本实用新型属于电池维护技术领域，具体涉及一种蓄电池远程自动维护系统。
背景技术：
蓄电池组作为发电厂、变电站和换流站直流电源系统的重要电源，是电力系统和通信系统中的直流系统向外供电的唯一设备，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性，其供电能力是厂站设备稳定运行的最后保障，蓄电池组的可靠性最终决定直流系统的可靠性，进而对电网稳定运行产生重大影响。因此,蓄电池的稳定性以及它在实际放电过程中放出的容量对保障电力设备的正常运行有重要意义。
近几年国内电力系统发生多起蓄电池的开路故障，导致变电站发生保护拒动、越级跳闸事故，甚至还引起大面积停电事故；蓄电池短路故障导致蓄电池组烧毁的事故；还发生过蓄电池和直流母线的失压事故导致主变电站烧毁的严重后果；因此对蓄电池进行定期监测和维护是非常必要的、不可忽视的重要环节。
蓄电池的寿命与浮充电运行方式、运行温度直接相关，出现问题的蓄电池通常表现为内阻增加；因而对蓄电池进行实时在线监测，及时识别并处理出现故障的单体蓄电池，可以有效提高蓄电池组的使用寿命。为了保证供电系统的不间断，定期对蓄电池的容量进行核对并准确得知蓄电池的真实容量显得极为重要。
目前，蓄电池的维护方法包括离线式测量法、在线式测量法和周期性的核容性放电试验，并对蓄电池的电压、内阻、温度、容量等参数进行跟踪检查。核容放电是迄今为止公认衡量蓄电池供电能力最有效的手段，传统的现场核容作业繁琐，耗费大量的人力物力，且随着电池组的增多，大部分蓄电池组未按照规程要求的周期进行容量测试，甚至存在蓄电池组从工程竣工交付使用后没有做过一次彻底容量测试的情况；另一方面，蓄电池在放电过程中，由于化学反应、内阻及连接条接触不良等问题导致产生大量热能，有可能因为过热而引起蓄电池着火。因此蓄电池的核容全过程，以及随后的均充电过程都必须有人在现场跟踪，浪费大量的人力资源；而一次放电试验的时间很长，跟踪维护人员的劳动强度很大，容易因疲劳降低工作质量；目前，运维人员的配置已经无法满足规程规定的运维需求。因此迫切需要研究更为安全、覆盖全面的蓄电池的维护方法。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种蓄电池远程自动维护系统，用于替代人工维护作业，消除电池安全隐患。
本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种蓄电池远程自动维护系统，包括用于采集和保存蓄电池组的包括组端电压、组端电流的数据、直流母线的电压数据以及充电设备的电压数据，根据预设值对数据进行预判、上传数据和预判结果，并接收本地控制模块发送的命令的充放电监控装置，用于根据收到的数据分别向放电装置、充电装置和蓄电池组间切换装置发送命令的本地控制模块，用于根据收到的命令释放蓄电池储存的电能的放电装置，用于根据收到的命令对蓄电池充能的充电装置，以及用于根据收到的命令切换蓄电池的连接方式的蓄电池组间切换装置；充放电监控装置包括用于监测蓄电池的电压传感器、电流传感器、内阻传感器和温度传感器，和用于监测直流母线的电压传感器；设待维护的蓄电池组的组数和蓄电池组对应的直流母线的段数均为n，n≥2，蓄电池组n的充放电端通过蓄电池组间切换装置分别与直流母线n、放电装置的输入端和充电装置的输出端连接；充电装置的输出端通过蓄电池组间切换装置与直流母线连接；充放电监控装置的探测端分别与蓄电池组和直流母线连接，充放电监控装置的信号输出端与本地控制模块的信号输入端连接；本地控制模块的控制端分别与充电装置的受控端、放电装置的受控端和蓄电池组间切换装置的受控端连接。
按上述方案，放电装置包括用于将蓄电池的直流电能转换为与变电站用低压交流电同频、同相的交流电，并通过电网回收蓄电池放电电能的回馈式逆变放电装置。
按上述方案，充放电监控装置包括蓄电池监控模块1、蓄电池监控模块2、…、蓄电池监控模块n，直流母线监控模块1、直流母线监控模块2、…、直流母线监控模块n；蓄电池监控模块n的探测端与蓄电池组n连接；直流母线监控模块n的探测端与直流母线n连接。
进一步的，充电装置包括充电机1、充电机2、…、充电机n，充电机n的输出端通过蓄电池组间切换装置分别与蓄电池组n的充放电端和直流母线n连接。
进一步的，蓄电池组间切换装置包括受控开关kn1、受控开关kn2、受控开关kn3和受控开关kn4；受控开关kn1的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和直流母线n之间；受控开关kn2的开关触点串联在充电机n的输出端和直流母线n之间；受控开关kn3的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和充电机n的输出端之间；受控开关kn4的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和放电装置的输入端之间。
进一步的，蓄电池组间切换装置还包括用于实现防孤岛保护功能的母联开关kn0，母联开关kn0的开关触点串联在直流母线n-1和直流母线n之间。
按上述方案，还包括用于与上位机通信的通信模块和用于连通互联网的网络模块，本地控制模块依次通过通信模块、网络模块与互联网连接。
进一步的，还包括用于接收本地控制模块发送的监测数据，并向蓄电池组件切换装置发送远程控制命令的远程平台，远程平台通过互联网与网络模块连接。
按上述方案，还包括用于将用户操作转换为信号并发送给本地控制模块的输入模块和用于将本地控制模块输出的信号显示给用户的输出模块，输出模块包括显示器和声光报警器；输入模块的信号输出端与本地控制模块的信号输入端连接；输出模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接。
按上述方案，还包括根据用于收到的命令向移动端设备发送短信的短信模块，短信模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接，短信模块的无线信号收发端通过无线网络与移动端设备连接。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型的一种蓄电池远程自动维护系统通过对蓄电池进行在线综合监测和远程充放电，实现了替代人工维护作业，消除电池安全隐患的功能。
2.本实用新型操作简单，监测结果实时、全面，提前发现落后电池特别是蓄电池开路、短路故障，并及时更换，降低了运维人员的劳动强度，提高了工作质量。
3.本实用新型实现了动态、在线地对蓄电池组进行在线监测和维护，克服了目前采用的静态、离线、断续维护蓄电池方法的不足，保证蓄电池组处于良好工作状态，防止由于蓄电池故障导致的保护设备拒动事故，有效提供了事故放电能力，充分发挥了蓄电池的后备作用，最大限度地保证了电网安全。
4.本实用新型将蓄电池放出的电量通过放电装置逆变回馈到交流电网，减少了蓄电池在放电过程中的发热量，符合绿色环保要求。
附图说明
图1是本实用新型实施例的功能框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
参见图1，本实用新型的实施例包括用于采集和保存蓄电池组的包括组端电压、组端电流的数据、直流母线的电压数据以及充电设备的电压数据，根据预设值对数据进行预判、上传数据和预判结果，并接收本地控制模块发送的命令的充放电监控装置，用于根据收到的数据分别向放电装置、充电装置和蓄电池组间切换装置发送命令的本地控制模块，用于根据收到的命令释放蓄电池储存的电能的放电装置，用于根据收到的命令对蓄电池充能的充电装置，用于根据收到的命令切换蓄电池的连接方式的蓄电池组间切换装置，用于与上位机通信的通信模块和用于连通互联网的网络模块，用于接收本地控制模块发送的监测数据，并向蓄电池组件切换装置发送远程控制命令的远程平台，用于将用户操作转换为信号并发送给本地控制模块的输入模块和用于将本地控制模块输出的信号显示给用户的输出模块，以及用于根据收到的命令向移动端设备发送短信的短信模块。
本实施例中，待维护的蓄电池组的组数和蓄电池组对应的直流母线的段数均为2；充放电监控装置包括蓄电池监控模块1、蓄电池监控模块2、直流母线监控模块1和直流母线监控模块2；蓄电池监控模块1、蓄电池监控模块2的探测端分别与蓄电池组1、蓄电池组2连接；直流母线监控模块1、直流母线监控模块2的探测端与直流母线1、直流母线2连接。电池监控模块1、蓄电池监控模块2中分别包括用于监测蓄电池组1和蓄电池组2的电压传感器、电流传感器、内阻传感器和温度传感器；直流母线监控模块1和直流母线监控模块2中分别包括用于监测直流母线1和直流母线2的电压传感器。
蓄电池监控模块和直流母线监控模块的探测端分别与蓄电池组和直流母线连接，蓄电池监控模块和直流母线监控模块的信号输出端分别与本地控制模块的信号输入端连接；本地控制模块的控制端分别与充电装置的受控端、放电装置的受控端和蓄电池组间切换装置的受控端连接。
蓄电池组间切换装置包括带有辅助节点的受控开关k11、受控开关k12、受控开关k13、受控开关k14、受控开关k21、受控开关k22、受控开关k23、受控开关k24，以及用于实现防孤岛保护功能的母联开关k10；母联开关k10的开关触点串联在直流母线1和直流母线2之间，当交流失电时，及时断开直流母线段之间的连接，实施全自动远程安全性放电控制策略，有效应对蓄电池放电过程中的异常情况。
放电装置为回馈式逆变放电装置，用于在远程平台的控制下将蓄电池的直流电能转换为与变电站用低压交流电同频、同相的交流电，并通过电网回收蓄电池放电电能，符合绿色环保要求。
充电装置包括充电机1和充电机2；充电机1的输出端通过受控开关k13与蓄电池组1的充放电端连接，通过受控开关k12与直流母线1连接；充电机2的输出端通过受控开关k23与蓄电池组2的充放电端连接，通过受控开关k22与直流母线2连接。
蓄电池组1的充放电端通过受控开关k11与直流母线1连接，通过受控开关k14与放电装置的输入端连接；蓄电池组2的充放电端通过受控开关k21与直流母线2连接，通过受控开关k24与放电装置的输入端连接。
当需要进行蓄电池组放电操作时，上述受控开关在本地控制模块和远程平台的控制下，将蓄电池组脱离直流母线并接入回馈式逆变放电装置，并且在一组蓄电池的放电过程中保证另一组蓄电池为直流母线供电；当放电完成后，断开该蓄电池组与回馈式逆变放电装置的连接，并将该蓄电池组连接到充电机上进行均充充电过程；当充电机状态由均充转为浮充时，将蓄电池与直流母线连接正常运行。通过上述安全性在线放电的方法，解决蓄电池长期充电而缺乏放电的情况。
本地控制模块依次通过通信模块、网络模块、互联网与远程平台连接。短信模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接，短信模块的无线信号收发端通过无线网络与移动端设备连接。
输出模块包括显示器和声光报警器；显示模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接，显示模块将收到的数据以包括表格、柱状图、趋势图的形式显示出来，且在用户查询时提供历史记录数据查看功能；本地控制模块包括至少一路告警干接点，声光报警器的开关与本地控制模块的告警干接点连接；
本实用新型在不需要人工操作的情况下，通过对蓄电池的在线监测和状态分析，完成蓄电池的充放电、蓄电池容量计算、检测蓄电池组开路故障等维护工作，及时发现容量不足的蓄电池并更换，实现了对蓄电池的自动化维护功能，有效减少人力、物力的消耗，大大提高了工作效率和质量；系统保存的维护、故障数据供场站管理和维护人员进行统计、分析，便于电站蓄电池的统一管理。
以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。
1.一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：包括
用于采集和保存蓄电池组的包括组端电压、组端电流的数据、直流母线的电压数据以及充电设备的电压数据，根据预设值对数据进行预判、上传数据和预判结果，并接收本地控制模块发送的命令的充放电监控装置，
用于根据收到的数据分别向放电装置、充电装置和蓄电池组间切换装置发送命令的本地控制模块，
用于根据收到的命令释放蓄电池储存的电能的放电装置，
用于根据收到的命令对蓄电池充能的充电装置，
以及用于根据收到的命令切换蓄电池的连接方式的蓄电池组间切换装置；
充放电监控装置包括用于监测蓄电池的电压传感器、电流传感器、内阻传感器和温度传感器，和用于监测直流母线的电压传感器；
设待维护的蓄电池组的组数和蓄电池组对应的直流母线的段数均为n，n≥2，蓄电池组n的充放电端通过蓄电池组间切换装置分别与直流母线n、放电装置的输入端和充电装置的输出端连接；充电装置的输出端通过蓄电池组间切换装置与直流母线连接；充放电监控装置的探测端分别与蓄电池组和直流母线连接，充放电监控装置的信号输出端与本地控制模块的信号输入端连接；本地控制模块的控制端分别与充电装置的受控端、放电装置的受控端和蓄电池组间切换装置的受控端连接。
2.根据权利要求1所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：放电装置包括用于将蓄电池的直流电能转换为与变电站用低压交流电同频、同相的交流电，并通过电网回收蓄电池放电电能的回馈式逆变放电装置。
3.根据权利要求1所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：充放电监控装置包括蓄电池监控模块1、蓄电池监控模块2、…、蓄电池监控模块n，直流母线监控模块1、直流母线监控模块2、…、直流母线监控模块n；蓄电池监控模块n的探测端与蓄电池组n连接；直流母线监控模块n的探测端与直流母线n连接。
4.根据权利要求3所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：充电装置包括充电机1、充电机2、…、充电机n，充电机n的输出端通过蓄电池组间切换装置分别与蓄电池组n的充放电端和直流母线n连接。
5.根据权利要求4所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：蓄电池组间切换装置包括受控开关kn1、受控开关kn2、受控开关kn3和受控开关kn4；受控开关kn1的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和直流母线n之间；
受控开关kn2的开关触点串联在充电机n的输出端和直流母线n之间；
受控开关kn3的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和充电机n的输出端之间；
受控开关kn4的开关触点串联在蓄电池组n的充放电端和放电装置的输入端之间。
6.根据权利要求5所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：蓄电池组间切换装置还包括用于实现防孤岛保护功能的母联开关kn0，母联开关kn0的开关触点串联在直流母线n-1和直流母线n之间。
7.根据权利要求1所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：还包括用于与上位机通信的通信模块和用于连通互联网的网络模块，本地控制模块依次通过通信模块、网络模块与互联网连接。
8.根据权利要求7所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：还包括用于接收本地控制模块发送的监测数据，并向蓄电池组件切换装置发送远程控制命令的远程平台，远程平台通过互联网与网络模块连接。
9.根据权利要求1所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：还包括用于将用户操作转换为信号并发送给本地控制模块的输入模块和用于将本地控制模块输出的信号显示给用户的输出模块，输出模块包括显示器和声光报警器；输入模块的信号输出端与本地控制模块的信号输入端连接；输出模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接。
10.根据权利要求1所述的一种蓄电池远程自动维护系统，其特征在于：还包括用于根据收到的命令向移动端设备发送短信的短信模块，短信模块的信号输入端与本地控制模块的信号输出端连接，短信模块的无线信号收发端通过无线网络与移动端设备连接。
技术总结