CN217387230U

CN217387230U - 一种液流电池储能系统数据采集装置

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Publication number: CN217387230U
Application number: CN202222055389.2U
Authority: CN
Inventors: 王屾; 朱文龙; 何霆; 曾建华; 杨子骥
Original assignee: Zhonghai Energy Storage Technology Beijing Co Ltd
Current assignee: Zhonghai Energy Storage Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2022-09-06
Anticipated expiration: 2032-08-05

Abstract

本实用新型提出一种液流电池储能系统数据采集装置，包括PLC控制器、数据采集板、电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器和两个直流电源；所述数据采集板通过485总线连接所述PLC控制器；数据采集板具有多个4mA~20mA模拟接口，连接于所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器和压力变送器，所述数据采集板连接于第一直流电源，所述PLC控制器连接于第二直流电源。本实用新型提出的液流电池储能系统数据采集装置，通过数据采集板扩展模拟量采集端口，并通过485总线反馈采集数据，能够为铁铬液流电池储能系统的运行监测、性能优化和大数据分析提供良好的硬件设施。

Description

一种液流电池储能系统数据采集装置

技术领域

本实用新型属于储能技术领域，具体涉及一种液流电池的数据采集装置。

背景技术

液流电池储能系统是一种新型的长时储能系统，其中铁铬液流电池更是具有比全钒液流电池成本低、电解液无污染的优势。因此铁铬液流电池储能系统可以根据储能规模做成大功率长时间充放电的系统，其运行过程中需要采集的实时参数也随之增加。

液流电池运行过程中需要实时监测各个子系统的电流、电压、温度以及压力等参数并主动进行数据存储和分析，若直接通过PLC控制器采集数据，可将控制指令随时加载内存内储存与执行。PLC控制器设置有输入输出单元，对于采集参数多、输入端口多的较大规模的铁铬液流电池储能系统，使用PLC控制器需要的点数多，导致控制器成本高，而且只使用PLC控制器的扩展性较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型的目的是提出一种液流电池储能系统数据采集装置。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种液流电池储能系统数据采集装置，包括PLC控制器、数据采集板、电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器和两个直流电源；

所述数据采集板通过485总线连接所述PLC控制器；数据采集板具有多个4mA~20mA模拟接口，连接于所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器和压力变送器，所述PLC控制器连接于第一直流电源，所述数据采集板连接于第二直流电源；

在所述数据采集板上设置有MCU（单片机）、ADC芯片和多路复用开关芯片。

其中，所述PLC控制器通过485总线连接有电能表，电能表的电压线圈、电流线圈套在交流侧的线路上，所述交流侧的线路用于和液流电池储能系统相互输送电力。

进一步地，所述PLC控制器具有485总线接口和以太网接口，所述PLC控制器通过以太网接口连接有上位机。

其中，所述4mA~20mA模拟接口通过所述多路复用开关芯片、ADC芯片连接至所述MCU，MCU的485接口通过所述的485总线连接所述PLC控制器。

优选地，所述直流电源均为24V直流电源。

其中第一直流电源为数据采集板、变送器和电能表供电；第二直流电源为PLC控制器供电。

其中，所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器均设置在液流电池储能系统上，其中电压变送器和电流变送器连接于电池的电极，温度变送器、液位变送器和压力变送器设在电池的电解液储罐上，所述漏液变送器设置于电解液储罐下方。

进一步优选地，所述温度变送器还设在组成液流电池储能系统的子电池堆的外壳上。

考虑到成本问题，不必须在每个子电池堆外壳上都设置温度变送器。

本采集装置的数据采集板根据PLC控制器的设定采集储能系统直流侧各个变送器的数据并通过485总线进行反馈；PLC控制器通过以太网将所采集数据上传到计算机进行存储和分析。所述的PLC控制器可外接SD卡存储采集数据。

其中的数据采集板的电路板可以是市购的环氧树脂板，MCU、ADC芯片、多路复用开关芯片、模拟接口等通过焊接制作在电路板上。焊接MCU后在电路板上扩展出485接口。多路复用开关有多个输入、一个输出，MCU控制多路复用开关的输出连接哪个输入，也就是可以在多个输入间进行切换。

本实用新型的优选技术方案为，所述数据采集板2连接2~20个电压变送器、一个电流变送器、2~21个温度变送器、两个液位变送器、两个漏液变送器、两个压力变送器和一个电能表。

其中，所述PLC控制器连接1~3个数据采集板。

本数据采集板采用485通信连接到PLC控制器，而485通信是可以并接多个采集板的。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的液流电池储能系统数据采集装置，通过数据采集板扩展模拟量采集端口，并通过485总线反馈采集数据。电能表用于测交流侧的数据，电能表通过PLC控制器直接采用485总线读取运行参数。采集的数据通过PLC控制器的以太网接口上传给计算机进行存储和进一步分析，能够为铁铬液流电池储能系统的运行监测、性能优化和大数据分析提供良好的硬件设施。

附图说明

图1为是本实用新型液流电池储能系统数据采集装置的原理图。

图2为数据采集装置的结构简图。

图3为数据采集板的结构示意图。

图中编号和元件的对应关系为：

PLC控制器1，数据采集板2，第一直流电源 301，电能表4，正极温度变送器501，负极温度变送器502，系统总电压变送器601，子电池堆电压变送器602，电流变送器7，正极液位变送器801，负极液位变送器802，正极压力变送器901，负极压力变送器902，正极漏液变送器101，负极漏液变送器102，MCU 11，485接口12，ADC芯片13，多路复用开关芯片14，模拟接口15。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，所述“连接”可以是电连接、通讯连接或机械连接；所用术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

实施例中，如无特殊说明，所采用的技术手段均为本领域已有的技术手段，所用元器件均可市购。

实施例1

参见图1 和图2，本实施例提供一种液流电池储能系统数据采集装置，包括PLC控制器1、数据采集板2、电压变送器、电流变送器7、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器和两个24V直流电源；

所述数据采集板2通过485总线连接所述PLC控制器1；数据采集板2具有多个4mA~20mA模拟接口15，连接于所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器和压力变送器，所述数据采集板2连接于第二直流电源302，所述PLC控制器连接于第一直流电源301；第一和第二直流电源均为24V直流电源。其中第一直流电源301为数据采集板2、变送器和电能表4供电；第二直流电源302为PLC控制器1供电。

参见图3，在所述数据采集板上设置有MCU11、ADC芯片13和多路复用开关芯片14。所述4mA~20mA模拟接口15通过所述多路复用开关芯片14、ADC芯片13连接至所述MCU11，MCU的485接口通过所述的485总线连接所述PLC控制器。

其中，所述PLC控制器通过485总线连接有电能表4，电能表的电压线圈、电流线圈套在交流侧的线路上，所述交流侧的线路用于和液流电池储能系统相互输送电力。

所述PLC控制器1具有485总线接口和以太网接口，所述PLC控制器通过以太网接口连接有上位机。

其中，所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器均设置在液流电池储能系统上，其中电流变送器7连接于电池的电极。具体地，电压变送器包括系统总电压变送器601和子电池堆电压变送器602；正极温度变送器501、正极液位变送器801和正极压力变送器901设在电池的正极电解液储罐上，负极温度变送器502、负极液位变送器802和负极压力变送器902设在电池的负极电解液储罐上，电解液储罐下方设置有接液盘，漏液变送器设置于接液盘中，其中正极漏液变送器101位于正极电解液储罐下方，负极漏液变送器102位于负极电解液储罐下方。

本实施例的液流电池储能系统有11个子电池堆，数据采集板2连接有十二个电压变送器（分别监测各个子电池堆及总电压）、一个电流变送器、十一个温度变送器（分别监测两个液罐温度，还有监测其中的9个子电池堆的温度）、两个液位变送器、两个漏液变送器、两个压力变送器和一个电能表。PLC控制器采用S7-200， MCU11采用STC12LE5A60S2芯片，ADC芯片可以采用ADS117L11芯片，多路复用开关芯片采用MAX4539芯片。

实施例2

本实施例提供一种液流电池储能系统数据采集装置，包括PLC控制器1、数据采集板2、电压变送器、电流变送器7、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器和两个24V直流电源；

所述数据采集板通过485总线连接所述PLC控制器；数据采集板2具有多个4mA~20mA模拟接口15，连接于所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器和压力变送器，所述数据采集板2连接于第二直流电源302，所述PLC控制器连接于第一直流电源301；第一和第二直流电源均为24V直流电源。其中第一直流电源301为数据采集板、变送器和电能表供电；第二直流电源302为PLC控制器供电。

在所述数据采集板上设置有MCU11、ADC芯片13和多路复用开关芯片14。所述4mA~20mA模拟接口15通过所述多路复用开关芯片14、ADC芯片13连接至所述MCU11，MCU的485接口通过所述的485总线连接所述PLC控制器。

其中，所述PLC控制器通过485总线连接有电能表4，用于测交流侧的数据。

其中，所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器的设置同实施例1。

本实施例的液流电池储能系统有16个子电池堆，数据采集板2连接17个电压变送器、一个电流变送器、10个温度变送器（正极、负极液罐，8个子电池堆外壳）、两个液位变送器、两个漏液变送器、两个压力变送器和一个电能表。PLC控制器1连接2个数据采集板，2个数据采集板各采集一组8个子电池堆的数据。

虽然，以上通过实施例对本实用新型进行了说明，但本领域技术人员应了解，在不偏离本实用新型精神和实质的前提下，对本实用新型所做的改进和变型，均应属于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，包括PLC控制器、数据采集板、电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器和两个直流电源；

所述数据采集板通过485总线连接所述PLC控制器；数据采集板具有多个4mA~20mA模拟接口，连接于所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器和压力变送器，所述数据采集板连接于第一直流电源，所述PLC控制器连接于第二直流电源；

在所述数据采集板上设置有MCU、ADC芯片和多路复用开关芯片。

2.根据权利要求1所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述PLC控制器通过485总线连接有电能表，电能表的电压线圈、电流线圈套在交流侧的线路上，所述交流侧的线路用于和液流电池储能系统相互输送电力。

3.根据权利要求1所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述PLC控制器具有485总线接口和以太网接口，所述PLC控制器通过以太网接口连接有上位机。

4.根据权利要求1所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述4mA~20mA模拟接口通过所述多路复用开关芯片、ADC芯片连接至所述MCU，MCU的485接口通过所述的485总线连接所述PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述直流电源均为24V直流电源。

6.根据权利要求1~5任一项所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述电压变送器、电流变送器、温度变送器、液位变送器、漏液变送器、压力变送器均设置在液流电池储能系统上，其中电压变送器和电流变送器连接于电池的电极，温度变送器、液位变送器和压力变送器设在电池的电解液储罐上，所述漏液变送器设置于电解液储罐下方。

7.根据权利要求6所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述温度变送器还设在组成液流电池储能系统的子电池堆的外壳上。

8.根据权利要求1~5任一项所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述数据采集板连接有2~20个电压变送器、一个电流变送器、2~21个温度变送器、两个液位变送器、两个漏液变送器、两个压力变送器和一个电能表。

9.根据权利要求1~5任一项所述的液流电池储能系统数据采集装置，其特征在于，所述PLC控制器连接1~3个数据采集板。