配电设备蓄电池远程集中在线监控系统及方法

摘要

一种配电设备蓄电池远程集中在线监控系统，包括：FTU测控终端、蓄电池活化仪、主站在线监控单元、通信单元和无线维护显示终端，FTU测控终端用于采集的蓄电池的遥信信号和遥测信号，并将采集的信号上传至主站在线监控单元；主站在线监控单元对FTU测控终端的实时数据进行计算分析、综合管理及通讯；无线维护显示终端与主站在线监控单元通信连接。在该系统的支持下，本发明还提出了一种在线监控方法。本发明对配电网设备的蓄电池进行在线监测，对蓄电池进行定期和遥控活化，并分析蓄电池相关数据，将蓄电池的健康状态进行实时报送，并根据蓄电池状态恶劣的紧急程度、蓄电池所属配电设备的重要性进行排序。

说明书

技术领域

本发明涉及配电网设备监控领域，具体的说是一种配电设备蓄电 池远程集中在线监控系统及方法。

背景技术

配电自动化设备分为集中型(电流型)和电压型两种。电压型设 备无蓄电池，停电时自动分闸。电流型设备不具备自动分闸的特性， 在线路停电时要依靠调度员或主站系统遥控分闸。蓄电池是电流型设 备交流失电或事故时设备唯一的能源供给，是线路正常运行或事故时 遥控开关的唯一电源，是保证设备正常通信的关键设备。若蓄电池健 康状态不足，在配电网运行监控过程中，容易造成以下问题：

(1)若蓄电池欠压，在线路故障停电时，无法成功遥控分闸开 关，需要人工赶赴现场手动分闸，严重影响故障处理效率，造成事故 区间隔离慢，严重影响非故障区域恢复送电效率，制约着供电服务水 平的提高；

(2)若蓄电池容量不足，在线路停电或线路检修过程中容量耗 尽，则会造成设备通信中断，调度员无法实时监视设备电流、电压、 设备健康状况等信息，设备处于“盲调”状态，同时导致蓄电池使用 寿命减少。

目前，配电网蓄电池基本采用离线数据分析方法，这种分析方法 实时性差，无法满足配电网络实时检测的要求。由于不能在线监测蓄 电池容量、个别落后蓄电池无法活化，为配电网运行监控和及时恢复 供电带来了不便。部分蓄电池因过度放电提前报废，造成了巨大的资 源浪费、成本损耗、环境污染。因此，维持蓄电池的健康状态，准确 掌握蓄电池实际容量和端电压，及时活化个别落后电池，提高在线运 行蓄电池的可靠性，才能在突发事故时，及时获得应急用电，确保设 备与网络的安全运行。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种 配电设备蓄电池远程集中在线监控系统及方法，它对配电网设备的蓄 电池进行在线监测，对蓄电池进行活化，并分析蓄电池相关数据，将 蓄电池的健康状态进行实时报送。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种配电设备蓄 电池远程集中在线监控系统，其特征在于，包括：FTU测控终端、蓄 电池活化仪、主站在线监控单元、通信单元和无线维护显示终端，

所述FTU测控终端用于采集的蓄电池的遥信信号和遥测信号， 并将采集的信号通过所述通信单元上传至所述主站在线监控单元；所 述遥信信号包括蓄电池欠压信号、蓄电池活化动作信号、蓄电池活化 复归信号，所述遥测信号包括蓄电池端电压；

所述主站在线监控单元对所述FTU测控终端的实时数据进行计 算分析、综合管理及通讯，并控制所述蓄电池活化仪对蓄电池进行遥 控活化；

所述蓄电池活化仪包括活化自启动模块，活化自启动模块根据写 入的定期活化指令，对蓄电池定期活化；

所述无线维护显示终端通过所述通信单元与主站在线监控单元 通信连接，通过用户名密码验证或域认证可查询和显示蓄电池相关数 据。

进一步的，所述通信单元包括光纤通信网络或GPRS无线通信。

进一步的，所述主站在线监控单元包括数据分析处理模块、显示 模块、打印机和报警装置。

一种配电设备蓄电池远程集中在线监控方法，其特征在于，包括 以下步骤：

a、FTU测控终端将采集的蓄电池的遥信信号和遥测信号适时发 送给主站在线监控单元，蓄电池活化仪将活化动作信号和活化复归信 号发送给主站在线监控单元；

b、主站在线监控单元自动记录蓄电池第一次活化动作信号发生 时刻t₁，和第一次活化复归信号发生时刻t₂，计算出多部蓄电池单次 充放电时间，取平均值T＝AVA[(t₂-t₁)+…+(t_n+1-t_n)]/n；

c、求出蓄电池每小时放电容量Q₂＝Q₁/T，式中，Q₁为蓄电池额 定容量；

d、在下一次蓄电池活化动作过程中，主站在线监控单元根据本 次活化动作时刻t3，当前时刻t，计算出蓄电池当前容量Q＝Q₁-(t-t₃) *Q₂；

e、设定基准值22V，根据FTU测控终端采集的每个蓄电池端电 压u判断，若u<22，则计算A＝22-u，按照A从小到大排序；若u<12， 且该部分包含重要设备的，将重要设备的蓄电池依次优先置顶；并将 FTU测控终端采集的每个蓄电池端电压u形成时间-电压关系曲线；

f、取蓄电池剩余容量系数k＝Q/Q₁,对该系数k取平均值，首先 按照系数k从低到高的排序，若重要设备的蓄电池的k值小于k的平 均值，则优先将其置顶；

g、主站在线监控单元根据上述步骤中的数据，将蓄电池电压u、 蓄电池剩余容量系数k、蓄电池活化状态以及与蓄电池对应的配电设 备定期自动生成报表。

进一步的，在所述步骤g中的报表还可根据用户查询的设备类 型，自动生成所查询的设备的报表。

本发明的有益效果是：

1、对蓄电池的健康状态进行分析，实时对配电网各个设备上的 蓄电池健康状态进行排序，使工作人员一目了然，并可对紧急的配电 网设备的蓄电池状态进行报警。

2、可以查看蓄电池电压和容量的历史曲线，以便进行蓄电池健 康状态的深度分析和运维。

3、改变只能分析单台蓄电池设备运行状况的弊端，能够集中监 视数千台配电设备蓄电池容量及端电压情况，并根据蓄电池状态恶劣 的紧急程度、蓄电池所属配电设备的重要性进行消缺。

4、不仅可定期自动对蓄电池进行活化，工作人员还可以根据主 站的数据信息遥控进行蓄电池活化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明的蓄电池活化原理图；

图3为本发明的方法流程图；

图4为本发明生成的关于蓄电池剩余容量系数k报表的一个实施 例；

图5为本发明生成的关于蓄电池电压u报表的一个实施例。

具体实施方式

如图1所示，本发明配电设备蓄电池远程集中在线监控系统的具 体实施例包括：FTU测控终端、蓄电池活化仪、主站在线监控单元、 通信单元和无线维护显示终端，

每块蓄电池对应一个FTU测控终端，在测量时只需额外多采集 一些信号，利用主站自有的对时功能，记录信号上送的时间。采集的 遥信信号有：蓄电池欠压信号、蓄电池活化动作信号、蓄电池活化复 归信号；采集的遥测信号有：蓄电池端电压；采集的信号通过所述通 信单元上传至所述主站在线监控单元；

通信单元可以通过电力数据网光纤通信网络(包括光网络通信单 元、分光器、光线路终端)或GPRS无线通信(包括GPRS或CDMA 调制解调器、基站等无线通信设备，须经安全隔离及防护装置)传送 至主站在线监控单元。在本实施例中，为了节省费用，FTU测控终端 沿用目前的光缆通信，蓄电池活化仪则采用GPRS无线通信进行通 信，蓄电池活化仪上的GPRS模块通过经过GPRS调制调节器与基站 连接，再经防火墙、局域网或INTERNET与主站在线监控单元通信 连接。

所述主站在线监控单元对所述FTU测控终端的实时数据根据下 述的方法进行计算分析、综合管理及通讯，所述主站在线监控单元包 括数据分析处理模块、显示模块、打印机和报警装置，显示模块用于 显示分析处理后的数据，如报表及蓄电池的其他状态量，打印装置用 于打印主站生成的报表及曲线等数据，在蓄电池有重要缺陷时可通过 报警装置报警。

工作人员根据主站在线监控单元的信息，通过主站在线监控单元 控制所述蓄电池活化仪对蓄电池进行遥控活化。所述蓄电池活化仪还 包括活化自启动模块，活化自启动模块根据写入的定期活化指令，对 蓄电池定期活化，如每月进行一次活化。蓄电池的定期活化和遥控活 化原理图如图2所示。

所述无线维护显示终端可以采用笔记本电脑，在设备检修运维期 间，可通过所述通信单元与主站在线监控单元通信连接，通过用户名 密码验证或域认证可查询和显示蓄电池相关数据。

在上述系统的支持下，下面结合图3详细介绍配电设备蓄电池远 程集中在线监控方法，它包括以下步骤：

a、FTU测控终端将采集的蓄电池的遥信信号和遥测信号适时发 送给主站在线监控单元，蓄电池活化仪将活化动作信号和活化复归信 号发送给主站在线监控单元。

b、主站在线监控单元自动记录蓄电池第一次活化动作信号发生 时刻t₁，和第一次活化复归信号发生时刻t₂，计算出多部蓄电池单次 充放电时间，取平均值T＝AVA[(t₂-t₁)+…+(t_n+1-t_n)]/n。

c、求出蓄电池每小时放电容量Q₂＝Q₁/T，式中，Q₁为蓄电池额 定容量。

d、在下一次蓄电池活化动作过程中，主站在线监控单元根据本 次活化动作时刻t3，当前时刻t，计算出蓄电池当前容量Q＝Q₁-(t-t₃) *Q₂。

e、设定基准值22V，根据FTU测控终端采集的每个蓄电池端电 压u判断，若u>22，则蓄电池正常，若u<22，则计算A＝22-u，按照 A从小到大排序；若u<12，且该部分包含重要设备时，例如需要遥 控的联络开关，则将需要遥控的联络开关的蓄电池依次优先置顶，对 该部分中不重要的设备，则依旧按照A从小到大排序；重要设备根 据用户的选定而确定，如还可选定需要遥控分合闸的普通开关、不需 要遥控的分支箱和不需要遥控分界开关等设备，同时，主站在线监控 单元将每个蓄电池端电压u形成时间-电压关系曲线，用户可以根据 需要在主站在线监控单元的显示模块上调取历史曲线数据。

f、取蓄电池剩余容量系数k＝Q/Q₁,对该系数k取平均值ka，首 先按照系数k从低到高的排序，该部分包含重要设备(与步骤e中的 重要设备相同)时，例如需要遥控的联络开关，进一步判断若需要遥 控的联络开关的蓄电池的k值小于ka，则优先将其置顶，对该部分 中的不重要设备，则按照系数k从低到高的排序。

g、主站在线监控单元根据上述步骤中的数据，将蓄电池电压u、 蓄电池剩余容量系数k、蓄电池活化状态以及与蓄电池对应的配电设 备定期自动生成报表，如图4和图5所示，给出了报表的实施例，如 图4是蓄电池剩余容量系数k从低到高的排序报表，该报表中还包括 配电设备名称、时间及活化状态，时间为设备检测时间，活化状态分 为活化动作和活化复归两种状态，在实际显示页面，置顶的设备显示 为红色。如图5是蓄电池端电压u从低到高的排序报表，该报表中也 包括配电设备名称、时间及活化状态，时间和活化状态与上述相同， 在实际显示页面，置顶的设备也显示为红色。

在该实施例中，主站在线监控单元还可根据用户输入的查询设备 类型及内容(如联络开关的蓄电池剩余容量系数k或蓄电池端电压 u)，自动生成所查询的设备的报表，报表中的蓄电池端电压u或蓄电 池剩余容量系数k也是按照上述的e步骤或f步骤的排序方法从小到 大排序。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和 润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。