环境智能控制：本申请实施例根据蓄电池室的温湿度，只在必要时打开空调进行温湿度调控，缩短空调运行时间，降低设备和电能的损耗。同时根据蓄电池室室内气体含量自动启动抽风机运行，保障在蓄电池室内工作人员的安全。

(3)实时监控及报警：本申请实施例对蓄电池室内的环境参数进行实时监控，并将数据上传至后台监控系统，蓄电池室内的温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息出现任何异常都会实时报警。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，包括主控板、蓄电池室环境监测模块和开关量监测模块；

所述蓄电池室环境监测模块用于监测蓄电池室室内环境状态信息；

所述开关量监测模块用于监测蓄电池室室内各类设备的开关状态信息；

所述主控板包括CPU及与所述CPU电连接的模拟量输入模块、开关量输入模块、驱动输出模块、通信模块、显示面板和空调红外线控制输出模块；

所述模拟量输入模块分别与所述蓄电池室环境监测模块中的各个传感器相连接，用于将各个传感器监测的数据输入到所述CPU进行处理；

所述开关量输入模块与所述开关量监测模块连接，用于将各类设备的开关的状态信息输入至所述CPU进行处理；

所述驱动输出模块用于根据所述CPU发出的控制信号为蓄电池室室内各设备工作提供相应的驱动控制信号；

所述CPU用于输出所述控制信号、接收模拟量输入和开关量输入的数据信息，并进行数据处理和将数据信息上传至后台监控系统；

所述显示面板用于显示输入相关参数设置、输出相关参数设置、蓄电池室运行环境参数和蓄电池室当前的设备控制状态；

所述空调红外线控制输出模块用于接收所述CPU的空调控制信号，并根据空调控制信号发出相应的红外信号至空调以对空调的开启或关闭；

所述通信模块用于实现CPU与后台监控系统之间的通信和数据传输。

2.如权利要求1所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块设置有多个扩展模拟量接口以接收相应的多个扩展模拟量。

3.如权利要求1所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述开关量输入模块设置有多个扩展开关量接口以接收相应的多个扩展开关量。

4.如权利要求1所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述通信模块通过RS485或外部TCP/IP的方式实现CPU与后台监控系统之间的通信和数据传输，所述后台监控系统包括显示器，所述通信模块根据所述CPU的控制信号将蓄电池室室内环境参数上传至后台监控系统进行显示。

5.如权利要求1所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述主控板的驱动输出模块分别与空调的控制器、抽风机的控制器、照明设备的控制器、报警设备的控制器和其他扩展设备的控制板电连接，所述驱动输出模块用于根据所述CPU发出的控制信号提供相应的驱动控制信号控制所述空调、抽风机、照明设备和报警设备工作。

6.如权利要求5所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述蓄电池室环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、氢气气体传感器和酸性气体传感器，分别用于采集蓄电池室室内的温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息。

7.如权利要求6所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述CPU，所述CPU用于将所述氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的预设阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应控制信号控制所述驱动输出模块驱动控制所述抽风机工作。

8.如权利要求6所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述CPU，所述CPU用于将所述温度信息、湿度信息、氢气浓度信息和酸性气体浓度信息与相应的报警阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应报警信号控制所述驱动输出模块驱动控制所述报警设备进行报警。

9.如权利要求6所述的变电站蓄电池室动力环境智能控制装置，其特征在于，所述模拟量输入模块用于将所述温度信息和湿度信息传输至所述CPU，所述开关量输入模块用于将开关量信息传输至所述CPU，所述CPU用于将所述温度信息和湿度信息与相应的预设阈值进行比较，并根据相应的比较结果和开关量信息，输出相应空调控制信号至所述空调红外线控制输出模块，所述空调红外线控制输出模块根据该空调控制信号发出红外信号以控制所述空调工作。