一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)及其方法。該系統(tǒng)包括：中控裝置（1），通信總線（2），交流電源監(jiān)控裝置（3），整流電源監(jiān)控裝置（4），蓄電池監(jiān)控裝置（5），逆變器監(jiān)控裝置（6），直流/直流變換器監(jiān)控裝置（7），在線預(yù)警裝置（8）。本發(fā)明提供的監(jiān)控系統(tǒng)及方法，可以同時實時的監(jiān)視一體化電源的各個模塊的運行情況，通過采用在線預(yù)警裝置能夠快速的分析處理一體化電源的各種故障，并可系統(tǒng)的管理電源，優(yōu)化電源的運行模式。
【專利說明】一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的發(fā)電廠、變電站等有部分設(shè)備需要配備穩(wěn)定可靠的供電電源，這些設(shè)備包括:后臺機、變送器需要穩(wěn)定可靠的220V交流電源，控制裝置、繼電保護裝置需要可靠的220V或IlOV直流電源，通信設(shè)備需要穩(wěn)定可靠的DC110V/DC48V直流電源。這些站用電源往往分散設(shè)計，獨立組屏，各子系統(tǒng)由不同的供應(yīng)商生產(chǎn)、安裝、調(diào)試，并由不同的專業(yè)人員
管理維護。
[0003]為解決上述問題，電カ一體化智能電源系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站等領(lǐng)域。圖1是典型的電カ一體化電源系統(tǒng)，系統(tǒng)包括AC/DC整流模塊，蓄電池組，DC/DC變換模塊，DC/AC逆變模塊。典型的，電網(wǎng)電壓通過整流模塊整流成220V或IlOV直流電壓，向電カ負載提供能源及向蓄電池組充電，DC/DC變換模塊將高壓直流電壓轉(zhuǎn)換為48V的直流電壓，向通信負載提供能源，而DC/AC逆變模塊則將直流電轉(zhuǎn)換為交流電用來提供緊急照明的能源。
[0004]隨著一體化智能電源系統(tǒng)的推廣，市場上對一體化智能電源的監(jiān)控系統(tǒng)的需求日益劇烈，傳統(tǒng)的電カ系統(tǒng)的電源監(jiān)控裝置缺乏對交流電源系統(tǒng)、逆變電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)等數(shù)據(jù)的采集和統(tǒng)ー管理，此外當前蓄電池組的在線檢測技術(shù)也無法滿足一體化智能電源系統(tǒng)的監(jiān)控需求，急需ー種能夠遠程在線精確檢測蓄電池狀態(tài)的設(shè)備和方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，通過該系統(tǒng)和方法，可以全面的、精確的、在線的獲知一體化智能電源的運行狀態(tài)，并實現(xiàn)實時控制。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供ー種一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:
[0007]交流電源監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控交流電源模塊；
[0008]整流電源監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控整流電源模塊；
[0009]蓄電池監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控蓄電池模塊；
[0010]逆變器監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控逆變器模塊；
[0011]直流/直流變換器監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控DC/DC模塊；
[0012]中控裝置，用于實施上述各個模塊的運行狀態(tài)，并發(fā)出控制指令；
[0013]在線預(yù)警裝置，其通過上述通信總線分別與監(jiān)控裝置和中控裝置相連，在線預(yù)警裝置實時地將各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較，若在某ー項里發(fā)現(xiàn)實際與最佳運行數(shù)據(jù)不一致，則進行預(yù)警，并提出處理建議；
[0014]以及
[0015]通信總線，用于連接上述交流電源監(jiān)控裝置、整流電源監(jiān)控裝置、蓄電池監(jiān)控裝置、逆變器監(jiān)控裝置、直流/直流變換器監(jiān)控裝置、在線預(yù)警裝置，并將上述監(jiān)控裝置的信息傳輸給中控裝置以及將中控裝置的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控裝置。
[0016]優(yōu)選的，所述在線預(yù)警裝置具體包括:
[0017]當前信息獲知單元，用于從所述監(jiān)控模塊中獲知實時數(shù)據(jù)；
[0018]記錄單元，用于記錄最佳運行數(shù)據(jù)；
[0019]判斷単元，用于判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，獲得判斷結(jié)果;
[0020]上報單元，用于在所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值時，向所述中控裝置發(fā)出預(yù)警信息。
[0021]優(yōu)選的，上述蓄電池監(jiān)控裝置包括:
[0022]電源監(jiān)控單元，用于根據(jù)遙控指令控制整流電源模塊、逆變器和DC/DC變換器與蓄電池接通，使電池充/放電，并監(jiān)測電池充/放電電壓；
[0023]電池巡檢單元，用于采集所述蓄電池的充放電狀況運行參數(shù)。
[0024]為了實現(xiàn)上述目的，并發(fā)明還提供了 一種基于上述一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，該方法包括以下步驟:
[0025]( I)通過中控裝置設(shè)置一體化智能電源的最佳運行數(shù)據(jù)，并將其記錄在上述在線預(yù)警裝置中；
[0026](2)中控裝置通過通信總線向流電源監(jiān)控裝置、整流電源監(jiān)控裝置、蓄電池監(jiān)控裝置、逆變器監(jiān)控裝置、直流/直流變換器監(jiān)控裝置發(fā)出指令，啟動上述各個監(jiān)控裝置，并使在線預(yù)警裝置實時將上述各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較；
[0027](3)中控裝置通過中控屏實時向用戶反映各模塊的運行狀態(tài)，如果在線預(yù)警裝置發(fā)現(xiàn)某個/某幾個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)與最佳運行數(shù)據(jù)不一致，則通過所述通信總線向中控裝置發(fā)出預(yù)警信息，中控裝置向用戶報警，井根據(jù)設(shè)定的策略作出實時反應(yīng)。
[0028]優(yōu)選的，將最佳運行數(shù)據(jù)記錄在在線預(yù)警裝置的記錄單元中，通過在線預(yù)警裝置的當前信息獲知單元獲取各個監(jiān)控模塊的實時數(shù)據(jù)，通過在線預(yù)警裝置的判斷單元來判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，當所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值時，通過所述在線預(yù)警裝置的上報單元向所述中控裝置發(fā)出預(yù)
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目 I R ノ K、o
[0029]優(yōu)選的，在步驟(2)中，通過下述方法對蓄電池模塊進行監(jiān)控:
[0030]蓄電池監(jiān)控模塊的電源監(jiān)控單元，根據(jù)中控裝置的遙控指令控制整流電源模塊、逆變器和DC/DC變換器與蓄電池接通，使電池充/放電，并監(jiān)測電池充/放電電壓；
[0031]當在線預(yù)警裝置8判斷放電達到蓄電池電壓的下限值時，告知中控裝置，由中控裝置輸出指令至電源監(jiān)控單元，電源監(jiān)控單元切除放電負載，并返回放電完成指令，同時由中控裝置發(fā)指令給整流電源監(jiān)控裝置，啟動整流電源給設(shè)備供電的同時給電池進行均充充電；；
[0032]當在線預(yù)警裝置判斷充電達到蓄電池電壓上限值時，由中控裝置輸出指令至整流電源監(jiān)控裝置，整流電源監(jiān)控裝置控制整流模塊轉(zhuǎn)至對蓄電池浮充充電狀態(tài)，同時返回充電完成指令；
[0033]在蓄電池充/放電過程中，通過電池巡檢單元采集蓄電池的充放電狀況運行參數(shù)；并與存儲在線預(yù)警裝置中的蓄電池的最佳運行參數(shù)進行比較，并將比較值返回給中控裝置。
[0034]本發(fā)明提供的監(jiān)控系統(tǒng)及方法，可以同時實時的監(jiān)視一體化電源的各個模塊的運行情況，通過采用在線預(yù)警裝置能夠快速的分析處理一體化電源的各種故障，并可系統(tǒng)的管理電源，優(yōu)化電源的運行模式。本發(fā)明尤其實現(xiàn)了一體化只能電源中的核心部件蓄電池的監(jiān)控，可以快速的偵測到電池的運行狀態(tài)，并可實時控制，將電池的欠壓等故障及時得排除，有效的延長了電池的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1示出了ー種典型的一體化電源系統(tǒng)；
[0036]圖2示出了本發(fā)明的ー種一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)；
[0037]圖3示出了圖2中系統(tǒng)中的在線預(yù)警裝置的具體組成；
[0038]圖4示出了圖2中系統(tǒng)中的在蓄電池監(jiān)控裝置的具體組成；
[0039]圖5示出了本發(fā)明的ー種一體化智能電源監(jiān)控方法的具體步驟。
【具體實施方式】
[0040]參見圖2，本發(fā)明的一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)包括:中控裝置1，該中控裝置可以包括由顯示設(shè)備、服務(wù)器、輸入設(shè)備等；通信總線2，用于本系統(tǒng)各個部件之間的通信，其可以使用包括使用RS232或RS485或Ethernet等在內(nèi)的通信協(xié)議進行通信；交流電源監(jiān)控裝置3，用于遠程監(jiān)控交流電源13，該交流電源13可以為220V的市電，也可以為其他電壓等級的市用交流電；整流電源監(jiān)控裝置4，用于遠程監(jiān)控整流電源14 ;該整流電源14可以為半橋整流電源也可以為全橋整流電源，該整流電源監(jiān)控裝置包括整流信號發(fā)生單元、直流電流電壓檢測單元以及通信単元；蓄電池監(jiān)控裝置5，用于遠程監(jiān)控蓄電池組15，該蓄電池組可以為鉛酸蓄電池組或鋰電池組或其他任何二次蓄能電池組；逆變器監(jiān)控裝置6，用于遠程監(jiān)控逆變器16，逆變器16可以為現(xiàn)有技術(shù)中任意拓撲結(jié)構(gòu)的逆變器，該逆變器監(jiān)控裝置6包括逆變器控制単元、逆變器電壓電流檢測單元以及通信単元；直流/直流變換器監(jiān)控裝置7，用于遠程監(jiān)控DC/DC變換器17，該DC/DC模塊可以為包括boost斬波電路在內(nèi)的任何可以實現(xiàn)直流-直流變換的電路，該直流/直流變換器監(jiān)控裝置7可包括直流-直流變換控制單元、直流電壓電流檢測單元和通信単元；在線預(yù)警裝置8，其通過上述通信總線分別與本系統(tǒng)的各個監(jiān)控裝置及中控裝置相連，在線預(yù)警裝置8實時地將各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較。通信總線2，連接上述交流電源監(jiān)控裝置3、整流電源監(jiān)控裝置4、蓄電池監(jiān)控裝置5、逆變器監(jiān)控裝置6、直流/直流變換器監(jiān)控裝置7、在線預(yù)警裝置8，并將上述監(jiān)控裝置的信息傳輸給中控裝置以及將中控裝置的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控裝置。
[0041]參見圖3，在線預(yù)警裝置8包括:當前信息獲知單元81，用于從所述各個監(jiān)控模塊中獲知實時數(shù)據(jù)，該獲知単元81可以通過總線2來獲取這些實時數(shù)據(jù)；記錄單元82，用于記錄最佳運行數(shù)據(jù)，該最佳運行數(shù)據(jù)可以通過中控裝置由用戶設(shè)定然后存儲在記錄單元82中；判斷単元83，用于判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，獲得判斷結(jié)果；上報單元84，用于在所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值吋，向所述中控裝置發(fā)出預(yù)警信息。所述最佳運行數(shù)據(jù)可以通過歷史運行數(shù)據(jù)獲得。
[0042]參見圖4，該蓄電池監(jiān)控裝置5包括:電源監(jiān)控單元51，用于根據(jù)遙控指令控制整流電源14、逆變器16和DC/DC變換器17與蓄電池15接通，使電池充/放電，并監(jiān)測電池充/放電電壓；電池巡檢單元52，用于采集所述蓄電池15的充放電狀況運行參數(shù)。
[0043]下面結(jié)合圖5來產(chǎn)生本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)如何對一體化智能電源進行監(jiān)控。
[0044]SlOl:在監(jiān)控系統(tǒng)的中控裝置I啟動后，通過中控裝置I設(shè)置一體化智能電源的最佳運行數(shù)據(jù)，并將其記錄在上述在線預(yù)警裝置8中。
[0045]S102:中控裝置I通過通信總線2向流電源監(jiān)控裝置3、整流電源監(jiān)控裝置4、蓄電池監(jiān)控裝置5、逆變器監(jiān)控裝置6、直流/直流變換器監(jiān)控裝置7發(fā)出指令，啟動上述各個監(jiān)控裝置，并使在線預(yù)警裝置8實時將上述各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較，井上傳實時數(shù)據(jù)。
[0046]S103:中控裝置I通過中控屏實時向用戶反映各模塊的運行狀態(tài)，如果在線預(yù)警裝置8發(fā)現(xiàn)某個/某幾個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)與最佳運行數(shù)據(jù)不一致，則通過所述通信總線2向中控裝置I發(fā)出預(yù)警信息，中控裝置I向用戶報警，井根據(jù)設(shè)定的策略作出實時反應(yīng)。具體過程是通過在線預(yù)警裝置的當前信息獲知單元81獲取各個監(jiān)控模塊的實時數(shù)據(jù)，將該事實數(shù)據(jù)和之前存儲在記錄單元82中的最佳運行數(shù)據(jù)傳送給在線預(yù)警裝置的判斷單元84，以判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，當所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值時，通過所述在線預(yù)警裝置的上報單元84向所述中控裝置發(fā)出預(yù)警信息。
[0047]優(yōu)選的，在步驟S102中，通過下述方法對蓄電池15進行監(jiān)控:蓄電池監(jiān)控模塊5的電源監(jiān)控單元51，根據(jù)中控裝置I的遙控指令控制整流電源14、逆變器15和DC/DC變換器17與蓄電池15接通，使電池充/放電，并監(jiān)測電池充/放電電壓；當在線預(yù)警裝置8判斷放電達到蓄電池電壓的下限值時，告知中控裝置1，由中控裝置I輸出指令至電源監(jiān)控單元51，電源監(jiān)控單元51切除放電負載，并返回放電完成指令，同時由中控裝置I發(fā)指令給整流電源監(jiān)控裝置4，啟動整流電源14給設(shè)備供電的同時給電池15進行均充充電；當在線預(yù)警裝置8判斷充電達到蓄電池電壓上限值時，由中控裝置I輸出指令至整流電源監(jiān)控裝置4，整流電源監(jiān)控裝置4控制整流電源14轉(zhuǎn)至對蓄電池浮充充電狀態(tài)，同時返回充電完成指令。
[0048]在蓄電池15充/放電過程中，通過電池巡檢單元52采集蓄電池的充放電狀況運行參數(shù)；并與存儲在線預(yù)警裝置8中的蓄電池的最佳運行參數(shù)進行比較，并將比較值返回給中控裝置I。
[0049]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.ー種一體化智能電源監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 交流電源監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控交流電源模塊； 整流電源監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控整流電源模塊； 蓄電池監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控蓄電池模塊； 逆變器監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控逆變器模塊； 直流/直流變換器監(jiān)控裝置，用于遠程監(jiān)控DC/DC模塊； 中控裝置，用于實施上述各個模塊的運行狀態(tài)，并發(fā)出控制指令； 在線預(yù)警裝置，其通過上述通信總線分別與監(jiān)控裝置和中控裝置相連，在線預(yù)警裝置實時地將各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較，若在某一項里發(fā)現(xiàn)實際與最佳運行數(shù)據(jù)不一致，則進行預(yù)警，并提出處理建議； 以及 通信總線，用于連接上述交流電源監(jiān)控裝置、整流電源監(jiān)控裝置、蓄電池監(jiān)控裝置、逆變器監(jiān)控裝置、直流/直流變換器監(jiān)控裝置、在線預(yù)警裝置，并將上述監(jiān)控裝置的信息傳輸給中控裝置以及將中控裝置的指令發(fā)送給上述各個監(jiān)控裝置。
2.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述在線預(yù)警裝置具體包括: 當前信息獲知單元，用于從所述監(jiān)控模塊中獲知實時數(shù)據(jù)； 記錄單元，用于記錄最佳運行數(shù)據(jù)； 判斷単元，用于判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，獲得判斷結(jié)果；上報單元，用于在所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值時，向所述中控裝置發(fā)出預(yù)警信息。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述蓄電池監(jiān)控裝置包括: 電源監(jiān)控單元，用于根據(jù)遙控指令控制整流電源模塊、逆變器和DC/DC變換器與蓄電池接通,使電池充/放電,并監(jiān)測電池充/放電電壓； 電池巡檢單元，用于采集所述蓄電池的充放電狀況運行參數(shù)。
4.一種基于上述權(quán)利要求1所述的一體化電源監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，該方法包括以下步驟: (1)通過中控裝置設(shè)置一體化智能電源的最佳運行數(shù)據(jù)，并將其記錄在上述在線預(yù)警裝置中； (2)中控裝置通過通信總線向流電源監(jiān)控裝置、整流電源監(jiān)控裝置、蓄電池監(jiān)控裝置、逆變器監(jiān)控裝置、直流/直流變換器監(jiān)控裝置發(fā)出指令，啟動上述各個監(jiān)控裝置，并使在線預(yù)警裝置實時將上述各個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)和各個模塊的最佳運行數(shù)據(jù)進行比較； (3)中控裝置通過中控屏實時向用戶反映各模塊的運行狀態(tài)，如果在線預(yù)警裝置發(fā)現(xiàn)某個/某幾個監(jiān)控裝置的實時數(shù)據(jù)與最佳運行數(shù)據(jù)不一致，則通過所述通信總線向中控裝置發(fā)出預(yù)警信息，中控裝置向用戶報警，井根據(jù)設(shè)定的策略作出實時反應(yīng)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:將最佳運行數(shù)據(jù)記錄在在線預(yù)警裝置的記錄單元中，通過在線預(yù)警裝置的當前信息獲知單元獲取各個監(jiān)控模塊的實時數(shù)據(jù)，通過在線預(yù)警裝置的判斷單元來判斷所述實時數(shù)據(jù)與所述最佳運行數(shù)據(jù)是否一致，當所述判斷結(jié)果指示所述實施數(shù)據(jù) 與所述最佳運行數(shù)據(jù)相差超過判定值時，通過所述在線預(yù)警裝置的上報單元向所述中控裝置發(fā)出預(yù)警信息。
6.如權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于:在步驟(2)中，通過下述方法對蓄電池模塊進行監(jiān)控: 蓄電池監(jiān)控模塊的電源監(jiān)控單元，根據(jù)中控裝置的遙控指令控制整流電源模塊、逆變器和DC/DC變換器與蓄電池接通，使電池充/放電，并監(jiān)測電池充/放電電壓； 當在線預(yù)警裝置8判斷放電達到蓄電池電壓的下限值時，告知中控裝置，由中控裝置輸出指令至電源監(jiān)控單元，電源監(jiān)控單元切除放電負載，并返回放電完成指令，同時由中控裝置發(fā)指令給整流電源監(jiān)控裝置，啟動整流電源給設(shè)備供電的同時給電池進行均充充電；當在線預(yù)警裝置判斷充電達到蓄電池電壓上限值時，由中控裝置輸出指令至整流電源監(jiān)控裝置，整流電源監(jiān)控裝置控制整流模塊轉(zhuǎn)至對蓄電池浮充充電狀態(tài)，同時返回充電完成指令； 在蓄電池充/放電過程中，通過電池巡檢單元采集蓄電池的充放電狀況運行參數(shù)；井與存儲在線預(yù)警裝置中的蓄電池的最佳運行參數(shù)進行比較，并將比較值返回給中控裝置。
【文檔編號】H02J13/00GK103595134SQ201310586786
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】毛力 申請人:四川九成信息技術(shù)有限公司