配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)，包括：FTU測控終端、蓄電池活化儀、主站在線監(jiān)控單元、通信單元和無線維護顯示終端，FTU測控終端用于采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號，并將采集的信號上傳至主站在線監(jiān)控單元；主站在線監(jiān)控單元對FTU測控終端的實時數據進行計算分析、綜合管理及通訊；無線維護顯示終端與主站在線監(jiān)控單元通信連接。在該系統(tǒng)的支持下，本發(fā)明還提出了一種在線監(jiān)控方法。本發(fā)明對配電網設備的蓄電池進行在線監(jiān)測，對蓄電池進行定期和遙控活化，并分析蓄電池相關數據，將蓄電池的健康狀態(tài)進行實時報送，并根據蓄電池狀態(tài)惡劣的緊急程度、蓄電池所屬配電設備的重要性進行排序。
【專利說明】配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及配電網設備監(jiān)控領域，具體的說是一種配電設備蓄電池遠程集中在線 監(jiān)控系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 配電自動化設備分為集中型（電流型）和電壓型兩種。電壓型設備無蓄電池，停 電時自動分閘。電流型設備不具備自動分閘的特性，在線路停電時要依靠調度員或主站系 統(tǒng)遙控分閘。蓄電池是電流型設備交流失電或事故時設備唯一的能源供給，是線路正常運 行或事故時遙控開關的唯一電源，是保證設備正常通信的關鍵設備。若蓄電池健康狀態(tài)不 足，在配電網運行監(jiān)控過程中，容易造成以下問題：
[0003] (1)若蓄電池欠壓，在線路故障停電時，無法成功遙控分閘開關，需要人工趕赴現 場手動分閘，嚴重影響故障處理效率，造成事故區(qū)間隔離慢，嚴重影響非故障區(qū)域恢復送電 效率，制約著供電服務水平的提1? ;
[0004] (2)若蓄電池容量不足，在線路停電或線路檢修過程中容量耗盡，則會造成設備通 信中斷，調度員無法實時監(jiān)視設備電流、電壓、設備健康狀況等信息，設備處于"盲調"狀態(tài)， 同時導致蓄電池使用壽命減少。
[0005] 目前，配電網蓄電池基本采用離線數據分析方法，這種分析方法實時性差，無法滿 足配電網絡實時檢測的要求。由于不能在線監(jiān)測蓄電池容量、個別落后蓄電池無法活化，為 配電網運行監(jiān)控和及時恢復供電帶來了不便。部分蓄電池因過度放電提前報廢，造成了巨 大的資源浪費、成本損耗、環(huán)境污染。因此，維持蓄電池的健康狀態(tài)，準確掌握蓄電池實際容 量和端電壓，及時活化個別落后電池，提高在線運行蓄電池的可靠性，才能在突發(fā)事故時， 及時獲得應急用電，確保設備與網絡的安全運行。


【發(fā)明內容】

[0006] 為了克服上述現有技術存在的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種配電設備蓄電池 遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)及方法，它對配電網設備的蓄電池進行在線監(jiān)測，對蓄電池進行活 化，并分析蓄電池相關數據，將蓄電池的健康狀態(tài)進行實時報送。
[0007] 為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案：一種配電設備蓄電池遠程集中在 線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：FTU測控終端、蓄電池活化儀、主站在線監(jiān)控單元、通信單 元和無線維護顯示終端，
[0008] 所述FTU測控終端用于采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號，并將采集的信號通 過所述通信單元上傳至所述主站在線監(jiān)控單元；所述遙信信號包括蓄電池欠壓信號、蓄電 池活化動作信號、蓄電池活化復歸信號，所述遙測信號包括蓄電池端電壓；
[0009] 所述主站在線監(jiān)控單元對所述FTU測控終端的實時數據進行計算分析、綜合管理 及通訊，并控制所述蓄電池活化儀對蓄電池進行遙控活化；
[0010] 所述蓄電池活化儀包括活化自啟動模塊，活化自啟動模塊根據寫入的定期活化指 令，對蓄電池定期活化；
[0011] 所述無線維護顯示終端通過所述通信單元與主站在線監(jiān)控單元通信連接，通過用 戶名密碼驗證或域認證可查詢和顯示蓄電池相關數據。
[0012] 進一步的，所述通信單元包括光纖通信網絡或GPRS無線通信。
[0013] 進一步的，所述主站在線監(jiān)控單元包括數據分析處理模塊、顯示模塊、打印機和報 警裝置。
[0014] 一種配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0015] a、FTU測控終端將采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號適時發(fā)送給主站在線監(jiān)控 單元，蓄電池活化儀將活化動作信號和活化復歸信號發(fā)送給主站在線監(jiān)控單元；
[0016] b、主站在線監(jiān)控單元自動記錄蓄電池第一次活化動作信號發(fā)生時刻^，和 第一次活化復歸信號發(fā)生時刻12，計算出多部蓄電池單次充放電時間，取平均值τ = AVA[(t2-t1)+*** + (tn+l-tn)]/n ；
[0017] c、求出蓄電池每小時放電容量Q2 = Qi/T，式中，Qi為蓄電池額定容量；
[0018] d、在下一次蓄電池活化動作過程中，主站在線監(jiān)控單元根據本次活化動作時刻 t3,當前時刻t，計算出蓄電池當前容量Q = ;
[0019] e、設定基準值22V，根據FTU測控終端采集的每個蓄電池端電壓u判斷，若u〈22， 則計算A = 22-u，按照A從小到大排序；若u〈12,且該部分包含重要設備的，將重要設備的 蓄電池依次優(yōu)先置頂；并將FTU測控終端采集的每個蓄電池端電壓u形成時間-電壓關系 曲線；
[0020] f、取蓄電池剩余容量系數k = Q/Qi，對該系數k取平均值，首先按照系數k從低 到高的排序，若重要設備的蓄電池的k值小于k的平均值，則優(yōu)先將其置頂；
[0021] g、主站在線監(jiān)控單元根據上述步驟中的數據，將蓄電池電壓u、蓄電池剩余容量系 數k、蓄電池活化狀態(tài)以及與蓄電池對應的配電設備定期自動生成報表。
[0022] 進一步的，在所述步驟g中的報表還可根據用戶查詢的設備類型，自動生成所查 詢的設備的報表。
[0023] 本發(fā)明的有益效果是：
[0024] 1、對蓄電池的健康狀態(tài)進行分析，實時對配電網各個設備上的蓄電池健康狀態(tài)進 行排序，使工作人員一目了然，并可對緊急的配電網設備的蓄電池狀態(tài)進行報警。
[0025] 2、可以查看蓄電池電壓和容量的歷史曲線，以便進行蓄電池健康狀態(tài)的深度分析 和運維。
[0026] 3、改變只能分析單臺蓄電池設備運行狀況的弊端，能夠集中監(jiān)視數千臺配電設備 蓄電池容量及端電壓情況，并根據蓄電池狀態(tài)惡劣的緊急程度、蓄電池所屬配電設備的重 要性進行消缺。
[0027] 4、不僅可定期自動對蓄電池進行活化，工作人員還可以根據主站的數據信息遙控 進行蓄電池活化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明：
[0029] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明的蓄電池活化原理圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明的方法流程圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明生成的關于蓄電池剩余容量系數k報表的一個實施例；
[0033] 圖5為本發(fā)明生成的關于蓄電池電壓u報表的一個實施例。

【具體實施方式】
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)的具體實施例包括： FTU測控終端、蓄電池活化儀、主站在線監(jiān)控單元、通信單元和無線維護顯示終端，
[0035] 每塊蓄電池對應一個FTU測控終端，在測量時只需額外多采集一些信號，利用主 站自有的對時功能，記錄信號上送的時間。采集的遙信信號有：蓄電池欠壓信號、蓄電池活 化動作信號、蓄電池活化復歸信號；采集的遙測信號有：蓄電池端電壓；采集的信號通過所 述通信單元上傳至所述主站在線監(jiān)控單元；
[0036] 通信單元可以通過電力數據網光纖通信網絡（包括光網絡通信單元、分光器、光 線路終端）或GPRS無線通信（包括GPRS或CDMA調制解調器、基站等無線通信設備，須經 安全隔離及防護裝置）傳送至主站在線監(jiān)控單元。在本實施例中，為了節(jié)省費用，FTU測控 終端沿用目前的光纜通信，蓄電池活化儀則采用GPRS無線通信進行通信，蓄電池活化儀上 的GPRS模塊通過經過GPRS調制調節(jié)器與基站連接，再經防火墻、局域網或INTERNET與主 站在線監(jiān)控單元通信連接。
[0037] 所述主站在線監(jiān)控單元對所述FTU測控終端的實時數據根據下述的方法進行計 算分析、綜合管理及通訊，所述主站在線監(jiān)控單元包括數據分析處理模塊、顯示模塊、打印 機和報警裝置，顯示模塊用于顯示分析處理后的數據，如報表及蓄電池的其他狀態(tài)量，打印 裝置用于打印主站生成的報表及曲線等數據，在蓄電池有重要缺陷時可通過報警裝置報 警。
[0038] 工作人員根據主站在線監(jiān)控單元的信息，通過主站在線監(jiān)控單元控制所述蓄電池 活化儀對蓄電池進行遙控活化。所述蓄電池活化儀還包括活化自啟動模塊，活化自啟動模 塊根據寫入的定期活化指令，對蓄電池定期活化，如每月進行一次活化。蓄電池的定期活化 和遙控活化原理圖如圖2所示。
[0039] 所述無線維護顯示終端可以采用筆記本電腦，在設備檢修運維期間，可通過所述 通信單元與主站在線監(jiān)控單元通信連接，通過用戶名密碼驗證或域認證可查詢和顯示蓄電 池相關數據。
[0040] 在上述系統(tǒng)的支持下，下面結合圖3詳細介紹配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控 方法，它包括以下步驟：
[0041] a、FTU測控終端將采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號適時發(fā)送給主站在線監(jiān)控 單元，蓄電池活化儀將活化動作信號和活化復歸信號發(fā)送給主站在線監(jiān)控單元。
[0042] b、主站在線監(jiān)控單元自動記錄蓄電池第一次活化動作信號發(fā)生時刻^，和 第一次活化復歸信號發(fā)生時刻12，計算出多部蓄電池單次充放電時間，取平均值τ = AVA [ +... + (tn+l_tn) ] /η。
[0043] c、求出蓄電池每小時放電容量Q2 = Q'T，式中，Qi為蓄電池額定容量。
[0044] d、在下一次蓄電池活化動作過程中，主站在線監(jiān)控單元根據本次活化動作時刻 t3,當前時刻t，計算出蓄電池當前容量Q =
[0045] e、設定基準值22V，根據FTU測控終端采集的每個蓄電池端電壓u判斷，若u>22， 則蓄電池正常，若u〈22,則計算A = 22-u，按照A從小到大排序；若u〈12,且該部分包含重要 設備時，例如需要遙控的聯(lián)絡開關，則將需要遙控的聯(lián)絡開關的蓄電池依次優(yōu)先置頂，對該 部分中不重要的設備，則依舊按照A從小到大排序；重要設備根據用戶的選定而確定，如還 可選定需要遙控分合閘的普通開關、不需要遙控的分支箱和不需要遙控分界開關等設備， 同時，主站在線監(jiān)控單元將每個蓄電池端電壓u形成時間-電壓關系曲線，用戶可以根據需 要在主站在線監(jiān)控單元的顯示模塊上調取歷史曲線數據。
[0046] f、取蓄電池剩余容量系數k = Q/Qi，對該系數k取平均值ka，首先按照系數k從 低到高的排序，該部分包含重要設備（與步驟e中的重要設備相同）時，例如需要遙控的聯(lián) 絡開關，進一步判斷若需要遙控的聯(lián)絡開關的蓄電池的k值小于ka，則優(yōu)先將其置頂，對該 部分中的不重要設備，則按照系數k從低到高的排序。
[0047] g、主站在線監(jiān)控單元根據上述步驟中的數據，將蓄電池電壓u、蓄電池剩余容量系 數k、蓄電池活化狀態(tài)以及與蓄電池對應的配電設備定期自動生成報表，如圖4和圖5所示， 給出了報表的實施例，如圖4是蓄電池剩余容量系數k從低到高的排序報表，該報表中還包 括配電設備名稱、時間及活化狀態(tài)，時間為設備檢測時間，活化狀態(tài)分為活化動作和活化復 歸兩種狀態(tài)，在實際顯示頁面，置頂的設備顯示為紅色。如圖5是蓄電池端電壓u從低到 高的排序報表，該報表中也包括配電設備名稱、時間及活化狀態(tài)，時間和活化狀態(tài)與上述相 同，在實際顯示頁面，置頂的設備也顯示為紅色。
[0048] 在該實施例中，主站在線監(jiān)控單元還可根據用戶輸入的查詢設備類型及內容（如 聯(lián)絡開關的蓄電池剩余容量系數k或蓄電池端電壓u)，自動生成所查詢的設備的報表，報 表中的蓄電池端電壓u或蓄電池剩余容量系數k也是按照上述的e步驟或f步驟的排序方 法從小到大排序。
[〇〇49] 以上所述只是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在 不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被視為本發(fā) 明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：FTU測控終端、蓄 電池活化儀、主站在線監(jiān)控單元、通信單元和無線維護顯示終端， 所述FTU測控終端用于采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號，并將采集的信號通過所 述通信單元上傳至所述主站在線監(jiān)控單元，所述遙信信號包括蓄電池欠壓信號、蓄電池活 化動作信號、蓄電池活化復歸信號，所述遙測信號包括蓄電池端電壓； 所述主站在線監(jiān)控單元對所述FTU測控終端的實時數據進行計算分析、綜合管理及通 訊，并控制所述蓄電池活化儀對蓄電池進行遙控活化； 所述蓄電池活化儀包括活化自啟動模塊，活化自啟動模塊根據寫入的定期活化指令， 對蓄電池定期活化； 所述無線維護顯示終端通過所述通信單元與主站在線監(jiān)控單元通信連接，通過用戶名 密碼驗證或域認證可查詢和顯示蓄電池相關數據。
2. 根據權利要求1所述的配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 通信單元包括光纖通信網絡或GPRS無線通信。
3. 根據權利要求1所述的配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述 主站在線監(jiān)控單元包括數據分析處理模塊、顯示模塊、打印機和報警裝置。
4. 一種配電設備蓄電池遠程集中在線監(jiān)控方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 FTU測控終端將采集的蓄電池的遙信信號和遙測信號適時發(fā)送給主站在線監(jiān)控單 元，蓄電池活化儀將活化動作信號和活化復歸信號發(fā)送給主站在線監(jiān)控單元； b、 主站在線監(jiān)控單元自動記錄蓄電池第一次活化動作信號發(fā)生時刻^，和第一次活化 復歸信號發(fā)生時刻t2，計算出多部蓄電池單次充放電時間，取平均值了 = 4￥4[(1241)+··· + (tn+l-tn) ]/n ； c、 求出蓄電池每小時放電容量Q2 = Qi/T，式中，Qi為蓄電池額定容量； d、 在下一次蓄電池活化動作過程中，主站在線監(jiān)控單元根據本次活化動作時刻t3,當 前時刻t,計算出蓄電池當前容量Q = ; e、 設定基準值22V，根據FTU測控終端采集的每個蓄電池端電壓u判斷，若u〈22,則計 算A = 22-u，按照A從小到大排序；若u〈12,且該部分包含重要設備的，將重要設備的蓄電 池依次優(yōu)先置頂；并將FTU測控終端采集的每個蓄電池端電壓u形成時間-電壓關系曲線； f、 取蓄電池剩余容量系數k = Q/Qi，對該系數k取平均值，首先按照系數k從低到高 的排序，若重要設備的蓄電池的k值小于k的平均值，則優(yōu)先將其置頂； g、 主站在線監(jiān)控單元根據上述步驟中的數據，將蓄電池電壓u、蓄電池剩余容量系數 k、蓄電池活化狀態(tài)以及與蓄電池對應的配電設備定期自動生成報表。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步驟g中的報表還可根據用戶查詢 的設備類型，自動生成所查詢的設備的報表。
【文檔編號】H02J7/00GK104092301SQ201410306719
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】劉紅霞, 林祺蓉, 王俏俏, 董晨暉, 林琳, 齊臣祥, 王景川, 王曉軍, 于光遠, 邵傳軍 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司濟南供電公司