单体蓄电池开路在线监控系统的制作方法

本发明属于直流系统运维管理技术领域，具体涉及单体蓄电池开路在线监控系统。

背景技术：

变电站的直流系统在正常状态下为断路器跳/合闸、继电保护及安自装置、通信设备等提供直流电源。在站用电中断的情况下，直流蓄电池组发挥其独立电源的作用——为断路器跳/合闸、继电保护及安自装置、通信设备事故照明等提供直流电源。直流系统一旦发生故障，此时如果电力系统同时发生故障，站内继电保护装置、安全自动装置、因失去直流电源的供应无法发出跳闸指令跳开相应故障点，造成断路器拒动，扩大事故影响范围，危及整个电力系统安全。近年来因直流电源出现问题导致电力系统重大事故的案例时有发生,造成重大的经济损失和不良的社会影响；2016年6月18日，陕西330kv南郊变电站在电缆沟着火后，站内直流系统出现异常，保护装置、安全自动装置无法运行导致事故扩大，最终造成3台主变烧毁，8座110kv变电站失压，损失负荷28万千瓦，事故暴露出直流电源系统在运维管理方面存在严重缺失、在直流系统监控全覆盖方面存在严重不足。

变电站直流蓄电池组一般采用串接方式备用供电，当直流主供站用交流失电或直流充电模块故障，备用供电的蓄电池组便承担全站直流负荷，如果此时蓄电池组中存在单体蓄电池开路或蓄电池组脱离母线，将直接造成直流母线失压，此时发生故障将会导致保护装置拒动，断路器无法将故障隔离、扩大事故范围，发生类似330kv南郊变主变烧毁、大面积停电的重大恶性事故，因此提供一种能够及时将开路蓄电池跨接的装置及远程的监测装置成为了当前亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了单体蓄电池开路在线监控系统，借助远程服务器收集由直流电源远程一体化监测装置上传的直流电源充电模块及蓄电池运行状态的数据，方便人员对现场情况的监视，保证电站运行的正常进行。

本发明采用的具体技术方案是：

单体蓄电池开路在线监控系统，包括直流电源远程一体化监测装置及远程服务器，所述的直流电源远程一体化监测装置与远程服务器通信连接，所述的直流电源远程一体化监测装置包括监测组件、工控机及与工控机通信连接的dtu无线终端，所述的dtu无线终端与远程服务器借助无线信号建立通信连接，所述的监测组件包括与工控机通信连接的蓄电池跨接装置及电压监测终端，所述的电压监测终端的电压信号输入端与串接在蓄电池直流母线上的分流器连接。

所述的远程服务器还借助交换机连接有多台电脑。

所述的直流电源远程一体化监测装置还包括与工控机通讯连接的充电模块，所述的充电模块的电能输出端与蓄电池连接。

所述的蓄电池跨接装置包括单片机、跨接电路及警报电路，所述的跨接电路包括跨接二极管d1及与跨接二极管d1串联的电流传感器，所述的单片机与电流传感器的输出端电连接，所述的单片机的控制端与警报电路连接。

所述的警报电路包括驱动电路及报警器，所述的驱动电路借助继电器km控制报警器通断，所述的驱动电路包括使能模块及开关模块，

所述的使能模块包括依次串接的第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及第一三极管q1，所述的第一电阻r1串接在单片机的控制端，第三电阻r3与第一三极管q1的基极连接，第二电阻r2与第三电阻r3串接的节点与第一三极管q1的发射极连接，第一三极管q1的集电极与开关模块连接。

所述的开关模块包括依次串接的第四电阻r4、第五电阻r5及第二三极管q2，第四电阻r4与第一三极管q1的集电极连接，第五电阻r5与第二三极管q2的基极连接，第二三极管q2的发射极接地，第二三极管q2的集电极与电源之间串联有继电器km的线圈。

所述的第一三极管q1为pnp型三极管，所述的第二三极管q2为npn型三极管。

所述的第二电阻r2与第三电阻r3串接形成的串联电路还并联有第一电容c1。

所述的第五电阻r5与第四电阻r4的连接节点与第二三极管q2的发射极之间串联有第二电容c2，所述的继电器km的线圈还并联有第二二极管d2，第二二极管d2的导通方向与继电器km的电流方向反向设置。

本发明的有益效果是：

本发明采用直流电源远程一体化监测装置及远程服务器，实现针对电站现场的直流电源的状态监测，借助远程服务器收集由直流电源远程一体化监测装置上传的直流电源充电模块及蓄电池运行状态的数据，方便人员对现场情况的监视，保证电站运行的正常进行。

附图说明

图1为本发明系统的原理框图。

图2为跨接电路的原理图。

图3为警报电路的原理图。

附图中，1、远程服务器，2、工控机，3、dtu无线终端，4、蓄电池跨接装置，5、电压监测终端，6、分流器，7、交换机，8、电脑，9、充电模块，10、单片机，11、电流传感器，12代表报警器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

具体实施例如图1到图3所示，本发明为一种单体蓄电池开路在线监控系统，包括直流电源远程一体化监测装置及远程服务器1，所述的直流电源远程一体化监测装置与远程服务器1通信连接，所述的直流电源远程一体化监测装置包括监测组件、工控机2及与工控机2通信连接的dtu无线终端3，所述的dtu无线终端3与远程服务器1借助无线信号建立通信连接，所述的监测组件包括与工控机2通信连接的蓄电池跨接装置4及电压监测终端5，所述的电压监测终端5的电压信号输入端与串接在蓄电池直流母线上的分流器6连接，所述的电压监测终端5为具有串口通信功能的数字式电压表。本发明通过远程服务器收集由直流电源远程一体化监测装置上传的直流电源充电模块及蓄电池运行状态的数据，方便人员对现场情况的监视，保证电站运行的正常进行，所述的直流电源远程一体化监测装置设置在电站现场，由工控机高度集成为一体系统，维护方便，大大提升了电站巡检、维护能力。

进一步的，如图1所示，所述的远程服务器1还借助交换机7连接有多台电脑8。远程监控人员通过电脑8能够及时了解现场的直流电源运行状态。

进一步的，所述的直流电源远程一体化监测装置还包括与工控机2通讯连接的充电模块9，所述的充电模块9的电能输出端与蓄电池连接。充电模块9是为变电站所配备的蓄电池充电机，在蓄电池电能不足的情况下对蓄电池进行充能，设置的工控机2借助充电模块9的通信接口进行连接，将充电信息进行收集，便于监控。

因蓄电池是串联工作方式，任何一只蓄电池开路，整条蓄电池组电流回路就要断开，将造成直流母线失电，保护装置拒动的严重后果，因此，进一步的，所述的直流电源远程一体化监测装置还包括有蓄电池跨接装置4，所述的蓄电池跨接装置4与工控机2通信连接。

所述的蓄电池跨接装置4包括单片机10、跨接电路及警报电路，所述的跨接电路包括跨接二极管d1及与跨接二极管d1串联的电流传感器11，所述的单片机10与电流传感器11的输出端电连接，所述的单片机10的控制端与警报电路连接。当电流传感器11检测到电流后默认是跨接二极管d1导通，说明此时该蓄电池跨接装置4所跨接的蓄电池发生故障，跨接生效，通过单片机10判定电流传感器11检测到电流信号后，单片机10上传报警信号到工控机2，由工控机2上报远程服务器，现场这边由单片机10启动警报电路对现场的工作人员进行提示，提醒工作人员进行检查维修，避免事故扩大。

本发明的蓄电池跨接装置4的跨接电路无需工作电源，利用二极管单向导电性，使用时只需反向并联于蓄电池两端，一旦蓄电池极性反转，二极管自动导通，无时间间隙。

进一步的，所述的警报电路包括驱动电路及报警器12，本发明所采用的报警器12为大功率报警器，所述的驱动电路借助继电器km控制报警器12通断，所述的驱动电路包括使能模块及开关模块，

所述的使能模块包括依次串接的第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3及第一三极管q1，所述的第一电阻r1串接在单片机10的控制端，第三电阻r3与第一三极管q1的基极连接，第二电阻r2与第三电阻r3串接的节点与第一三极管q1的发射极连接，第一三极管q1的集电极与开关模块连接。

所述的开关模块包括依次串接的第四电阻r4、第五电阻r5及第二三极管q2，第四电阻r4与第一三极管q1的集电极连接，第五电阻r5与第二三极管q2的基极连接，第二三极管q2的发射极接地，第二三极管q2的集电极与电源之间串联有继电器km的线圈。

驱动电路的工作原理是：当单片机10的控制端即io口输出高电平后，第二电阻r2与第三电阻r3由于串联分压，此时第一三极管q1基极电压低于发射极电压，第一三极管q1导通，借助该部分的使能电路提高了单片机10控制端的负载能力，随后第二三极管q2基极上电，第二三极管q2导通，使得继电器km的线圈上电，经过使能模块及开关模块的共同驱动，既能够提高单片机的负载能力，又提高了开关模块的受控精确度，又保证了较大功率的继电器km线圈能够顺利接通。

进一步的，所述的第一三极管q1为pnp型三极管，所述的第二三极管q2为npn型三极管。

进一步的，所述的第二电阻r2与第三电阻r3串接形成的串联电路还并联有第一电容c1。借助第一电容c1消除单片机10的io输出电平的尖波等杂波，提高信号质量，当第一电容c1逐渐充电后，第一三极管q1逐渐导通，避免突变，所述的第五电阻r5与第四电阻r4的连接节点与第二三极管q2的发射极之间串联有第二电容c2，所述的继电器km的线圈还并联有第二二极管d2，第二二极管d2的导通方向与继电器km的电流方向反向设置。第二电容c2也起到类似作用，避免了控制继电器km的大电流的直接接入，提高了电路的稳定性。