專利名稱：蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，特別是一種蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
變電站直流電源系統(tǒng)以蓄電池作為電源系統(tǒng)停電時(shí)的備用電源，蓄電池作為電源 系統(tǒng)的最后一道保障，如果蓄電池失效，那么整個(gè)變電站將會(huì)失電。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展， 人們對(duì)變電站的可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提出了更高的要求，蓄電池本身運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定 性也得到了越來越高的關(guān)注。然而從上世紀(jì)80年代使用的閥控式鉛酸蓄電池開始，20多年 來，人們一直被閥控電池的可靠性問題所困擾，往往是市電發(fā)生故障了，系統(tǒng)電源也跟著就 沒了，或者只能維持很短的時(shí)間。因此對(duì)蓄電池的監(jiān)測(cè)和維護(hù)成為了保障蓄電池可靠穩(wěn)定 運(yùn)行的重要手段。衡量蓄電池性能優(yōu)劣最重要的指標(biāo)為蓄電池容量，因此，定期進(jìn)行核對(duì)性容量測(cè) 試成為測(cè)量蓄電池性能最直接和可靠的辦法，但是很多場(chǎng)合不具備定期放電檢查的條件， 或者定期放電檢查的風(fēng)險(xiǎn)很高，或者定期檢查的成本很大。因此出現(xiàn)了很多蓄電池在線監(jiān) 測(cè)系統(tǒng)，但是多數(shù)的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只監(jiān)測(cè)蓄電池的電壓，是很難發(fā)現(xiàn)問題的。人們經(jīng) 過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蓄電池的內(nèi)阻在一定程度上可以反映蓄電池性能的好壞，因此蓄電池 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)至少包含測(cè)量蓄電池電壓和內(nèi)阻兩項(xiàng)數(shù)據(jù)。核對(duì)性放電的作用一是檢查蓄 電池容量，二是可以起到對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)的作用。適當(dāng)?shù)膶?duì)蓄電池進(jìn)行充放電循環(huán)可以 激活蓄電池內(nèi)部的活性物質(zhì)，提高蓄電池容量，從而延緩蓄電池的劣化，提高后備電源的可 靠性。因此，包含電壓測(cè)試、內(nèi)阻測(cè)試和遠(yuǎn)程放電功能的蓄電池在線遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)使工 作人員可以隨時(shí)了解蓄電池的狀況，并且可以隨時(shí)對(duì)性能下降的蓄電池進(jìn)行維護(hù)，提高了 變電站直流系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，保障了電源系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，可以對(duì)變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組 進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程維護(hù)，使用戶能隨時(shí)了解蓄電池的狀況，并在必要時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行遠(yuǎn) 程放電維護(hù)。本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案是一種蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)由監(jiān)控中心和終端設(shè)備 兩部分構(gòu)成，所述監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置工作站、瀏覽終端、網(wǎng)絡(luò)短信服務(wù)器，主要 負(fù)責(zé)接收各監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、判斷、告警等功能，以不同的方式提醒 相關(guān)工作人員現(xiàn)場(chǎng)的工作情況。傳輸網(wǎng)絡(luò)采用系統(tǒng)內(nèi)局域網(wǎng)，主要完成數(shù)據(jù)的傳輸功能；所 述終端設(shè)備包括通信單元、電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元。電壓采集單元負(fù)責(zé)采集蓄 電池電壓，內(nèi)阻單元用以在進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試時(shí)提供一個(gè)直流恒流負(fù)載，配合電壓采集單元完 成內(nèi)阻測(cè)試。放電單元接收上位機(jī)的命令，對(duì)蓄電池進(jìn)行整組放電。通信單元負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的設(shè)置、和電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和告警，并與監(jiān)控中 心通信，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。所述通信單元與電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元以RS485接口方式分別連接。所述通信單元包括CPU電路和分別與之連接的時(shí)鐘、FRAM、SRAM、鍵盤顯示電路、 TCP/IP通信電路、繼電器輸出電路、兩路RS485接口。所述電壓采集單元設(shè)備包括CPU電路和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指 示燈顯示電路、溫度測(cè)量電路、電流測(cè)量電路、電壓測(cè)量電路。所述內(nèi)阻單元包括CPU電路和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指示燈顯示 電路、繼電器切換電路、放電負(fù)載電路、放電電流負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)電路、故障自診斷電路。所述放電單元包括CPU電路和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指示燈顯示 電路、放電負(fù)載電路、放電電流調(diào)節(jié)電路、故障自診斷電路。本實(shí)用新型的工作過程是電壓采集線連接到電壓采集單元，內(nèi)阻測(cè)試線連接到內(nèi)阻單元，電池組放電電纜 連接到放電單元，各單元模塊通過RS485總線連接，通信單元的TCP/IP通信口連接局域網(wǎng)。電壓采集單元實(shí)時(shí)采集電池電壓值，并將實(shí)時(shí)電壓值傳送到通信單元，通信單元 實(shí)時(shí)接收電壓采集單元的電壓值，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù)，確定電壓值是 否有電壓告警產(chǎn)生，及時(shí)產(chǎn)生告警數(shù)據(jù)。當(dāng)有內(nèi)阻測(cè)試命令時(shí)(監(jiān)控中心手動(dòng)啟動(dòng)或者系統(tǒng)定時(shí)命令或者通信單元手動(dòng) 啟動(dòng))，通信單元發(fā)送內(nèi)阻測(cè)試命令，內(nèi)阻單元啟動(dòng)內(nèi)阻測(cè)試放電，電壓采集單元進(jìn)行放電 電壓的采集和恢復(fù)電壓的采集，并將數(shù)據(jù)傳送到通信單元，通信單元計(jì)算出電池內(nèi)阻，若有 內(nèi)阻超限則產(chǎn)生告警。當(dāng)有放電測(cè)試命令時(shí)(監(jiān)控中心手動(dòng)啟動(dòng)或者通信單元手動(dòng)啟動(dòng))，通信單元發(fā) 送放電測(cè)試命令，放電單元啟動(dòng)放電程序進(jìn)行放電，放電停止條件符合時(shí)停止放電。通信單元與監(jiān)控中心采用TCP/IP通道相連接，監(jiān)控中心接收通信單元的實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)和告警數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示和保存，有告警時(shí)，則采用聲、光等多種方式向用戶發(fā)出 警告，另外，系統(tǒng)中的IE瀏覽器終端也可以接收到告警信息，并在計(jì)算機(jī)屏幕上提示。監(jiān)控中心和IE瀏覽器終端還可以對(duì)終端設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，也可以在現(xiàn)場(chǎng)通 過通信單元的鍵盤進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)如下功能1)電壓采集功能用于采集電池電壓及輔助測(cè)量內(nèi)阻，RS485通訊，可任意擴(kuò)展， 采用先進(jìn)電子高速、高精度采集技術(shù)。一個(gè)采集單元最多可以采集40節(jié)電池，帶溫度接口、 電流接口。2)內(nèi)阻測(cè)試功能內(nèi)置恒流電路，采用大功率進(jìn)口 IGBT模塊，具故障自診斷功能， 通過RS485與主機(jī)通訊，具有多重保護(hù)功能，測(cè)試安全、準(zhǔn)確。3)遠(yuǎn)程放電功能按照設(shè)定的條件對(duì)電池組進(jìn)行放電，可設(shè)定放電容量，放電電 流，放電時(shí)間，放電終止電壓等。4)網(wǎng)絡(luò)通信功能通信單元對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中、處理，最后通過TCP/IP通 道將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，確保通信可靠。5)數(shù)據(jù)處理功能通信單元接收各單元模塊的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，每月生成月度報(bào)表，包括電池組最高電壓、最低電壓，單體電池最高電壓、最低電壓，最高電 流、最低電流，最高溫度、最低溫度，以及蓄電池內(nèi)阻。6)報(bào)警功能當(dāng)數(shù)據(jù)超過設(shè)定的報(bào)警限值時(shí)，通信單元生成告警信息，并將告警 信息發(fā)送到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心會(huì)以不同的方式發(fā)出報(bào)警，包括網(wǎng)絡(luò)報(bào)警客戶端、短信等， 并顯示發(fā)生報(bào)警點(diǎn)的位置及記錄發(fā)生報(bào)警的時(shí)間，及時(shí)準(zhǔn)確指導(dǎo)檢修和故障查找工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果在于1)蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)終端設(shè)備采用最新微電子技術(shù)，采用低功耗CMOS器件設(shè) 計(jì)，施工簡單，運(yùn)行可靠；2)數(shù)據(jù)傳輸通道采用RS485總線和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)可靠通信；3)高電壓測(cè)量精度及穩(wěn)定性。4)高安全性和高可靠性。5)蓄電池內(nèi)阻測(cè)試采用直流放電法進(jìn)行測(cè)試，內(nèi)阻測(cè)試準(zhǔn)確可靠。6)放電單元功耗部分采用新型元件，功率大，無明火，重量輕，散熱快，安全而且壽 命長。7)系統(tǒng)軟件采用B/S架構(gòu)。系統(tǒng)軟件基于最新的數(shù)據(jù)庫及WEB頒布技術(shù)，適合于 在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)蓄電池組遠(yuǎn)程報(bào)警和遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，終端無需安裝專用的軟件。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；圖2是本實(shí)用新型通信單元原理框圖；圖3是本實(shí)用新型電壓采集單元原理框圖；圖4是本實(shí)用新型內(nèi)阻單元原理框圖；圖5是本實(shí)用新型放電單元原理框具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖具體闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，本系統(tǒng)包括兩部分，一是監(jiān)控中心，二是終端設(shè)備。監(jiān)控中心設(shè)有數(shù) 據(jù)服務(wù)器、前置工作站、瀏覽終端、網(wǎng)絡(luò)短信服務(wù)器等，主要負(fù)責(zé)接收各監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并實(shí) 現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、判斷、告警等功能，以不同的方式提醒相關(guān)工作人員現(xiàn)場(chǎng)的工作情況。 傳輸網(wǎng)絡(luò)采用系統(tǒng)內(nèi)局域網(wǎng)，主要完成數(shù)據(jù)的傳輸功能。終端設(shè)備包括通信單元、電壓采集 單元、內(nèi)阻單元、放電單元等功能單元。電壓采集單元負(fù)責(zé)采集蓄電池電壓，內(nèi)阻單元用以 在進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試時(shí)提供一個(gè)直流恒流負(fù)載，配合電壓采集單元完成內(nèi)阻測(cè)試。放電單元接 收上位機(jī)的命令，對(duì)蓄電池進(jìn)行整組放電。通信單元負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的設(shè)置、和電壓采集單 元、內(nèi)阻單元、放電單元的通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和告警，并與監(jiān)控中心通信，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送 到監(jiān)控中心。如圖2所示，通信單元原理框圖，通信單元設(shè)備包括CPU電路、時(shí)鐘、FRAM、SRAM、鍵 盤顯示電路、TCP/IP通信電路、繼電器輸出電路及2路RS485接口。通信單元通過RS485-1接口與電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元通信，讀取電壓 采集單元的數(shù)據(jù)，并控制內(nèi)阻單元、放電單元進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試和放電測(cè)試。RS485-2是通信單元的第三方協(xié)議接口，可以連接第三方的設(shè)備或微機(jī)進(jìn)行通信，支持⑶T協(xié)議輸出。當(dāng)通信 單元有告警信息時(shí)，繼電器輸出接口提供一個(gè)干結(jié)點(diǎn)內(nèi)阻超限告警和電池電壓超限告警輸 出。通信單元具有TCP/IP通信口，連接局域網(wǎng)，通過以太網(wǎng)與監(jiān)控中心軟件通信，接收并執(zhí) 行監(jiān)控中心下發(fā)的命令，返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。如圖3所示，電壓采集單元原理框圖，電壓采集單元設(shè)備包括CPU電路、時(shí)鐘、 RS485接口電路、指示燈顯示電路、溫度測(cè)量電路、電流測(cè)量電路及電壓測(cè)量電路。電壓采集單元掛接在RS485總線上與通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，可任意擴(kuò)展，將采 集到的溫度、電流、電壓數(shù)據(jù)上傳。溫度測(cè)量電路采用Ι-wire數(shù)字式溫度傳感器，測(cè)量環(huán)境 溫度和電池負(fù)極柱溫度，電流電壓測(cè)量電路采用高分辨率AD轉(zhuǎn)換芯片和高精度元器件，保 證了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，誤差只有士3%。，并且測(cè)量電路與其他電路是隔離的，每根采集線 上都安裝有自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，絕對(duì)不影響電池的正常使用，保證了電池的安全性。指示燈則指 示設(shè)備的運(yùn)行狀況和數(shù)據(jù)收發(fā)狀況。如圖4所示，內(nèi)阻單元原理框圖，內(nèi)阻單元設(shè)備包括CPU電路、時(shí)鐘、RS485接口電 路、指示燈顯示電路、繼電器切換電路、放電負(fù)載電路、放電電流負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)電路、故障 自診斷電路。內(nèi)阻單元掛接在RS485總線上與通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，可任意擴(kuò)展，接收通信 單元的命令，對(duì)指定的某一循環(huán)電池(若干節(jié)電池為1個(gè)循環(huán))進(jìn)行恒流放電。CPU收到 命令對(duì)哪一循環(huán)電池進(jìn)行放電，則繼電器切換電路將放電負(fù)載切換到哪一循環(huán)電池，然后 打開放電軟開關(guān)啟動(dòng)放電，放電電流是恒定的，如果放電電流偏離設(shè)定的電流值，則放電電 流負(fù)反饋調(diào)節(jié)電路動(dòng)作，保證恒流放電。內(nèi)阻單元中采用的關(guān)鍵元器件比如放電負(fù)載電阻， IGBT功率元件全部采用進(jìn)口高精度元器件，保證設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。而且具有故障自 診斷功能，每根內(nèi)阻測(cè)試線上都有保險(xiǎn)絲，多重保護(hù)，使內(nèi)阻測(cè)試安全、準(zhǔn)確、可靠。在對(duì)電池放電的同時(shí)和放電結(jié)束后，電壓采集單元采集電池的放電電壓和恢復(fù)電 壓，通信單元讀取這些數(shù)據(jù)，然后計(jì)算出電池的內(nèi)阻。放電時(shí)間只有幾秒鐘，所以不會(huì)對(duì)電 池造成任何影響。指示燈指示放電單元的工作狀態(tài)及數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)。如圖5所示，放電單元原理框圖，放電單元設(shè)備包括CPU電路、時(shí)鐘、RS485接口電 路、指示燈顯示電路、放電負(fù)載電路、放電電流調(diào)節(jié)電路、故障自診斷電路。放電單元掛接在RS485總線上與通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，可任意擴(kuò)展，接收通信 單元的命令，對(duì)指定的蓄電池組進(jìn)行恒流放電。放電容量、放電時(shí)長、放電終止電壓都可以 設(shè)定。放電負(fù)載電路采用新型元件，功率大，無明火，重量輕，散熱快，安全而且壽命長。設(shè) 備具有故障自診斷功能，保證設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。
權(quán)利要求一種蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)由監(jiān)控中心和終端設(shè)備兩部分構(gòu)成，該兩部分通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)相互連接，所述監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置工作站、瀏覽終端、網(wǎng)絡(luò)短信服務(wù)器；所述終端設(shè)備包括通信單元、電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元，所述通信單元與電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元以RS485接口方式分別連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述通信單元包括CPU電路 和分別與之連接的時(shí)鐘、FRAM、SRAM、鍵盤顯示電路、TCP/IP通信電路、繼電器輸出電路、兩 路 RS485 接 口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述電壓采集單元設(shè)備包 括CPU電路和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指示燈顯示電路、溫度測(cè)量電路、電流 測(cè)量電路、電壓測(cè)量電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述內(nèi)阻單元包括CPU電 路和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指示燈顯示電路、繼電器切換電路、放電負(fù)載電 路、放電電流負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)電路、故障自診斷電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述放電單元包括CPU電路 和分別與之連接的時(shí)鐘、RS485接口電路、指示燈顯示電路、放電負(fù)載電路、放電電流調(diào)節(jié)電 路、故障自診斷電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，特別是一種蓄電池遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)，其特征是，所述遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng)由監(jiān)控中心和終端設(shè)備兩部分構(gòu)成，所述監(jiān)控中心包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、前置工作站、瀏覽終端、網(wǎng)絡(luò)短信服務(wù)器；所述終端設(shè)備包括通信單元、電壓采集單元、內(nèi)阻單元、放電單元。本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以對(duì)變電站直流系統(tǒng)的蓄電池組進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程維護(hù)，使用戶能隨時(shí)了解蓄電池的狀況，并在必要時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行遠(yuǎn)程放電維護(hù)。
文檔編號(hào)H01M10/48GK201749908SQ200920290679
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者劉國永, 劉延華, 張萬征, 馬偉 申請(qǐng)人:淄博智洋電氣有限公司