本發(fā)明涉及一種監(jiān)控系統(tǒng)，尤其涉及一種電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，在發(fā)電廠以及變電站的直流系統(tǒng)中廣泛使用蓄電池，因此，蓄電池的性能及狀態(tài)對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，蓄電池在使用時(shí)，一般由單體電池組合成蓄電池組，由于每個(gè)單體電池的個(gè)體差異以及在工作過(guò)程中受環(huán)境的影響，容易炒成蓄電池的充放電不均衡，現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于蓄電池組的充放電不均衡往往不能及時(shí)發(fā)覺(jué)，容易引起直流系統(tǒng)中的用電設(shè)備工作異常，在檢修過(guò)程中先排查用電設(shè)備故障，再排除蓄電池組的故障，從而導(dǎo)致工作效率低下，而且嚴(yán)重影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且嚴(yán)重影響用電設(shè)備的使用壽命；而且蓄電池組的充放電不均衡容易導(dǎo)致蓄電池發(fā)生不可逆的損壞，從而嚴(yán)重影響到蓄電池組的使用壽命。
因此，需要提出一種新的電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)，能夠?qū)π铍姵亟M的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時(shí)排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設(shè)備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統(tǒng)中用電設(shè)備的工作異常，確保用電設(shè)備的使用壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)，能夠?qū)π铍姵亟M的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時(shí)排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設(shè)備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統(tǒng)中用電設(shè)備的工作異常，確保用電設(shè)備的使用壽命。
本發(fā)明提供的一種電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)，包括
互為冗余的兩個(gè)蓄電池組，由任一蓄電池組向用電模塊供電；
檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)蓄電池的狀態(tài)以及蓄電池所在環(huán)境的狀態(tài)并輸出檢測(cè)信號(hào)；
處理模塊，其輸入端與檢測(cè)模塊的輸出端連接，用于根據(jù)檢測(cè)信號(hào)輸出執(zhí)行命令；
執(zhí)行保護(hù)模塊，其輸入端與處理模塊的輸出端連接，設(shè)置于蓄電池組的充電通路以及供電通路，用于根據(jù)處理模塊輸出的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作以及蓄電池組的供電切換。
進(jìn)一步，所述檢測(cè)模塊包括用于檢測(cè)蓄電池電流的電流檢測(cè)電路、溫度傳感器以及多個(gè)電壓傳感器，所述電流檢測(cè)電路、溫度傳感器以及電壓傳感器的輸出端與處理模塊連接；
其中，蓄電池組的每個(gè)單體電池的正極分別設(shè)置一個(gè)電壓傳感器，蓄電池組的總的輸出端設(shè)置一個(gè)電壓傳感器；所述溫度傳感器包括電池溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器，電池溫度傳感器的個(gè)數(shù)與蓄電池組的單體電池的個(gè)數(shù)相同且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
進(jìn)一步，所述電流檢測(cè)電路包括電阻R1、電容C1以及運(yùn)放U3，所述電阻R1的一端作為電流檢測(cè)電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，電阻R1的另一端接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點(diǎn)通過(guò)電容C1接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點(diǎn)與運(yùn)放U3的正相端連接，運(yùn)放U3的反相端與運(yùn)放U3的輸出端連接，運(yùn)放U3的輸出端與處理模塊連接。
進(jìn)一步，所述處理模塊包括電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2，所述電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2的輸入端均與檢測(cè)模塊的輸出端連接，所述電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2通信連接。
進(jìn)一步，所述處理模塊還包括輸出單元，所述輸出單元包括聲光報(bào)警器、顯示器以及通信模塊，所述聲光報(bào)警器、顯示器以及通信模塊均與中央處理電路U2連接。
進(jìn)一步，所述通信模塊包括數(shù)據(jù)接口和/或無(wú)線通信電路，數(shù)據(jù)接口和/或無(wú)線通信電路域中央處理電路U2連接。
進(jìn)一步，所述執(zhí)行保護(hù)模塊包括繼電器J1、二極管D1、二極管D2、繼電器J2以及繼電器J3；
所述繼電器J2的一端與蓄電池組的充電模塊的輸出端連接，另一端與二極管D1的正極連接，二極管D1的負(fù)極與繼電器J1的動(dòng)觸點(diǎn)連接，繼電器J1的任意兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別與兩個(gè)蓄電池組的正極連接，第三靜觸點(diǎn)懸空，二極管D1和繼電器J1的公共連接點(diǎn)與二極管D2的正極連接，二極管D2的負(fù)極與用電模塊連接，繼電器J3的動(dòng)觸點(diǎn)與電阻R1作為輸入端的一端連接，繼電器J3的兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別與兩個(gè)蓄電池組的負(fù)極連接；
所述繼電器J1、繼電器J2和繼電器J3的控制端與中央處理電路U2的輸出端連接。
進(jìn)一步，所述電量計(jì)量電路U1為芯片DS2780。
進(jìn)一步，所述中央處理電路U2為單片機(jī)。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)，能夠?qū)π铍姵亟M的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時(shí)排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設(shè)備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統(tǒng)中用電設(shè)備的工作異常，確保用電設(shè)備的使用壽命。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本發(fā)明的原理圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種電網(wǎng)直流供電系統(tǒng)，包括
互為冗余的兩個(gè)蓄電池組，由任一蓄電池組向用電模塊供電，即圖1中蓄電池組Ⅰ和蓄電池組Ⅱ,兩個(gè)蓄電池組中的B表示單體電池，B后面的數(shù)字表示單體電池的個(gè)數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，單體電池的個(gè)數(shù)往往較多，本發(fā)明中僅僅以3個(gè)為例；
檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)蓄電池的狀態(tài)以及蓄電池所在環(huán)境的狀態(tài)并輸出檢測(cè)信號(hào)；
處理模塊，其輸入端與檢測(cè)模塊的輸出端連接，用于根據(jù)檢測(cè)信號(hào)輸出執(zhí)行命令；
執(zhí)行保護(hù)模塊，其輸入端與處理模塊的輸出端連接，設(shè)置于蓄電池組的充電通路以及供電通路，用于根據(jù)處理模塊輸出的執(zhí)行指令執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作以及蓄電池組的供電切換，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)π铍姵亟M的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時(shí)排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設(shè)備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統(tǒng)中用電設(shè)備的工作異常，確保用電設(shè)備的使用壽命。
本實(shí)施例中，所述檢測(cè)模塊包括用于檢測(cè)蓄電池電流的電流檢測(cè)電路、溫度傳感器以及多個(gè)電壓傳感器，所述電流檢測(cè)電路、溫度傳感器以及電壓傳感器的輸出端與處理模塊連接；
其中，蓄電池組的每個(gè)單體電池的正極分別設(shè)置一個(gè)電壓傳感器，蓄電池組的總的輸出端設(shè)置一個(gè)電壓傳感器；所述溫度傳感器包括電池溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器，電池溫度傳感器的個(gè)數(shù)與蓄電池組的單體電池的個(gè)數(shù)相同且一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)π铍姵亟M的電壓、單個(gè)蓄電池的電壓、蓄電池的電流、電池溫度以及環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，利于對(duì)蓄電池的電量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，從而利于準(zhǔn)確判斷蓄電池組的充放電的均衡性，電壓傳感器、溫度傳感器均為現(xiàn)有的具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的傳感器。
本實(shí)施例中，所述電流檢測(cè)電路包括電阻R1、電容C1以及運(yùn)放U3，所述電阻R1的一端作為電流檢測(cè)電路的輸入端與蓄電池組的負(fù)極連接，電阻R1的另一端接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點(diǎn)通過(guò)電容C1接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點(diǎn)與運(yùn)放U3的正相端連接，運(yùn)放U3的反相端與運(yùn)放U3的輸出端連接，運(yùn)放U3的輸出端與處理模塊連接，由于蓄電池組的單體電池為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，因此，整個(gè)蓄電池組的正極是指向外輸出電能的單體蓄電池的正極，即B1的正極為蓄電池組的正極，蓄電池組的負(fù)極為B3的負(fù)極，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)的電流檢測(cè)電路，能夠準(zhǔn)確檢測(cè)蓄電池組的充放電電流，而且利用運(yùn)放U3形成的電壓跟隨器，能夠?qū)⒑罄m(xù)處理電路與蓄電池相隔離，從而形成良好的保護(hù)。
本實(shí)施例中，所述處理模塊包括電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2，所述電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2的輸入端均與檢測(cè)模塊的輸出端連接，所述電量計(jì)量電路U1和中央處理電路U2通信連接，其中，電量計(jì)量電路U1芯片DS2780，當(dāng)然，也可以采用其他的電量計(jì)量芯片，中央處理電路U2為現(xiàn)有的單片機(jī)，如AVR單片機(jī)、ARM單片機(jī)等，在計(jì)算蓄電池的剩余電量時(shí)，通過(guò)如下公式進(jìn)行計(jì)算：?jiǎn)误w電池的充放電電量Q＝KIT/η*[1+α*(t-25)]，其中，蓄電池的剩余電量為前次剩余電量加上充電電量或者前次剩余電量減去放電電量，如果蓄電池為充滿后使用，則為蓄電池的剩余電量為額定電量減去放電電量；其中，K為安全系數(shù)，一般取1.25，I為充放電電流，T為充放電時(shí)間(單位為小時(shí))，η為充放電系數(shù)，t為電池所在的環(huán)境溫度，α為溫度系數(shù)；
其中，α按照如下取值，當(dāng)T≥10，α＝0.006；當(dāng)1≤T＜10，α＝0.008；當(dāng)T＜1，α＝0.01；
充放電系數(shù)η則根據(jù)不同的電池型號(hào)以及生產(chǎn)規(guī)格確定，一般為廠家給出。
本實(shí)施例中，所述處理模塊還包括輸出單元，所述輸出單元包括聲光報(bào)警器、顯示器以及通信模塊，所述聲光報(bào)警器、顯示器以及通信模塊均與中央處理電路U2連接；所述通信模塊包括數(shù)據(jù)接口和/或無(wú)線通信電路，數(shù)據(jù)接口和/或無(wú)線通信電路域中央處理電路U2連接，數(shù)據(jù)接口采用現(xiàn)有的并行數(shù)據(jù)接口；當(dāng)中央處理電路U2從電量計(jì)量電路U1獲得單體電池之間的電量差、電壓差或者電池溫度與設(shè)定溫度的溫度差超過(guò)設(shè)定的范圍，則通過(guò)聲光報(bào)警器報(bào)警，而且中央處理電路U2將監(jiān)測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)顯示器顯示以及通過(guò)通信接口或者無(wú)線通信電路上傳至監(jiān)控主機(jī)或者監(jiān)控服務(wù)器，無(wú)線通信電路采用現(xiàn)有的電路，比如zigbee模塊、藍(lán)牙模塊或者GPRS模塊等。
本實(shí)施例中，所述執(zhí)行保護(hù)模塊包括繼電器J1、二極管D1、二極管D2、繼電器J2以及繼電器J3；所述繼電器J1包括三個(gè)靜觸點(diǎn)和一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)，繼電器J3包括一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)和兩個(gè)靜觸點(diǎn)；
所述繼電器J2的一端與蓄電池組的充電模塊的輸出端連接，另一端與二極管D1的正極連接，二極管D1的負(fù)極與繼電器J1的動(dòng)觸點(diǎn)連接，繼電器J1的任意兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別與兩個(gè)蓄電池組的正極連接，第三靜觸點(diǎn)懸空，二極管D1和繼電器J1的公共連接點(diǎn)與二極管D2的正極連接，二極管D2的負(fù)極與用電模塊連接，繼電器J3的動(dòng)觸點(diǎn)與電阻R1作為輸入端的一端連接，繼電器J3的兩個(gè)靜觸點(diǎn)分別與兩個(gè)蓄電池組的負(fù)極連接；
所述繼電器J1、繼電器J2和繼電器J3的控制端與中央處理電路U2的輸出端連接；當(dāng)蓄電池組Ⅰ工作時(shí)，繼電器J1的動(dòng)觸點(diǎn)和蓄電池組Ⅰ的正極連接，繼電器J3和蓄電池組Ⅰ的負(fù)極連接，當(dāng)出現(xiàn)故障后，繼電器J1的動(dòng)觸點(diǎn)和蓄電池組Ⅱ的正極連接，繼電器J3和蓄電池組Ⅱ的負(fù)極連接，從而確保用電模塊的持續(xù)供電，充電時(shí)，如果出現(xiàn)電壓或電流變化較大或者某個(gè)單體電池的充電電量明顯小于其他單體電池的電量時(shí)，則中央處理電路U2控制繼電器J2斷開，從而對(duì)當(dāng)前充電的蓄電池組進(jìn)行保護(hù)，如果某一蓄電池組持續(xù)處于備用狀態(tài)，由于蓄電池的自放電現(xiàn)象存在，那么中央處理電路U2控制繼電器J1或者J2動(dòng)作，為持續(xù)備用的蓄電池組充電，以確保蓄電池組的性能，如果用電模塊檢修，則繼電器J1的動(dòng)觸點(diǎn)與懸空的靜觸點(diǎn)接通，停止用電模塊的供電。
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。