一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)及其主從型通訊方法
【專利摘要】一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)及其主從型通訊方法，將開關(guān)量檢測、模擬量檢測、電池檢測、支路絕緣檢測等檢測模塊按2個等級安排，將模擬量、開關(guān)量的檢測模塊設(shè)為第1等級模塊，使其包括模擬量數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)的應(yīng)急數(shù)據(jù)實時提供監(jiān)控主機(jī)；將絕緣監(jiān)測模塊，電池檢測模塊和/或其他檢測模塊設(shè)為第2等級模塊。
【專利說明】一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)及其主從型通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于直流電源系統(tǒng)監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種監(jiān)控主機(jī)與各功能模塊之間基于單總線主/從模式通訊的優(yōu)化方法與設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，直流電源系統(tǒng)(也稱直流屏)的監(jiān)控主機(jī)與各模塊的通訊模式主要基于主/從型。主/從型一般采用輪詢模式，即監(jiān)控主機(jī)逐個模塊輪詢得到各模塊的數(shù)據(jù)。
[0003]普通輪詢模式一個比較大的缺點是隨著功能模塊不斷的增加，對模擬量及開關(guān)量等數(shù)據(jù)實時性方面的要求變得難于滿足。例如，很多客戶的招標(biāo)資料中要求直流屏的性能指標(biāo)之一是，響應(yīng)時間在2-3秒內(nèi)。但普通輪詢模式的直流屏根據(jù)需要通訊的功能模塊個數(shù)，延時較大時會達(dá)到20-30秒。
[0004]一種選擇是，改變總線模式。目前市場上主要有單總線和多總線二種總線模式。單總線模式即存在上述缺陷的模式，其監(jiān)控主機(jī)與全部功能模塊在一條總線下，監(jiān)控主機(jī)作為主機(jī)查詢或者其他方式，得到各功能模塊的數(shù)據(jù)。多總線模式則是監(jiān)控主機(jī)通過多個通訊口 /模塊與各功能模塊進(jìn)行通訊，通訊方式可以采取查詢、自動上傳等各種通訊協(xié)議進(jìn)行。多總線模式相比單總線模式通訊實現(xiàn)靈活、復(fù)雜，數(shù)據(jù)實時性高，但是隨之系統(tǒng)成本相對也會增加。
[0005]本發(fā)明的目的在于，保證單總線主/從模式通訊條件下快速的響應(yīng)時間，即使在系統(tǒng)功能模塊有增加的情況下，也能實時地將所需模塊的數(shù)據(jù)顯示在系統(tǒng)設(shè)備上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于前述本發(fā)明的目的，發(fā)明人提出了下列技術(shù)方案:
[0007]一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機(jī)、開關(guān)量檢測模塊、模擬量檢測模塊、電池檢測模塊、支路絕緣檢測模塊和/或其他檢測模塊，監(jiān)控主機(jī)與各檢測模塊之間以單總線主/從模式連接，監(jiān)控主機(jī)與各檢測模塊之間的通訊按照不同的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計以便監(jiān)控主機(jī)與開關(guān)量檢測模塊及模擬量檢測模塊實現(xiàn)實時通訊或響應(yīng)，其特征在于，將全部功能模塊按2個等級安排，將模擬量、開關(guān)量的檢測模塊設(shè)為第I等級模塊，使其包括模擬量數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)的應(yīng)急數(shù)據(jù)實時提供監(jiān)控主機(jī)；將絕緣監(jiān)測模塊，電池檢測模塊和/或其他檢測模塊設(shè)為第2等級模塊，使其檢測數(shù)據(jù)提供監(jiān)控主機(jī)的延時多于第I等級模塊。
[0008]前述的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控主機(jī)對第I等級模塊輪詢、對第2等級模塊查詢，即在輪詢第I等級模塊數(shù)據(jù)后，插入查詢第2等級模塊數(shù)據(jù)一次，然后繼續(xù)輪詢第I等級模塊數(shù)據(jù)，之后再查詢一次同一個或其他一個第2等級模塊的數(shù)據(jù)，再后循環(huán)進(jìn)行上述的輪詢或查詢。
[0009]前述的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的輪詢是對第I等級的模塊各進(jìn)行I次查詢，存在多個開關(guān)量模塊和/或多個模擬量模塊情況下，可對其分組或交替完成查詢。
[0010]前述的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的實時延時達(dá)到0-3秒。[0011]一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)的主從型通訊方法，其特征在于，查詢的流程可以是:開始一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N—查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N—查詢絕緣數(shù)據(jù)I —查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢絕緣數(shù)據(jù)2...查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢絕緣數(shù)據(jù)...N —查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢電池數(shù)據(jù)
1...結(jié)束。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為說明本發(fā)明監(jiān)控主機(jī)與各功能模塊連接關(guān)系的示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明設(shè)備和方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明用于直流屏，可以確保直流屏有實時響應(yīng)需求的模塊與監(jiān)控主機(jī)之間實現(xiàn)實時響應(yīng)，優(yōu)化了系統(tǒng)性能，提高了產(chǎn)品的競爭力。以下更詳細(xì)地描述本發(fā)明。[0015]直流電源系統(tǒng)主要由:高頻開關(guān)電源模塊、監(jiān)控系統(tǒng)、蓄電池組和直流饋線四部分組成。其中監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)一步包括:監(jiān)控主機(jī)和各功能模塊，例如開關(guān)量檢測、模擬量檢測、電池電壓檢測、支路絕緣檢測等模塊(可根據(jù)客戶需求靈活配置)。
[0016]直流電源系統(tǒng)各組成部分的功能如下:
[0017]高頻開關(guān)電源模塊是系統(tǒng)的主要組成部分，其功用主要有:a、為蓄電池組提供均充、浮充電流；b、為電站所有直流用電設(shè)備提供正常負(fù)荷電流。
[0018]蓄電池組是系統(tǒng)的電能儲備裝置，在交流電源中斷或高頻充電模塊不能正常工作時向負(fù)載提供直流電能。例如，a、正常情況下處于受電工作狀態(tài)，接受高頻開關(guān)電源模塊提供的均充/浮充電流；b、在事故或大功率沖擊用電負(fù)載工作時為用電設(shè)備提供電能。
[0019]監(jiān)控系統(tǒng)通過監(jiān)控主機(jī)與實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)檢測的模塊之間通訊，實現(xiàn):a、蓄電池均、浮充電的智能化管理山、監(jiān)視直流電源系統(tǒng)各組件的狀態(tài)及工作情況，發(fā)現(xiàn)異常及時告警；C、模擬顯示控制母線電壓/電流、母線對地絕緣電阻、充電機(jī)電壓、蓄電池(單只)組電壓等重要數(shù)據(jù)；d、中央信號模塊，可實現(xiàn)電力系統(tǒng)要求的智能中央信號屏功能(可選功能)；e、與上位機(jī)進(jìn)行多種方式的通訊聯(lián)系，實現(xiàn)遙信、遙測上傳。
[0020]直流饋線用于將直流電分配和輸送到各用電負(fù)荷。開斷正常的直流用電負(fù)荷，當(dāng)外部負(fù)荷發(fā)生大故障時也可脫扣跳閘，切斷電源使直流屏脫離故障源。
[0021]全數(shù)字、微機(jī)控制、模塊化直流屏是目前的趨勢及主流方向。目前市場上的直流屏大多采用模塊化設(shè)計，每個模塊實現(xiàn)一定的功能，然后組合成一個系統(tǒng)；模塊化便于根據(jù)需求靈活配置設(shè)備，實現(xiàn)系統(tǒng)及功能的優(yōu)化。
[0022]在單總線主從輪詢模式的模塊化開發(fā)過程中，響應(yīng)延時是一個較大問題，特別是模擬量和開關(guān)量數(shù)據(jù)的設(shè)備響應(yīng)不夠靈敏。經(jīng)過多總線設(shè)計等嘗試，發(fā)現(xiàn)盡管實時提高，但成本較高，不宜采用。
[0023]發(fā)明人注意到，絕緣模塊數(shù)據(jù)，電池模塊數(shù)據(jù)等相對適當(dāng)延時通?？梢员唤邮?。針對這一特點，產(chǎn)生了一種等級輪詢模式構(gòu)思，包括:將全部功能模塊按2個等級安排--第I等級模塊涉及應(yīng)急數(shù)據(jù)，如模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)；第2等級模塊涉及普通數(shù)據(jù)，如絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)，電池模塊數(shù)據(jù)。然后按照不同等級設(shè)計輪詢的方案，例如，首先輪詢第I等級數(shù)據(jù)，結(jié)束后插入查詢第2等級數(shù)據(jù)一次，結(jié)束后繼續(xù)輪詢第I等級數(shù)據(jù)。并且這樣一直2步驟循環(huán)輪詢下去。
[0024]例如，按照圖2的流程，循環(huán)N次完成查詢:開始查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N查詢絕緣數(shù)據(jù)I查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N查詢絕緣數(shù)據(jù)2...查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N查詢絕緣數(shù)據(jù)...N查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N查詢電池數(shù)據(jù)1...結(jié)束。
[0025]經(jīng)過實際實施，結(jié)果表明:采用此方案后I等級的數(shù)據(jù)實時性明顯提高，同時成本無顯著增加，效果好于預(yù)期。
[0026]下面結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0027]實施例1
[0028]直流屏饋線輸出開關(guān)控制路數(shù)4路，模擬量數(shù)據(jù)9路(交流三相電壓，電流，電池電壓，電流等)，支路絕緣檢測36路，電池檢測18路(18節(jié)電池)。
[0029]以上產(chǎn)品設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)配置如下:監(jiān)控主機(jī)一臺，24路開關(guān)量檢測模塊一臺(使用4路)，18路模擬量檢測模塊一臺(使用9路)，24路支路絕緣檢測模塊檢測儀2臺(共48路，使用36路)，24路電池檢測模塊一臺(使用18路)。
[0030]將模擬量模塊及開關(guān)量模塊數(shù)據(jù)設(shè)定為第I等級，絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)及電池檢測數(shù)據(jù)設(shè)定為第2等級。對各級模塊進(jìn)行依照下述流程進(jìn)行循環(huán)查詢
[0031]開始一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)A —查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)—查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)B...查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)A...查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢電池數(shù)據(jù)...一結(jié)束
[0032]實施例2
[0033]直流屏饋線輸出開關(guān)控制路數(shù)6路，模擬量數(shù)據(jù)9路(交流三相電壓，電流，電池電壓，電流等)，支路絕緣檢測36路，電池檢測18路(18節(jié)電池)。
[0034]以上產(chǎn)品設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)配置如下:監(jiān)控主機(jī)一臺，24路開關(guān)量檢測模塊一臺(使用6路)，18路模擬量檢測模塊一臺(使用9路)，24路支路絕緣檢測模塊檢測儀2臺(共48路，使用36路)，24路電池檢測模塊一臺(使用18路)。
[0035]將模擬量模塊及開關(guān)量模塊數(shù)據(jù)設(shè)定為第I等級，絕緣監(jiān)測數(shù)據(jù)及電池檢測數(shù)據(jù)設(shè)定為第2等級。對各級模塊進(jìn)行依照下述流程進(jìn)行循環(huán)查詢
[0036]開始一查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)A —查詢模擬量數(shù)據(jù)查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)B...查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢絕緣數(shù)據(jù)A...查詢模擬量數(shù)據(jù)一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)一查詢電池數(shù)據(jù)...一結(jié)束
[0037]實施例1和2與現(xiàn)有技術(shù)對比可以發(fā)現(xiàn):
[0038]假定每次數(shù)據(jù)交換時間為0.5秒，則現(xiàn)有技術(shù)的單總線主/從模式查詢情況下，監(jiān)控主機(jī)實時刷新開關(guān)量，模擬量數(shù)據(jù)，支路絕緣，電池檢測等數(shù)據(jù)全部間隔為:0.5*5=2.5秒。而采用本發(fā)明介紹的優(yōu)化算法后，開關(guān)量，模擬量數(shù)據(jù)刷新數(shù)據(jù)時間為:0.5*3=1.5秒，比正常模式減少了 I秒時間(支路絕緣跟電池檢測數(shù)據(jù)刷新時間延長，為1.5*3=4.5秒)。
[0039]當(dāng)系統(tǒng)支路絕緣檢測模塊、電池檢測模塊增加。這時按照傳統(tǒng)單總線主/從模式查詢時，開關(guān)量及模擬量數(shù)據(jù)的延時增加顯著，但采用本發(fā)明通訊方法的設(shè)備，這些數(shù)據(jù)的延時不增加，即開關(guān)量、模擬量數(shù)據(jù)延時現(xiàn)象的改進(jìn)更加顯著。[0040]此外，如果采用多總線模式，每種相同種類模塊采用一條總線需要配置4條總線(4種類型:開關(guān)量，模擬量，支路絕緣，電池檢測)，比原來單條總線增加4倍，相對成本就較聞。
[0041]可見本發(fā)明在不明顯增加成本的情況下，實現(xiàn)了產(chǎn)品性能的提高。
[0042]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機(jī)、開關(guān)量檢測模塊、模擬量檢測模塊、電池檢測模塊、支路絕緣檢測模塊和/或其他檢測模塊，監(jiān)控主機(jī)與各檢測模塊之間以單總線主/從模式連接，監(jiān)控主機(jī)與各檢測模塊之間的通訊按照不同的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計以便監(jiān)控主機(jī)與開關(guān)量檢測模塊及模擬量檢測模塊實現(xiàn)實時通訊或響應(yīng)，其特征在于，將全部功能模塊按2個等級安排，將模擬量、開關(guān)量的檢測模塊設(shè)為第I等級模塊，使其包括模擬量數(shù)據(jù)、開關(guān)量數(shù)據(jù)的應(yīng)急數(shù)據(jù)實時提供監(jiān)控主機(jī)；將絕緣監(jiān)測模塊，電池檢測模塊和/或其他檢測模塊設(shè)為第2等級模塊，使其檢測數(shù)據(jù)提供監(jiān)控主機(jī)的延時多于第I等級模塊；監(jiān)控主機(jī)對第I等級模塊輪詢、對第2等級模塊查詢。
2.如權(quán)利要求1的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控主機(jī)在輪詢第I等級模塊數(shù)據(jù)后，插入查詢第2等級模塊數(shù)據(jù)一次，然后繼續(xù)輪詢第I等級模塊數(shù)據(jù)，之后再查詢一次同一個或其他一個第2等級模塊的數(shù)據(jù)，再后循環(huán)進(jìn)行上述的輪詢或查詢。
3.如權(quán)利要求1或2的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的輪詢是對第I等級的模塊各進(jìn)行I次查詢，存在多個開關(guān)量模塊和/或多個模擬量模塊情況下，可對其分組或交替完成查詢。
4.權(quán)利要求1的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的實時延時達(dá)到0-3秒。
5.一種權(quán)利要求1-4任一項的直流屏監(jiān)測系統(tǒng)的主從型通訊方法，其特征在于，查詢的流程可以是:開始一查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N—查詢絕緣數(shù)據(jù)I —查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢絕緣數(shù)據(jù)2...—查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N —查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢絕緣數(shù)據(jù)...N—查詢開關(guān)量數(shù)據(jù)1-N—查詢模擬量數(shù)據(jù)1-N —查詢電池數(shù)據(jù)1...----^結(jié)束。
【文檔編號】H02J13/00GK103944262SQ201410145527
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】周衍鋒, 顧佳曄, 周梁, 丁寧 申請人:寧波美格電力自動化工程有限公司