一种通信电源蓄电池容量核准远程控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及蓄电池维护领域，尤其涉及一种通信电源蓄电池容量核准远程控制系统。


背景技术：

2.在电力通信站中，蓄电池是保障通信畅通的重要手段，由于蓄电池在使用过程中会出现一定程度的劣化，如果对蓄电池不能进行有效的管理，可能在市电停电时，不能达到预期持续供电时间，造成通信设备停运，甚至进一步造成电力系统的停电事故。准确掌握蓄电池的运行状况，对蓄电池组进行有效的管理显得尤为重要。
3.蓄电池容量核准测试是一种相对准确直接检测蓄电池性能的方法。传统蓄电池容量核准测试，采用人工现场测试方式，人工到达现场拆开蓄电池组，接入电阻箱消耗蓄电池电能。这个过程持续时间长，操作复杂，运行和检修人员需要在现场连续值守48小时或更长时间，耗时耗力。同时核准操作中会产生大量的热，也不符合节能环保理念。另一种方法是采用便携式放电仪对蓄电池进行放电和监测，但测试开始前需要大量接线，操作过程繁琐，同样耗费时间较长。第三种方法是采用设计纯直流放电装置，通过动态调节定调负载和精调负载控制直流电流输出，实现高精度直流放电，并采用新材料技术，热量耗散有所降低，但该方法存在电能浪费的问题。第四种方法是在充电机与直流母线之间串接可调压装置，在蓄电池不脱离母线的情况下，降低母线电压，对蓄电池进行核容放电，但长期母线低电压会对直流负载产生不利影响。随着并网逆变技术在光伏微电网中的大量应用，第五种方法是将并网逆变技术应用到蓄电池放电，将蓄电池电能通过dc/ac转变，释放到交流电网，避免了电能的浪费，但该方法对交流电网谐波污染大，交流失电保护困难，对交流电网系统的运行造成了安全威胁。因此，现有的技术手段均存在不足之处。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种通信电源蓄电池容量核准远程控制系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种通信电源蓄电池容量核准远程控制系统，包括上位机、通信终端、本地控制与容量核准计算单元、控制指令单元、放电执行模块、蓄电池组；所述本地控制与容量核准计算单元与所述通信终端之间相连，用于完成控制命令的下达和采集数据的上传；所述上位机与所述通信终端之间采用远程通信协议通信，用以实现蓄电池容量核准远程控制；所述本地控制与容量核准计算单元与所述控制指令单元相连，用于对蓄电池容量核准状态的监控；所述放电执行模块分别与所述控制指令单元和所述蓄电池组相连，用于执行放电操作。
7.进一步，所述蓄电池组包括第一电池组和第二电池组。
8.进一步，所述放电执行模块包括开关连接控制执行单元和dc/dc变换。
9.进一步，所述dc/dc变换用于将所述蓄电池组的电能以恒流放电的方式释放到用
电设备中。
10.进一步，所述本地控制与容量核准计算单元具有故障中断控制和系统保护的功能。
11.进一步，所述上位机能够根据需要自动或人工终止蓄电池容量核准的放电操作；所述上位机还能够根据蓄电池的类型，选择合适的放电率参数。
12.本实用新型的有益效果是：
13.1.本实用新型在硬件和软件设计方面，充分考虑在各种情况下，保证蓄电池放电的安全，特别是在硬件故障情况下，仍能够实现持续供电；
14.2.采用更加经济环保的放电策略，将蓄电池电能经由直流负载消耗，避免了电能损失；
15.3.采用双环路进行本地和远程控制，利用上位机控制蓄电池放电控制装置远程执行放电指令，实现了蓄电池远程在线核容放电的功能；
16.4.具有在线放电和本地放电控制功能，实时采集放电过程数据，设计多种故障响应措施，确保直流系统的安全；
17.5.有助于及时发现和掌握蓄电池的运行状况，降低维护人员的劳动强度，提高电能的利用效率，减少环境污染，推动蓄电池管理向着智能化方向发展。
附图说明
18.图1是本实用新型通信电源蓄电池容量核准远程控制系统的示意图；
19.图2是本实用新型通信电源蓄电池容量核准远程控制系统的蓄电池放电前拓扑图。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.本实用新型通信电源蓄电池容量核准远程控制系统的示意图如图1所示。该系统由上位机、通信终端、本地控制与容量核准计算单元、控制指令单元、放电执行模块、蓄电池组等组成。所述蓄电池组包括第一电池组和第二电池组。所述本地控制与容量核准计算单元与所述通信终端之间采用rs232串口通信，完成控制命令的下达和采集数据的上传。所述上位机与所述通信终端之间采用tcp/ip协议，以实现蓄电池容量核准远程控制。所述本地控制与容量核准计算单元采用rs485总线与所述控制指令单元通信，完成对蓄电池容量核准状态的监控。所述放电执行模块分别与所述控制指令单元和所述蓄电池组相连，用于执行放电操作，包括开关连接控制执行单元和dc/dc变换。
22.本实用新型通信电源蓄电池容量核准远程控制系统是通过准确控制蓄电池的连接和放电参数，将蓄电池电能释放出来。在本系统中，通过所述dc/dc变换的恒流放电的方式将所述蓄电池组的电能释放到用电设备中，实现了节能环保的理念。
23.系统的工作原理：当蓄电池容量需要核准时，远程的所述上位机将蓄电池容量核准的指令通过通信线路，发送到变电站端的所述通信终端，所述通信终端将指令再通过所
述rs232串口转发给所述本地控制与容量核准计算单，从而完成了指令的下达。所述本地控制与容量核准计算单元负责对蓄电池的放电控制与容量核准计算，即将放电时间、放电容量、单体电压和蓄电池电压等参数，通过所述rs485总线发送给所述控制指令单元，所述控制指令单元采集蓄电池的状态信息，如蓄电池电压、电流、放电时间以及直流母线电压等信息，采集上来并送达所述本地控制与容量核准计算单元，所述本地控制与容量核准计算单元计算并判断相关数据参数是否满足指令的要求，并实时将信息传回给所述上位机。所述本地控制与容量核准计算单元还具有故障中断控制和系统保护的功能。所述上位机可根据需要自动或人工终止蓄电池容量核准的放电操作，中止放电过程；所述上位机还可根据蓄电池的类型，灵活选择合适的放电率。
24.通过远程操作，实现蓄电池容量核准的远程控制，节约人力成本。
25.一般通信电源系统选用两组蓄电池备用供电，以尽可能保证应急供电的可靠性要求。在日常运行中，直流母线的整流器与蓄电池组并接，整流器接入直流配电屏，为直流用电器提供电能输入，蓄电池处于浮充电状态以补充蓄电池自放电的电能损耗。
26.所述本地控制与容量核准计算单元实施蓄电池放电操作时，通过所述控制指令单元控制开关的动作、蓄电池接入、切出和电路的连接，使所述第一电池组或所述第二电池组按照需要分别进行容量核准，需要测试核准的蓄电池的能量通过所述dc/dc变换器送入直流母线，进而送到所述用电设备，完成电能的消耗，实现了环保的能量释放理念。
27.所述开关连接控制执行单元是具体控制蓄电池放电的执行单元，工作过程如图2所示。
28.a点为整流器输出电压，b点为蓄电池放电电压，c点为蓄电池组电压，图2中整流器将交流转换为直流电；d1、d2为防反二极管，防止电流倒灌；k1、k2为常闭直流接触器；k3、k4为放电开关；dc/dc模块在放电时起到升压作用。
29.蓄电池放电之前，所述常闭直流接触器k1、k2闭合，所述放电开关k3、k4断开，此时a点电压略高于c点蓄电池组电压，蓄电池组处于浮充状态，整流器为用电器供电。
30.当对所述第一电池组进行容量核准时，所述常闭直流接触器k1断开，所述整流器对蓄电池组充电停止；所述放电开关k3闭合，启动放电控制装置的所述dc/dc模块，将蓄电池的输出电压升高，使其高于直流母线电压，即b点电压高于a点，整流器输出电压被阻塞，所述第一电池组处于放电状态；随着放电过程的进行，蓄电池组的电压逐渐降低，dc/dc模块使b点电压保持稳定，虽然a点电压高于c点，但由于d1二极管的反向连接状态，整流器不能对所述第一电池组进行充电，防止了电压的倒灌，确保蓄电池组放电的顺利进行。与此同时，为了保证系统安全性，防止因b点高压对所述第二电池组进行高压充电，破坏备用电池组，所述常闭直流接触器k2和所述放电开关k4均断开，所述第一电池组和所述第二电池组不同时进行放电测试，以防止放电过程中，因市电停电，而蓄电池组中的电能被放掉，无法发挥应有的作用。
31.蓄电池容量核准就是精确控制放电的过程，通过所述上位机的软件首先进行放电参数的设定，然后启动所述本地控制与容量核准计算单元，完成监测及传感器的初始化。检测设备的传感器和开关量是否正常，若满足蓄电池容量核准条件则启动操作。容量核准过程中实时检测市电、开关量和通信是否正常，检测到异常情况主动告警并中止放电，启动备用电池；在各项参数正常情况下，采集过程数据，达到放电截止条件，终止容量核准并启动
充电，蓄电池容量核准过程结束。整个过程实现蓄电池放电的操作和过程参数的采集，为维护人员管理蓄电池提供科学手段。
32.蓄电池容量核准自动过程的安全性关系到通信电源系统的稳定运行，在设计时需要考虑到可能的故障，并对故障进行响应，提高系统的容错率。对蓄电池容量核准时系统故障及响应如下：
33.继电器故障：由于采取远程在线放电容量核准的方式，在容量核准控制方面需要使用多个继电开关，当容量核准放电过程中，所述上位机的软件实时采集放电控制装置的开关量，对异常开关量进行告警，并自动终止放电过程，防止因继电器故障造成的损害；
34.交流市电中断：蓄电池容量核准过程中，在市电供应正常情况下进行，若因突发状况导致市电中断，继续放电可能导致应急电源无法保证足够时间电能供应的情况。通过本地控制与容量核准计算单元实时采集交流信号，在市电中断时立即停止放电过程；
35.rs232通信中断：上位机和本地控制与容量核准计算单元之间通过rs232接口相连，当放电过程中rs232通信中断，维护人员不能监测放电进程，控制装置主控板会在通信中断3秒后自动中断放电过程，防止容量核准中出现不可控的风险。
36.系统故障：图2中的所述放电开关k3断开，满状态的所述第二电池组自动接入直流用电系统，所述常闭直流接触器k1仍保持断开，防止所述第二电池组为所述第一电池组充电，保证蓄电池应急供电时间充足，尽可能在蓄电池放电过程中保证直流系统的完备性，减少故障的发生。在设备方面，本实用新型通信电源蓄电池容量核准远程控制系统具有过压、过流、过热等保护功能，在多种故障响应措施的保护下，提高蓄电池容量核准的安全性。
37.系统测试：为了检测系统的可靠性，选用两组单体12v、整组48v、100ah阀控式铅酸蓄电池作为被测蓄电池，设定整组电压下限为43.2v，放出容量为100ah，放电时间10h，单体电压下限10.8v，系统完全满足设计要求。
38.通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
39.1.本实用新型在硬件和软件设计方面，充分考虑在各种情况下，保证蓄电池放电的安全，特别是在硬件故障情况下，仍能够实现持续供电；
40.2.采用更加经济环保的放电策略，将蓄电池电能经由直流负载消耗，避免了电能损失；
41.3.采用双环路进行本地和远程控制，利用上位机控制蓄电池放电控制装置远程执行放电指令，实现了蓄电池远程在线核容放电的功能；
42.4.具有在线放电和本地放电控制功能，实时采集放电过程数据，设计多种故障响应措施，确保直流系统的安全；
43.5.有助于及时发现和掌握蓄电池的运行状况，降低维护人员的劳动强度，提高电能的利用效率，减少环境污染，推动蓄电池管理向着智能化方向发展。
44.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。