CN203119559U

CN203119559U - 分布式直流电源监控装置

Info

Publication number: CN203119559U
Application number: CN 201320120585
Authority: CN
Inventors: 孟祥军; 何军田; 巩方彬; 刘敦秀; 左安太
Original assignee: Shandong Luneng Intelligence Technology Co Ltd
Current assignee: Shandong Luruan Digital Technology Co ltd Smart Energy Branch
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2023-03-15

Abstract

一种分布式直流电源监控装置，包括主控制器、液晶显示屏、对时模块、电源管理模块、后台监控设备、后台监控通信接口、主控制器通信接口、液晶显示屏接口、对时接口、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块、总线，其中对时模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块这三项是可选的；主控制器、电源管理模块、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块分别与总线相连；该分布式直流电源监控装置能够使用于多种应用场合，采用模块化设计，功能强大，实时性高，便于管理，内嵌专家系统，通过长期采集的数据检测电池运行情况，提供蓄电池健康状况、性能评估，提供维护、保养建议方案。

Description

分布式直流电源监控装置

技术领域

本实用新型具体涉及到分布式直流电源监控装置。

背景技术

随着社会不断向前发展，用电量越来越高，对电力系统的要求也越来越高，系统的可靠性、稳定性、可扩展性和对电池充放电管理的严密性是逐步成为电力系统最为关心的问题。发电厂、变电站（所）等供配电部门通常用蓄电池直流电源作为控制、信号、保护、事故照明、直流油泵、分合闸等装置的不间断电源，直流电源装置可靠与否直接影响到供配电系统的安全运行，而功能强弱则影响系统的良性运行和蓄电池的使用寿命。目前，国内电力操作直流电源监控系统主要采用直流电源系统置于主控室的集中监控方式，随着智能变电站建设的发展，分层分布式架构将成为主流，今后智能站系统的整体设计主要是优化面积使用，设备就地安装，因此，主变侧保护测控、低压侧保护测控、智能终端、合并单元以及GIS设备等距离主控室较远时，直流电源需要增加分电屏并使用大量电缆给设备供电，这样就会导致电缆布线难度增加，经济性较差，同时距离过长会使信号衰减采样精度不准，导致设备开关误动作，现有的直流单元监控装置一般只适用于铅酸电池，充电策略为简单的恒流恒压方式，不适用于锂电池等的充电管理，对电池的维护工作比较单一的定时均充方式，也无法提供维护建议，电池一旦出现问题容易导致直流电源系统瘫痪，没有电池均衡控制，对电池寿命影响较大。现有装置对时方式单一，应用场合受到限制，绝缘检测模块多采用注入信号方式，容易引起保护误动等问题。原有的监控装置多采用现场总线方式提供对上规约，无法满足智能变电站建设的需要。充电模块电源输入方式单一，没有太阳能、风能等多种电源输入接口。原有的直流电源监控装置已不再满足应用的发展。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型具体公开了一种分布式直流电源监控装置。

本实用新型的具体方案如下：

一种分布式直流电源监控装置，包括主控制器、液晶显示屏、对时模块、电源管理模块、后台监控设备、后台监控通信接口、主控制器通信接口、液晶显示屏接口、对时接口、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块、总线；所述主控制器、电源管理模块、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块分别与总线相连；所述对时模块与对时接口相连，所述对时接口支持的通讯方式是RS485或ETH；所述液晶显示与液晶显示屏接口相连，所述液晶显示屏接口支持的通讯方式是RS485或并行接口；所述主控制器的通信接口与总线相连，所述主控制器的通信接口支持的通讯方式是RS485、CAN、ETH或电力线载波；所述后台监控通信接口与主控制器相连，所述后台监控通信接口支持的通讯方式是RS485、CAN、ETH或电力线载波。

所述电源管理模块包括电源切换控制模块、充电流程控制模块、电池均衡控制模块。

所述系统状态采集模块包括模拟量采集模块、开关量采集模块、故障检测模块。

所述直流绝缘检测模块包括母线绝缘监测模块、支路绝缘监测模块、交流混入监测模块。

所述蓄电池检测模块包括蓄电池电压检测模块、蓄电池组温度检测模块、蓄电池组内阻检测模块。

分布式直流电源监控装置的电源管理模块，可根据电池不平衡程度选择被动均衡和主动均衡。分布式直流电源监控装置状态采集模块可以采集交流输入、直流输出、电池状态、开关量的采集，主控制器根据采集信息及时判断系统工作状态并做出控制。

分布式直流电源监控装置绝缘监测模块可以对直流母线及馈线进行交流混入检测，装置可检测交流与直流母线直接短路，交流经电容耦合混入直流母线，交流经电阻混入直流母线等多种故障情况，可选出混入线路号，对工频电源不接地系统，需要时可在其零线与大地之间接一个电容，也可实现工频混入直流母线检测的功能。正常运行时，装置可查看直流母线工频交流电压和交流电流最大的16条线路的交流电流的相对值。分布式直流电源监控装置绝缘监测模块采用平衡桥和不平衡桥相结合的检测方法，对母线电压，单极对地电压，母线对地绝缘电阻进行检测。

本实用新型的有益效果是：

(1)、分布式直流电源监控对上支持ETH、CAN、485等多种通讯方式，适用于多种场合，对上支持61850规约，可直接接入智能变电站，具有1588对时、B码对时、NTP网络对时等多种对时方式，适用范围广。

(2)、具有恒流恒压、多段恒流、恒功率等充电方式可供选择，适用于铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池等多种电池。具有电池专家系统，将专家工程师一些管理知识应用到电池监控管理中，根据长期运行监测结果提供蓄电池健康状况、性能评估，提供维护、保养建议方案。具有电池均衡控制功能，防止单体电池过压、过低情况发生，进行均衡控制，有效增长电池使用寿命。实时监测电池温度、SOC等信息，防止出现过温、过充、过放等现象的发生。

(3)、绝缘检测模块采用漏电流检测法不需要对系统注入信号，提高系统运行的稳定性，采用平衡桥和不平衡桥相结合的方式，可以检测母线绝缘状况，交流混入状况。通过与漏电流传感器的配合可以实现接地选线和交流混入选线功能。

(4)、多电源接入，采用太阳能、风能等电源接入，充分发挥不同种类电源的优势，提高多种能源综合利用水平，并可以通过与后台通讯获得电网尖峰平谷运行状态，避峰用电，实现节能降耗。采用模块化设计，功能相对独立，便于故障查找、模块更换。

(5)、采用分布式直流电源监控装置，节省大量电缆，布线简单，即使存在单点接地也不容易引起保护误动。系统运行稳定。采用高防护等级设计，适用于户外应用。

附图说明

图1分布式直流电源监控装置整体结构图；

图2分布式直流电源监控装置状态采集模块工作流程图；

图3分布式直流电源监控装置绝缘监测模块交流混入检测电路图；

图4分布式直流电源监控装置绝缘监测模块母线及支路绝缘检测电路图；

图1中1主控制器、2液晶显示屏、3对时模块、4系统状态采集模块、5直流绝缘检测模块、6蓄电池检测模块、7液晶显示屏接口、8电源管理模块、9对时接口、10主控制器通信接口、11后台监控设备、12后台监控设备通信接口、13总线、81电源切换控制模块、82充电流程控制模块、83电池均衡控制模块、41模拟量采集模块、42开关量采集模块、43故障检测模块、51母线绝缘监测模块、52支路绝缘监测模块、53交流混入监测模块、61电池电压检测模块、62蓄电池组温度检测模块、63蓄电池组内阻检测模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1所示，一种分布式直流电源监控装置，包括主控制器1、液晶显示屏2、对时模块3、电源管理模块8、后台监控设备11、后台监控设备通信接口12、主控制器通信接口10、液晶显示屏接口7、对时接口9、系统状态采集模块4、直流绝缘检测模块5、蓄电池检测模块6、总线13；

对时模块3与对时接口9相连，对时接口9支持的通讯方式RS485或ETH；液晶显示屏2与液晶显示屏接口7相连，液晶显示屏接口7支持的通讯方式RS485或并行接口；主控制器的通信接口10与后台监控设备11相连，所述主控制器的通信接口10与后台监控设备通信接口12支持的通讯方式是RS485、CAN、ETH或电力线载波。电源管理模块8包括电源切换控制模块81、充电流程控制模块82、电池均衡控制模块83；系统状态采集模块4包括模拟量采集模块41、开关量采集模块42、故障检测模块43；直流绝缘检测模块5包括母线绝缘监测模块51、支路绝缘监测模块52、交流混入监测模块53；蓄电池检测模块6包括电池电压检测模块61、蓄电池组温度检测模块62、蓄电池组内阻检测模块63；主控制器1、电源管理模块8、系统状态采集模块4、直流绝缘检测模块5、蓄电池检测模块6分别与总线13相连，用于数据的通讯，主控制器1通过主控制器通信接口10接收和处理数据。

分布式直流电源监控装置主监控对上支持IEC61850规约，另外还支持CAN、以太网、电力线载波等多种可选载波方式。分布式直流电源监控装置主监控支持1588对时、B码对时、NTP网络对时等多种对时方式，使用于多种应用场合。

分布式直流电源监控装置内嵌专家系统，通过人机交互界面，提供电池参数等相关等相关信息，通过长期采集的数据检测电池运行情况，提供蓄电池健康状况、性能评估，提供维护、保养建议方案。

分布式直流电源监控装置与电力系统接口，获取电网尖峰平谷运行信息，在保证直流系统运行稳定的情况下实现合理调整充电时段。分布式直流电流监控装置的电源管理模块可根据铅酸电池、锂电池等不同特性，使用不同的充电方式，这样可以使本监控装置可以应用于多种电池供电场合。分布式直流电源监控装置的电源管理模块在保证供电系统稳定的情况下，尽可能的使用清洁能源，采用最大功率判断方式确定使用何种电源作为当前使用电源。工作过程中采用1主1备工作方式，最大可能保证输入电源的可靠性。分布式直流电源监控装置的电源管理模块，可根据电池不平衡程度选择被动均衡和主动均衡。

分布式直流电源监控装置状态采集模块工作流程如图2所示，可以采集交流输入、直流输出、电池状态、开关量的采集，采集到的数据经过信号调理、AD转换、光耦隔离处理后输送到CPU，主控制器根据采集信息及时判断系统工作状态并做出控制。

分布式直流电源监控装置绝缘监测模块交流混入检测电路图如图3所示，可以对直流母线及馈线进行交流混入检测，装置可检测交流与直流母线直接短路，交流经电容耦合混入直流母线，交流经电阻混入直流母线等多种故障情况，可选出混入线路号。对工频电源不接地系统，需要时可在其零线与大地之间接一个电容，也可实现工频混入直流母线检测的功能，正常运行时，装置可查看直流母线工频交流电压和交流电流最大的16条线路的交流电流的相对值。

分布式直流电源监控装置绝缘监测模块母线及支路绝缘检测电路图如图4所示，采用平衡桥和不平衡桥相结合的检测方法，对母线电压，单极对地电压，母线对地绝缘电阻进行检测。支路绝缘电阻检测采用直流漏电流检测法，不需要对系统注入信号，提高系统运行稳定性。

Claims

1.一种分布式直流电源监控装置，其特征是，包括主控制器、液晶显示屏、对时模块、电源管理模块、后台监控设备、后台监控通信接口、主控制器通信接口、液晶显示屏接口、对时接口、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块、总线；所述主控制器、电源管理模块、系统状态采集模块、直流绝缘检测模块、蓄电池检测模块分别与总线相连；所述对时模块与对时接口相连，所述对时接口支持的通讯方式是RS485或ETH；所述液晶显示与液晶显示屏接口相连，所述液晶显示屏接口支持的通讯方式是RS485或并行接口；所述主控制器的通信接口与总线相连，所述主控制器的通信接口支持的通讯方式是RS485、CAN、ETH或电力线载波；所述后台监控通信接口与主控制器相连，所述后台监控通信接口支持的通讯方式是RS485、CAN、ETH或电力线载波。

2.如权利要求1所述的一种分布式直流电源监控装置，其特征是，所述电源管理模块包括电源切换控制模块、充电流程控制模块、电池均衡控制模块。

3.如权利要求1所述的一种分布式直流电源监控装置，其特征是，所述系统状态采集模块包括模拟量采集模块、开关量采集模块、故障检测模块。

4.如权利要求1所述的一种分布式直流电源监控装置，其特征是，所述直流绝缘检测模块包括母线绝缘监测模块、支路绝缘监测模块、交流混入监测模块。

5.如权利要求1所述的一种分布式直流电源监控装置，其特征是，所述蓄电池检测模块包括蓄电池电压检测模块、蓄电池组温度检测模块、蓄电池组内阻检测模块。