变电站直流电源状态监测系统及电源状态监测的方法技术方案

变电站直流电源状态监测系统及电源状态监测的方法，涉及一种电源状态监测系统及方法。为了解决现有的变电站的直流系统检测只能在达到一定使用期限时将蓄电池脱开系统容量核对实验，存在运输不便的问题、需要人员现场监控的问题，以及存在较大的安全事故隐患问题。本发明专利技术的系统包括主控制器、用于检测市电是否失去的市电检测电路、用于根据市电失去情况进行放电仪和蓄电池组投切控制的放电仪‑蓄电池组投切控制电路、用于对蓄电池工作温度检测的蓄电池温度采集电路、用于对蓄电池进行充电控制的充电均衡电路和对蓄电池内阻进行检测的内阻测量模块。本发明专利技术适用于变电站直流电源状态监测。

Substation DC power supply condition monitoring system and power supply condition monitoring method

DC power supply condition monitoring system and power supply condition monitoring method for substation, relates to a power supply state monitoring system and method. In order to solve the problem that the DC system of existing substation can only check the capacity of the battery when it reaches a certain period of use, the problem of inconvenient transportation, the need for on-site monitoring of personnel, and the existence of larger potential safety problems. The system of the invention comprises a main controller, for the detection of electrical detection circuit, the city power is lost for electric discharge according to the situation of losing instrument battery discharger and battery switching control switching control circuit, temperature detection for battery storage battery temperature acquisition circuit for charging equalization circuit charging control of battery internal resistance measurement module and detection of battery internal resistance. The present invention is suitable for DC power supply condition monitoring in substation.

【技术实现步骤摘要】
变电站直流电源状态监测系统及电源状态监测的方法
本专利技术涉及一种电源状态监测系统及方法。
技术介绍
直流系统在变电站中起着至关重要的作用，其为变电站的信号、保护、自动装置、事故照明、断路器等设备提供稳定和靠的电源，所以直流系统的性能及稳定性对变电站的安全运行起着重要的作用。而直流系统几乎都是由几十块单体蓄电池进行串联/并联组合而成的蓄电池组构成。平时蓄电池组工作在充电状态，由充电机24小时对其进行充电。在市电失去的情况下，蓄电池立即投入工作，为变电站所有直流设备提供电源。因此蓄电池的可靠性对直流系统起着至关重要的作用。单体蓄电池的性能对整个蓄电池组的性能来说十分重要。但是使用中，蓄电池的检测都是检测温度和单体电压，不对蓄电池进行容量、内阻测试。当某节蓄电池内阻变大，容量下降，在严重危及供电安全。根据国家相关规定，蓄电池组每隔2～3年进行一次容量核对实验，运行6年以后的蓄电池，应该每年进行一次容量核对实验。进行容量核对实验过程中，需要将蓄电池脱开系统，连接放电仪，由于负载体积庞大，运输不便。同时放电过程中产生的容量，如果没有人员现场监控，会引起安全事故，手工测量蓄电池电压也比较危险。并且如果在放电过程中市电失去，蓄电池不能及时投入，变电站随时陷入瘫痪装。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的变电站的直流系统检测只能在达到一定使用期限时将蓄电池脱开系统容量核对实验，存在运输不便的问题、需要人员现场监控的问题，以及存在较大的安全事故隐患问题。变电站直流电源状态监测系统，包括主控制器、市电检测电路、放电仪-蓄电池组投切控制电路、蓄电池温度采集电路、若干充电均衡电路和若干内阻测量模块；所述主控制器U3为型号是C8051F500的单片机；所述的市电检测电路中，市电N和市电L分别连接继电器Relay的线圈绕组4号、5号引脚，继电器的2号引脚再连接主控制器U3的32号引脚；当市电供电正常的情况下，市电检测引脚2和GND引脚1断开，此时对应的状态是市电正常；当市电丢失的时候，市电检测引脚2和gnd是导通的，此时对应的状态是市电丢失；所述放电仪-蓄电池组投切控制电路包括市电投切控制K1、蓄电池投切控制K2、第一双投双切继电器Relay-DPDT、第二双投双切继电器Relay-DPDT和蓄电池线路；第一双投双切继电器Relay-DPDT控制K1，第二双投双切继电器Relay-DPDT控制K2，“变电站负载+”、“变电站负载-”各自通过K1选择连接蓄电池线路或者市电；“蓄电池+”、“蓄电池-”各自通过K2选择连接蓄电池线路或者放电仪；第一双投双切继电器Relay-DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“市电投切+”和“市电投切-”，“市电投切+”连接到系统的电源，“市电投切-”连接主控制器U3的31脚；第二双投双切继电器Relay-DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“蓄电池投切+”和“蓄电池投切-”，“蓄电池投切+”连接到系统的电源，“蓄电池投切-”连接主控制器U3的30脚；所述若干充电均衡控制电路中，每个充电均衡控制电路对应一节蓄电池，将充电均衡电路分别记为“均衡1”～“均衡x”，分别连接每节蓄电池“BT1”～“BTx”；每个充电均衡控制电路的“Bat+”引脚分别连接蓄电池的正极，每个充电均衡控制电路的“Bat-”引脚分别连接蓄电池的负极，“均衡1”的“Vcc+”连接“充电机+”，“均衡x”，“Vcc-”连接“充电机-”，“均衡1”至“均衡x-1”的“Vcc-”连接前一节蓄电池的“Vcc+”；所述蓄电池温度采集电路包括多颗1-wire总线18B20芯片，多颗18B20芯片直接并联，每个18B20芯片对应一节蓄电池温度；每个18B20芯片的Vcc引脚连接电源正，Gnd引脚对应电源负，Dq引脚将温度数据送给主控制器U3，进行蓄电池实时温度采集；所述若干内阻测量模块中，每个内阻测量模块对应一节蓄电池，内阻测量模块的“res+”连接蓄电池正，内阻测量模块的“res-”连接蓄电池负，comA、comB数据引脚分别连接到控制器U3的引脚34、引脚33；每个内阻测量模块分别将数据通过comA、comB数据引脚输出。优选地，所述的变电站直流电源状态监测系统还包括蓄电池电压检测电路，蓄电池电压检测电路连接主控制器U3的33号引脚和34号引脚。优选地，所述的变电站直流电源状态监测系统还包括电流互感器，所述的电流互感器测量蓄电池电缆上面的充放电电流，电流互感器输出直接进入主控制器U3的26号引脚。优选地，所述主控制器U3的系统电源为3.3V，系统电源连接电阻R11及电容C4，电容C4接地，电阻R11连接主控制器U3的引脚2、引脚3，即系统电源通过电阻R11及电容C4，给主控制器U3供电；基准源采用主控制器U3内部基准，主控制器U3的引脚8分别连接钽电容C12和电容C11，钽电容C12和电容C11共同连接到GND端。优选地，所述的变电站直流电源状态监测系统还包括通信模块，主控制器U3的信号输出端连接通信摸快的信号输入端，主控制器U3的信号输入端连接通信摸快的信号输出端；主控制器U3通过通信摸快将采集数据发送至监控中心，同时通过通信摸快接收监控中心的指令信息。优选地，所述的变电站直流电源状态监测系统还包括显示模块，主控制器U3的信号输出端连接显示模块的信号输入端，用于显示蓄电池的状态信息和市电的状态信息；所述的蓄电池的状态信息包括蓄电池的温度数据、电流、电压和内阻信息；所述的市电状态信息包括市电是否丢失信息和放电仪-蓄电池组投切状态信息。一种利用变电站直流电源状态监测系统进行电源状态监测的方法，是基于变电站直流电源状态监测系统实现的；所述方法包括以下步骤：在主控制器U3第一次对蓄电池状态进行检测前，需要对蓄电池的温度数据、电压数据、电流数据、内阻数据进行初始化；主控制器U3通过通信摸快接收监控中心对蓄电池进行检测的指令，主控制器U3首先通过市电检测电路实时检测变电站所对应的市电是否丢失，当市电失去时，主控制器U3控制放电仪-蓄电池组投切控制电路将变电站负载投切到蓄电池线路上，不进行蓄电池检测，控制蓄电池对变电站供电，如果蓄电池正在进行放电检测，立刻停止放电，将变电站负载投切到蓄电池线路上，控制蓄电池对变电站供电；当市电正常的时候，主控制器U3控制放电仪-蓄电池组投切控制电路控制市电对变电站进行供电，并判断放电仪是否满足放电条件；当满足放电条件时，控制蓄电池通过放电仪进行放电，并在放电过程中分别通过蓄电池温度采集电路、蓄电池电压检测电路、电流互感器采集蓄电池的温度、电压、充放电电流信息；同时判断放电仪是否满足放电终止条件，如果满足放电终止条件则终止放电，并停止蓄电池检测，否则继续进行蓄电池检测；当不满足放电条件时，通过充电均衡控制电路中控制蓄电池充电，并在充电过程中监测每节蓄电池的充电容量，充电电流，充电电压；并在充电过程中通过内阻测量模块采集蓄电池的内阻。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的系统能够实现在线采集变电站控蓄电池组的温度、电压、电流、内阻、市电状态，充放电条件等数据，由这些数据控制市电投切、蓄电池组投切、放电仪投切。当失去市电功能的时候，系统立即控制蓄电池投切电路让蓄电池投入工作状态，保证变电站的正常工作。当市电正常的时候，判断是否达到了本文档来自技高网...

【技术保护点】
变电站直流电源状态监测系统，其特征在于，包括主控制器、市电检测电路、放电仪‑蓄电池组投切控制电路、蓄电池温度采集电路、若干充电均衡电路和若干内阻测量模块；所述主控制器U3为型号是C8051F500的单片机；所述的市电检测电路中，市电N和市电L分别连接继电器Relay的线圈绕组4号、5号引脚，继电器的2号引脚再连接主控制器U3的32号引脚；当市电供电正常的情况下，市电检测引脚2和GND引脚1断开，此时对应的状态是市电正常；当市电丢失的时候，市电检测引脚2和gnd是导通的，此时对应的状态是市电丢失；所述放电仪‑蓄电池组投切控制电路包括市电投切控制K1、蓄电池投切控制K2、第一双投双切继电器Relay‑DPDT、第二双投双切继电器Relay‑DPDT和蓄电池线路；第一双投双切继电器Relay‑DPDT控制K1，第二双投双切继电器Relay‑DPDT控制K2，“变电站负载+”、“变电站负载‑”各自通过K1选择连接蓄电池线路或者市电；“蓄电池+”、“蓄电池‑”各自通过K2选择连接蓄电池线路或者放电仪；第一双投双切继电器Relay‑DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“市电投切+”和“市电投切‑”，“市电投切+”连接到系统的电源，“市电投切‑”连接主控制器U3的31脚；第二双投双切继电器Relay‑DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“蓄电池投切+”和“蓄电池投切‑”，“蓄电池投切+”连接到系统的电源，“蓄电池投切‑”连接主控制器U3的30脚；所述若干充电均衡控制电路中，每个充电均衡控制电路对应一节蓄电池，将充电均衡电路分别记为“均衡1”～“均衡x”，分别连接每节蓄电池“BT1”～“BTx”；每个充电均衡控制电路的“Bat+”引脚分别连接蓄电池的正极，每个充电均衡控制电路的“Bat‑”引脚分别连接蓄电池的负极，“均衡1”的“Vcc+”连接“充电机+”，“均衡x”，“Vcc‑”连接“充电机‑”，“均衡1”至“均衡x‑1”的“Vcc‑”连接前一节蓄电池的“Vcc+”；所述蓄电池温度采集电路包括多颗1‑wire总线18B20芯片，多颗18B20芯片直接并联，每个18B20芯片对应一节蓄电池温度；每个18B20芯片的Vcc引脚连接电源正，Gnd引脚对应电源负，Dq引脚将温度数据送给主控制器U3，进行蓄电池实时温度采集；所述若干内阻测量模块中，每个内阻测量模块对应一节蓄电池，内阻测量模块的“res+”连接蓄电池正，内阻测量模块的“res‑”连接蓄电池负，comA、comB数据引脚分别连接到控制器U3的引脚34、引脚33；每个内阻测量模块分别将数据通过comA、comB数据引脚输出。...

【技术特征摘要】
1.变电站直流电源状态监测系统，其特征在于，包括主控制器、市电检测电路、放电仪-蓄电池组投切控制电路、蓄电池温度采集电路、若干充电均衡电路和若干内阻测量模块；所述主控制器U3为型号是C8051F500的单片机；所述的市电检测电路中，市电N和市电L分别连接继电器Relay的线圈绕组4号、5号引脚，继电器的2号引脚再连接主控制器U3的32号引脚；当市电供电正常的情况下，市电检测引脚2和GND引脚1断开，此时对应的状态是市电正常；当市电丢失的时候，市电检测引脚2和gnd是导通的，此时对应的状态是市电丢失；所述放电仪-蓄电池组投切控制电路包括市电投切控制K1、蓄电池投切控制K2、第一双投双切继电器Relay-DPDT、第二双投双切继电器Relay-DPDT和蓄电池线路；第一双投双切继电器Relay-DPDT控制K1，第二双投双切继电器Relay-DPDT控制K2，“变电站负载+”、“变电站负载-”各自通过K1选择连接蓄电池线路或者市电；“蓄电池+”、“蓄电池-”各自通过K2选择连接蓄电池线路或者放电仪；第一双投双切继电器Relay-DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“市电投切+”和“市电投切-”，“市电投切+”连接到系统的电源，“市电投切-”连接主控制器U3的31脚；第二双投双切继电器Relay-DPDT的线圈绕组两个引脚分别为“蓄电池投切+”和“蓄电池投切-”，“蓄电池投切+”连接到系统的电源，“蓄电池投切-”连接主控制器U3的30脚；所述若干充电均衡控制电路中，每个充电均衡控制电路对应一节蓄电池，将充电均衡电路分别记为“均衡1”～“均衡x”，分别连接每节蓄电池“BT1”～“BTx”；每个充电均衡控制电路的“Bat+”引脚分别连接蓄电池的正极，每个充电均衡控制电路的“Bat-”引脚分别连接蓄电池的负极，“均衡1”的“Vcc+”连接“充电机+”，“均衡x”，“Vcc-”连接“充电机-”，“均衡1”至“均衡x-1”的“Vcc-”连接前一节蓄电池的“Vcc+”；所述蓄电池温度采集电路包括多颗1-wire总线18B20芯片，多颗18B20芯片直接并联，每个18B20芯片对应一节蓄电池温度；每个18B20芯片的Vcc引脚连接电源正，Gnd引脚对应电源负，Dq引脚将温度数据送给主控制器U3，进行蓄电池实时温度采集；所述若干内阻测量模块中，每个内阻测量模块对应一节蓄电池，内阻测量模块的“res+”连接蓄电池正，内阻测量模块的“res-”连接蓄电池负，comA、comB数据引脚分别连接到控制器U3的引脚34、引脚33；每个内阻测量模块分别将数据通过comA、comB数据引脚输出。2.根据权利要求1所述的变电站直流电源状态监测系统，其特征在于，还包括蓄电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，张国庆，徐福峰，李军，李家彬，李铁，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司佳木斯供电公司，吉林市东杰科技开发有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23