本發(fā)明涉及蓄電池組運(yùn)維監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警裝置及方法。

背景技術(shù)：

變電站蓄電池組作為直流系統(tǒng)的核心部分，不僅具備提供瞬間大電流的作用，最重要的是作為直流系統(tǒng)后備電源。變電站蓄電池組與充電裝置共同構(gòu)成直流電源，正常工作狀態(tài)下充電裝置為直流負(fù)載供電，且對(duì)蓄電池組進(jìn)行浮充電，如果交流失電，蓄電池組將作為供電電源為直流系統(tǒng)供電，保證變電站運(yùn)行安全。交流失電后如果蓄電池組不能及時(shí)供電，將會(huì)造成整個(gè)直流系統(tǒng)失電，甚至整個(gè)變電站失電，造成巨大的損失。

近年來(lái)，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到蓄電池在直流系統(tǒng)運(yùn)行中的重要性，加強(qiáng)了對(duì)蓄電池運(yùn)行的維護(hù)，也對(duì)蓄電池安裝了一系列的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)蓄電池的電壓、內(nèi)阻等參數(shù)定期、實(shí)時(shí)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然而卻忽視了對(duì)蓄電池組是否脫離直流系統(tǒng)母線的監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)過(guò)蓄電池性能良好，但是因?yàn)樾铍姵貨](méi)有接入直流系統(tǒng)而造成大面積停電的事故。

目前，僅僅對(duì)蓄電池的性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)警，而沒(méi)有將蓄電池組與直流系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，沒(méi)有監(jiān)測(cè)蓄電池是否接在直流系統(tǒng)母線上，無(wú)法保證蓄電池組作為備用電源可以在任何需要供電的時(shí)候?qū)χ绷飨到y(tǒng)進(jìn)行供電，以確保直流系統(tǒng)的安全性。因此，如何實(shí)現(xiàn)蓄電池組在脫離直流母線時(shí)的及時(shí)預(yù)警，通知運(yùn)維人員及時(shí)排除隱患成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于：提供一種蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警裝置及方法，可實(shí)現(xiàn)蓄電池組在脫離直流母線時(shí)及時(shí)告警，并明確區(qū)分蓄電池脫離母線故障原因。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

所述蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警裝置，包括主控芯片、蓄電池浮充電流采集模塊、蓄電池組壓采集模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、浮充電流傳感器、開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊及告警輸出模塊，所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊連接直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)，所述蓄電池浮充電流采集模塊外接浮充電流傳感器，所述蓄電池組壓采集模塊連接至蓄電池組正、負(fù)極，所述蓄電池組壓采集模塊及蓄電池浮充電流采集模塊分別通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊連接至主控芯片，所述開(kāi)關(guān)量采集模塊和告警輸出模塊分別與主控芯片相連，所述告警輸出模塊同時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行通信。

本發(fā)明使用時(shí)，通過(guò)蓄電池組壓采集模塊采集蓄電池組壓，蓄電池浮充電流經(jīng)過(guò)電流傳感器轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)蓄電池浮充電流采集模塊輸出模擬量信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出數(shù)字量，該數(shù)字量信號(hào)傳遞至主控芯片完成蓄電池組浮充電流的采集，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)經(jīng)過(guò)所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊采集，并發(fā)送至主控芯片，主控芯片根據(jù)蓄電池組浮充電流與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)判斷出蓄電池組是否脫離母線，直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否異常，若出現(xiàn)開(kāi)關(guān)異?；蛐铍姵孛撾x母線故障，由告警輸出模塊輸出對(duì)應(yīng)告警信號(hào)，所述蓄電池組壓配合蓄電池浮充電流判斷蓄電池是否開(kāi)路。

其中，優(yōu)選方案為：

所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊包括限流電阻、磁珠、光電隔離電路、上拉電阻排，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)通過(guò)限流電阻與磁珠連接兩個(gè)光電隔離芯片，兩個(gè)光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排和主控芯片的IO數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)采集。

所述蓄電池浮充電流采集模塊外接浮充電流傳感器，浮充電流傳感器接在蓄電池母線處，浮充電流傳感器將采集蓄電池組的浮充電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后通過(guò)蓄電池浮充電流采集模塊及AD轉(zhuǎn)換模塊傳送至主控芯片。

所述蓄電池組壓采集模塊包括分壓電路、光耦隔離電路、電壓跟隨電路與濾波電路，蓄電池組壓輸入通過(guò)分壓電路分壓，經(jīng)過(guò)光耦隔離電路隔離后，依次經(jīng)過(guò)電壓跟隨電路與濾波電路將輸出信號(hào)接至AD轉(zhuǎn)換模塊，由AD轉(zhuǎn)換模塊將蓄電池組壓發(fā)送至主控芯片。

所述告警輸出模塊包括通信單元、告警節(jié)點(diǎn)輸出單元及告警指示燈，主控芯片連接至告警節(jié)點(diǎn)輸出單元輸入端，主控芯片同時(shí)通過(guò)通信單元連接至上位機(jī)，主控芯片根據(jù)故障信號(hào)通過(guò)告警節(jié)點(diǎn)輸出單元輸出相應(yīng)的告警信號(hào)節(jié)點(diǎn)，告警信號(hào)包括三種：蓄電池脫離母線告警信號(hào)、蓄電池開(kāi)路告警信號(hào)與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警信號(hào)。

本發(fā)明還提供一種蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警方法，包括：

S0：預(yù)先設(shè)置告警輸入量；

S1：獲取告警邏輯判斷所需告警輸入量；

S2：根據(jù)所獲取的告警輸入量，計(jì)算告警邏輯狀態(tài)值；

S3：當(dāng)告警邏輯狀態(tài)值滿足告警條件，生成對(duì)應(yīng)告警信號(hào)；

S4：根據(jù)生成的告警信號(hào)發(fā)出告警信息。

所述S0執(zhí)行過(guò)程中將告警狀態(tài)分為9bit，bit0-bit9分別設(shè)為第一路到第九路告警輸入量，初值均默認(rèn)為0，其中：

直流系統(tǒng)1組蓄電池熔斷器狀態(tài)為第一路告警輸入量；

直流系統(tǒng)2組蓄電池熔斷器狀態(tài)作為第二路告警輸入量；

直流系統(tǒng)#1母投開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第三路告警輸入量；

直流系統(tǒng)#2母投開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第四路告警輸入量；

直流系統(tǒng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第五路告警輸入量；

#1組蓄電池浮充電流值作為第六路告警輸入量；

#2組蓄電池浮充電流值作為第七路告警輸入量；

#1組蓄電池組壓作為第八路告警輸入量；

#2組蓄電池組壓作為第九路告警輸入量。

所述S1執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)獲取模塊獲取告警邏輯判斷所需告警輸入量，所述獲取模塊包括蓄電池浮充電流采集模塊、蓄電池組壓采集模塊和開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊。

所述S3告警信號(hào)包括蓄電池脫離母線告警信號(hào)、蓄電池開(kāi)路告警信號(hào)與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警信號(hào)，對(duì)應(yīng)告警信號(hào)的告警邏輯狀態(tài)值滿足的告警條件分別為：

A、蓄電池脫離母線告警邏輯狀態(tài)值：

當(dāng)Bit4為1時(shí)，Bit0、Bit2、Bit5至少有一個(gè)為1且Bit1、Bit3、Bit6至少有一個(gè)為1；

當(dāng)Bit4為0時(shí)，Bit0、Bit1、Bit2、Bit3、Bit5、Bit6至少有一個(gè)為1；

B、蓄電池開(kāi)路告警邏輯狀態(tài)值：

Bit5、Bit7都為1或Bit6、Bit8都為1；

C、直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警邏輯狀態(tài)值：

Bit2、Bit3、Bit5兩個(gè)及以上為1或Bit0為1或Bit1為1。

所述S4執(zhí)行過(guò)程為：

通過(guò)告警輸出模塊將告警信號(hào)上傳給上位機(jī)并輸出告警信號(hào)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)點(diǎn)亮告警指示燈進(jìn)行告警。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)蓄電池組在脫離直流母線時(shí)及時(shí)告警，并明確區(qū)分蓄電池脫離母線故障原因。使用時(shí)，通過(guò)蓄電池組壓采集模塊采集蓄電池組壓，蓄電池浮充電流經(jīng)過(guò)電流傳感器轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)蓄電池浮充電流采集模塊輸出模擬量信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出數(shù)字量，該數(shù)字量信號(hào)傳遞至主控芯片完成蓄電池組浮充電流的采集，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)經(jīng)過(guò)所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊采集，并發(fā)送至主控芯片，主控芯片根據(jù)蓄電池組浮充電流與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)判斷出蓄電池組是否脫離母線，直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否異常，若出現(xiàn)開(kāi)關(guān)異?；蛐铍姵孛撾x母線故障，裝置可以通過(guò)與上位機(jī)通信的方式上傳，可以通過(guò)告警節(jié)點(diǎn)的方式上傳，也可以有聲光告警的方式，多種告警方式保證運(yùn)維人員可以在第一時(shí)間掌握直流系統(tǒng)安全性。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是蓄電池浮充電流采集模塊電路原理圖。

圖3是蓄電池組壓采集模塊電路原理圖。

圖4是開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊電路原理圖。

圖5是告警輸出模塊電路原理圖。

圖6是實(shí)施例2流程圖。

圖7是實(shí)施例2告警輸入量組成圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：

如圖1所示，本發(fā)明所述蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警裝置，包括主控芯片、蓄電池浮充電流采集模塊、蓄電池組壓采集模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、浮充電流傳感器、開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊及告警輸出模塊，所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊連接直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)，所述蓄電池浮充電流采集模塊外接浮充電流傳感器，所述蓄電池組壓采集模塊連接至蓄電池組正、負(fù)極，所述蓄電池組壓采集模塊及蓄電池浮充電流采集模塊分別通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊連接至主控芯片，所述開(kāi)關(guān)量采集模塊和告警輸出模塊分別與主控芯片相連，所述告警輸出模塊同時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行通信。

如圖4所示，開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊包括限流電阻、磁珠、光電隔離電路、上拉電阻排，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)通過(guò)限流電阻與磁珠連接兩個(gè)光電隔離芯片，兩個(gè)光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排和主控芯片的IO數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)采集。

所述蓄電池浮充電流采集模塊外接浮充電流傳感器，浮充電流傳感器接在蓄電池母線處，浮充電流傳感器將蓄電池組的浮充電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，蓄電池浮充電流采集模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，電流傳感器輸出的電壓經(jīng)電阻R28和R32分壓后，經(jīng)U10A完成電壓跟隨后，然后經(jīng)U10B完成加法電路，將負(fù)壓抬高為正電壓，然后通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊傳送至主控芯片，實(shí)現(xiàn)電流值的采集。

如圖3所示，所述蓄電池組壓采集模塊包括分壓電路、光耦隔離電路、電壓跟隨電路與濾波電路，所采集電壓的正負(fù)極經(jīng)電阻R6和R8分壓后，經(jīng)一級(jí)電壓跟隨，接入線性光耦U14隔離后，經(jīng)一級(jí)電壓跟隨接入AD轉(zhuǎn)換模塊，由AD轉(zhuǎn)換模塊將蓄電池組壓發(fā)送至主控芯片，完成該路電壓值的采集。

如圖5所示，告警輸出模塊包括通信單元、告警節(jié)點(diǎn)輸出單元及告警指示燈，主控芯片連接至告警節(jié)點(diǎn)輸出單元輸入端，主控芯片同時(shí)通過(guò)通信單元連接至上位機(jī)，告警狀態(tài)包括三種：蓄電池脫離母線告警信號(hào)JDQ_BK、蓄電池開(kāi)路告警信號(hào)JDQ_OP與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警信號(hào)JDQ_SW，當(dāng)有告警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，對(duì)應(yīng)主控芯片引腳輸出低電平，光耦U32對(duì)應(yīng)路導(dǎo)通，輸出高電平，經(jīng)芯片U33反轉(zhuǎn)后輸出低電平，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，輸出告警節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)對(duì)應(yīng)的告警指示燈會(huì)點(diǎn)亮，告警輸出模塊通過(guò)通信單元連接上位機(jī)，可以向上位機(jī)上傳告警信息，U33芯片采用ULN2803A。

本發(fā)明使用時(shí)，通過(guò)蓄電池組壓采集模塊采集蓄電池組壓，蓄電池浮充電流經(jīng)過(guò)電流傳感器轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)蓄電池浮充電流采集模塊輸出模擬量信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出數(shù)字量，該數(shù)字量信號(hào)傳遞至主控芯片完成蓄電池組浮充電流的采集，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)狀態(tài)經(jīng)過(guò)所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊采集，并發(fā)送至主控芯片，主控芯片根據(jù)蓄電池組浮充電流與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)判斷出蓄電池組是否脫離母線，直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否異常，若出現(xiàn)開(kāi)關(guān)異常或蓄電池脫離母線故障，由告警輸出模塊輸出告警節(jié)點(diǎn)信號(hào)，所述蓄電池組壓配合蓄電池浮充電流判斷蓄電池是否開(kāi)路。

實(shí)施例2：

如圖6所示，本發(fā)明還提供一種蓄電池組脫離直流母線監(jiān)測(cè)告警方法，包括：

S0：預(yù)先設(shè)置告警輸入量；

S1：獲取告警邏輯判斷所需告警輸入量；

S2：根據(jù)所獲取的告警輸入量，計(jì)算告警邏輯狀態(tài)值；

S3：當(dāng)告警邏輯狀態(tài)值滿足告警條件，生成對(duì)應(yīng)告警信號(hào)；

S4：根據(jù)生成的告警信號(hào)發(fā)出告警信息。

所述S0執(zhí)行過(guò)程中將告警狀態(tài)分為9bit，bit0-bit9分別設(shè)為第一路到第九路告警輸入量，初值均默認(rèn)為0，其中：

直流系統(tǒng)1組蓄電池熔斷器狀態(tài)為第一路告警輸入量；

直流系統(tǒng)2組蓄電池熔斷器狀態(tài)作為第二路告警輸入量；

直流系統(tǒng)#1母投開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第三路告警輸入量；

直流系統(tǒng)#2母投開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第四路告警輸入量；

直流系統(tǒng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)作為第五路告警輸入量；

#1組蓄電池浮充電流值作為第六路告警輸入量；

#2組蓄電池浮充電流值作為第七路告警輸入量；

#1組蓄電池組壓作為第八路告警輸入量；

#2組蓄電池組壓作為第九路告警輸入量。

所述S1執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)獲取模塊獲取告警邏輯判斷所需告警輸入量，所述獲取模塊包括蓄電池浮充電流采集模塊、蓄電池組壓采集模塊和開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊；如圖4所示，所述開(kāi)關(guān)狀態(tài)采集模塊包括限流電阻、磁珠、光電隔離電路、上拉電阻排，直流系統(tǒng)各開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)通過(guò)限流電阻與磁珠連接兩個(gè)光電隔離芯片，兩個(gè)光電隔離芯片的輸出端分別連接上拉電阻排和主控芯片的IO數(shù)據(jù)總線，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)采集；所述蓄電池浮充電流采集模塊外接浮充電流傳感器，浮充電流傳感器接在蓄電池母線處，浮充電流傳感器將蓄電池組的浮充電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；蓄電池浮充電流采集模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，電流傳感器輸出的電壓經(jīng)電阻R28和R32分壓后，經(jīng)U10A完成電壓跟隨后，然后經(jīng)U10B完成加法電路，將負(fù)壓抬高為正電壓，然后通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊傳送至主控芯片，實(shí)現(xiàn)電流值的采集；如圖3所示，所述蓄電池組壓采集模塊包括分壓電路、光耦隔離電路、電壓跟隨電路與濾波電路，所采集電壓的正負(fù)極經(jīng)電阻R6和R8分壓后，經(jīng)一級(jí)電壓跟隨，接入線性光耦U14隔離后，經(jīng)一級(jí)電壓跟隨接入AD轉(zhuǎn)換模塊，由AD轉(zhuǎn)換模塊將蓄電池組壓發(fā)送至主控芯片，完成該路電壓值的采集。

所述S3告警信號(hào)包括蓄電池脫離母線告警信號(hào)、蓄電池開(kāi)路告警信號(hào)與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警信號(hào)，對(duì)應(yīng)告警信號(hào)的告警邏輯狀態(tài)值滿足的告警條件分別為：

A、蓄電池脫離母線告警邏輯狀態(tài)值：

當(dāng)Bit4為1時(shí)，Bit0、Bit2、Bit5至少有一個(gè)為1且Bit1、Bit3、Bit6至少有一個(gè)為1；

當(dāng)Bit4為0時(shí)，Bit0、Bit1、Bit2、Bit3、Bit5、Bit6至少有一個(gè)為1；

B、蓄電池開(kāi)路告警邏輯狀態(tài)值：

Bit5、Bit7都為1或Bit6、Bit8都為1；

C、直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警邏輯狀態(tài)值：

Bit2、Bit3、Bit5兩個(gè)及以上為1或Bit0為1或Bit1為1。

所述S4執(zhí)行過(guò)程為：

通過(guò)告警輸出模塊將告警信號(hào)上傳給上位機(jī)并輸出告警信號(hào)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)點(diǎn)亮告警指示燈進(jìn)行告警。如圖5所示，告警輸出模塊包括通信單元、告警節(jié)點(diǎn)輸出單元及告警指示燈，告警狀態(tài)包括三種：蓄電池脫離母線告警信號(hào)JDQ_BK、蓄電池開(kāi)路告警信號(hào)JDQ_OP與直流系統(tǒng)開(kāi)關(guān)異常告警信號(hào)JDQ_SW，當(dāng)有告警信號(hào)產(chǎn)生時(shí)，對(duì)應(yīng)單片機(jī)引腳輸出低電平，光耦U32對(duì)應(yīng)路導(dǎo)通，輸出高電平，經(jīng)芯片U33反轉(zhuǎn)后輸出低電平，驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，輸出告警節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)對(duì)應(yīng)的告警指示燈會(huì)點(diǎn)亮，接有上位機(jī)的情況，可以通過(guò)通信單元上傳告警信息，U33芯片采用ULN2803A。