变电站蓄电池脱离直流母线监测系统的制作方法

本实用新型涉及变电站蓄电池监测领域，特别是涉及一种变电站蓄电池脱离直流母线监测系统。

背景技术：

蓄电池是变电站中最可靠稳定的电源，为变电站中控制、保护、合闸、闭锁等回路和设备提供电源。整个变电站内的直流系统是用充电机提供的直流电源为整个系统供电。而充电机的电源为站内交流电源。如果蓄电池脱离直流母线，一旦发生事故，站内失电，会造成整个直流系统失去电源，而保护、控制装置无法动作，将造成事故扩大到上一级。因此，对于蓄电池是否脱离直流母线进行检测具有重要意义。但在传统技术中，主要依赖于运维人员现场巡查，这种方式不仅效率低下，而且在巡查不及时的情况下将导致严重的安全隐患。

技术实现要素：

基于此，本实用新型提供一种变电站蓄电池脱离直流母线监测系统，对蓄电池的运行状态进行监测，能及时发现蓄电池是否脱离直流母线。

为实现上述目的，本实用新型实施例采用以下技术方案：

一种变电站蓄电池脱离直流母线监测系统，包括：蓄电池系统电压增量监测装置、蓄电池本体电压衰减监测装置、蓄电池浮充电流监测装置、蓄电池熔断器监测装置、蓄电池母线开关状态监测装置、蓄电池工作开关状态监测装置、通信装置、微控制器、显示装置、报警装置以及服务器；

所述蓄电池系统电压增量监测装置、所述蓄电池衰减监测装置、所述蓄电池浮充电流监测装置均分别连接变电站中的蓄电池以及所述微控制器；

所述蓄电池熔断器监测装置分别与所述蓄电池的熔断器和所述微控制器连接，所述蓄电池母线开关状态监测装置分别与所述蓄电池的母线开关和所述微控制器连接，所述蓄电池工作开关状态监测装置分别与所述蓄电池的工作开关和所述微控制器连接；

所述通信装置分别连接所述微控制器和所述服务器，所述显示装置和所述报警装置均与所述微控制器连接。

可选的，所述蓄电池系统电压增量监测装置包括用于检测所述变电站中控制母线电压的第一电压传感器、用于检测所述蓄电池电压的第二电压传感器以及差分运算电路；所述第一电压传感器和所述第二电压传感器分别连接至所述差分运算电路的输入端，所述差分运算电路的输出端与所述微控制器连接。

所述差分运算电路可以输出差电压信号至微控制器中进行分析计算。

可选的，所述蓄电池本体电压衰减测量装置包括周期性采集所述蓄电池电压的第三电压传感器，所述第三电压传感器与所述微控制器连接。微控制器可以依据随时间变化的蓄电池电压来拟合出衰减曲线，若拟合出的衰减曲线满足一定要求，则说明蓄电池脱离直流母线。

可选的，所述蓄电池浮充电流监测装置包括用于采集蓄电池浮充电流的电流传感器，所述电流传感器分别与所述蓄电池、所述微控制器连接。

所述电流传感器可采用高精度电流抗饱和传感器，以得到更精确的检测结果。

可选的，所述蓄电池熔断器监测装置包括用于监测所述蓄电池的熔断器状态的霍尔传感器，所述霍尔传感器分别与所述蓄电池的熔断器和所述微控制器连接。

所述霍尔传感器可采用现代高精度、高灵敏度的霍尔传感器，以提高检测精度。

可选的，所述蓄电池母线开关状态监测装置包括第一光耦合器，所述第一光耦合器的输入端与所述母线开关的位置接点连接，所述第一光耦合器的输出端与所述微控制器连接。

第一光耦合器工作后，其输出信号输入至微控制器中，经微控制器的智能分析，可以判断出母线开关的闭合与开断状态。同时，由于光耦合器的作用，信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强。

可选的，所述蓄电池工作开关状态监测装置包括第二光耦合器，所述第二光耦合器的输入端与所述蓄电池的工作开关的位置接点连接，所述第二光耦合器的输出端与所述微控制器连接。

微控制器分析第二光耦合器的输出信号，可以判断蓄电池工作开关的闭合与断开状态。

可选的，所述通信装置包括GSM通信模块、3G通信模块或4G通信模块。

可选的，所述报警装置为警钟或提示灯。

本实用新型可以实时监测蓄电池的电压变化情况、充放电状态，并能监测蓄电池熔断器是否熔断、监测蓄电池母线开关和工作开关的导通状态，实现蓄电池组与直流母线的连接和运行状态的多维度监测与数据显示，能及时发现蓄电池脱离直流母线，并给予报警提示，大大提高了变电站直流电源系统的安全性和可靠性，确保电网稳定安全地运行。

附图说明

图1为本实用新型实施例中变电站蓄电池脱离直流母线监测系统的第一结构示意图；

图2为本实用新型实施例中变电站蓄电池脱离直流母线监测系统的第一结构示意图；

图3为本实用新型实施例中变电站蓄电池脱离直流母线监测系统的第一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本实用新型的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，尽管在下文中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

图1为本实用新型实施例中变电站蓄电池脱离直流母线监测系统的第一结构示意图。在本实施例中，变电站蓄电池脱离直流母线监测系统包括：蓄电池系统电压增量监测装置1、蓄电池本体电压衰减监测装置2、蓄电池浮充电流监测装置3、蓄电池熔断器监测装置4、蓄电池母线开关状态监测装置5、蓄电池工作开关状态监测装置6、通信装置7、微控制器8以及服务器9。

其中，蓄电池系统电压增量监测装置1、蓄电池衰减监测装置2、蓄电池浮充电流监测装置3均分别连接变电站中的蓄电池以及微控制器8。

蓄电池熔断器监测装置4分别与蓄电池的熔断器和微控制器8连接，蓄电池母线开关状态监测装置5分别与蓄电池的母线开关和微控制器8连接，蓄电池工作开关状态监测装置6分别与蓄电池的工作开关和微控制器8连接。通信装置7分别连接微控制器8以及服务器9。

在本实施例中，蓄电池系统电压增量监测装置1用于监测蓄电池系统的电压增量，此处所指的电压增量即控制母线电压U1与蓄电池电压U2的差值，当蓄电池正常工作时，理论上控制母线电压U1与蓄电池电压U2的差值应为零，实际中控制母线电压U1与蓄电池电压U2的差值也很小，接近于零。

蓄电池本体电压衰减监测装置2用于监测蓄电池电压U2的衰减度情况，若蓄电池脱离母线，蓄电池电压随时间变化的曲线将满足：

式(1)中U2为蓄电池电压，Ue为蓄电池电压衰减瞬间额定值，R、C分别是蓄电池回路中内阻、电容。

蓄电池浮充电流监测装置3用于监测蓄电池的浮充电流I，若蓄电池未脱离母线，理论上蓄电池的浮充电流I应不等于零。蓄电池熔断器监测装置4用于监测蓄电池熔断器的开断状态，确保运行中的熔断器处于完好状态。蓄电池母线开关状态监测装置5用于监测母线开关的导通状态，确保蓄电池运行时不脱离母线，电压电流不发生异常状况。蓄电池工作开关状态监测装置6用于监测蓄电池工作开关的导通状态，确保控制母线电压与蓄电池电压无差异。

微控制器8用于接收上述各个监测装置传输的数据，并进行综合分析，判断蓄电池是否脱离母线。可选的，当微控制器8经过分析确定以下条件中的任意一个满足时，判定蓄电池脱离母线：

(1)控制母线电压U1与蓄电池电压U2的差值不为零，且大于设定的阈值；

(2)蓄电池电压U2随时间衰减变化满足其中，U2为蓄电池电压，Ue为蓄电池电压衰减瞬间额定值，R、C分别是蓄电池回路中的内阻、电容；

(3)蓄电池的浮充电流I大于阈值电流(该阈值电流接近于零)；

(4)蓄电池熔断器断开；

(5)蓄电池母线开关断开；

(6)蓄电池工作开关断开。

微控制器8通过通信装置7与服务器9进行通信，将分析数据传输至服务器9，后台人员通过服务器9可以获得蓄电池的在线监测数据，并能判断蓄电池是否脱离母线运行。其中，通信装置7可采用3G通信模块、4G通信模块等等。

较佳地，参照图2所示，本实施例中的变电站蓄电池脱离直流母线监测系统还包括显示装置10，该显示装置10与微控制器8连接。显示装置10可以显示微控制器8输出的待显示数据。可选的，微控制器8分析各个监测装置采集的数据之后形成作业分析表单，该表单中含有各项分析数据和曲线，显示装置10可以显示该作业分析表单，并且当有数据异常或曲线异常时，针对于异常的数据或曲线进行提示，比如自动标红异常的数据或曲线，提醒运维检修人员及时排查故障原因并进行相应处理。

进一步地，参照图2所示，本实施例中的变电站蓄电池脱离直流母线监测系统还可包括与微控制器8连接的报警装置11，该报警装置11用于依据微控制器8输出的异常信号进行报警，以提醒运维检修人员。可选的，微控制8分别对各个监测装置采集的数据进行分析，当有任意一个监测装置采集的数据出现异常时，微控制器8均可生成相应的异常信号，以驱动报警装置11发出报警。其中，报警装置11可以是任意一种声、光或其他形式的报警装置，例如警钟、提示灯等等。

在一种可选的实施方式中，参照图3所示，蓄电池系统电压增量监测装置1包括第一电压传感器101a、第二电压传感器101b以及差分运算电路102。其中，第一电压传感器101a用于检测变电站中控制母线电压U1，第二电压传感器101b用于检测蓄电池电压U2，第一电压传感器101a和第二电压传感器101b分别连接至差分运算电路102的输入端，差分运算电路102的输出端与微控制器8连接。差分运算电路102可以输出差电压信号△U至微控制器8中进行分析计算，其中，△U＝U1-U2。

在一种可选的实施方式中，参照图3所示，蓄电池本体电压衰减测量装置2包括与微控制器8连接的第三电压传感器201，该第三电压传感器201周期性采集蓄电池电压，并照时间推移将采集到的电压输入到微控制器8中。微控制器8可以依据随时间变化的蓄电池电压来拟合出衰减曲线，若拟合出的衰减曲线满足式(1)，则说明蓄电池脱离直流母线。

可选地，参照图3所示，蓄电池浮充电流监测装置3包括用于采集蓄电池浮充电流的电流传感器301，该电流传感器301分别与蓄电池、微控制器8连接。本实施例中电流传感器301可采用高精度电流抗饱和传感器，可以得到更精确的检测结果。

可选的，参照图3所示，蓄电池熔断器监测装置4包括分别与蓄电池的熔断器和微控制器8连接的霍尔传感器401，霍尔传感器401用于监测蓄电池熔断器的开断状态。本实施例中的霍尔传感器401采用现代高精度、高灵敏度的霍尔传感器，以提高检测精度。

可选的，参照图3所示，蓄电池母线开关状态监测装置5包括第一光耦合器501，第一光耦合器501的输入端与母线开关的位置接点连接，第一光耦合器501的输出端与微控制器8连接。具体的，可将母线开关空的位置接点接入第一光耦合器501的输入端，第一光耦合器501工作后，其输出信号输入至微控制器8中，经微控制器8的智能分析，可以判断出母线开关的闭合与开断状态。同时，由于光耦合器的作用，信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强。

可选的，参照图3所示，蓄电池工作开关状态监测装置6包括第二光耦合器601，第二光耦合器601的输入端与蓄电池的工作开关的位置接点连接，第二光耦合器601的输出端与微控制器8连接。同理，可将蓄电池工作开关空的位置接点接入第二光耦合器601的输入端，第二光耦合器601工作后，其输出信号输入至微控制器8中，经微控制器8的智能分析，可以判断出蓄电池工作开关的闭合与开断状态。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。