CN107402360A - 用于直流电源***的多通道故障录波装置及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直流电源***的多通道故障录波装置及其应用方法，多通道故障录波装置包括装置本体、充电屏及蓄电池信息采集模块以及人机交互接口单元，装置本体包括控制模块、信号采集电路、通讯接口单元、电源模块和直流电源输出模块、电源输入端子、充电屏直流母线电压输入端子以及GPS时钟输入端子，应用方法包括基于多通道故障录波装置以及预设的越限临界值进行选择性录波。本发明能够实现对变电站中充电装置、母线及蓄电池组进行实时采集，准确及时地对电源模块、蓄电池、直流回路的异常情况做出分析并启动录波记录及存储故障数据信息，并根据分析结果发出告警或警示。

Description

用于直流电源***的多通道故障录波装置及其应用方法

技术领域

本发明涉及变电站的直流电源***的运行维护以及诊断分析技术，具体涉及一种用于直流电源***的多通道故障录波装置及其应用方法。

背景技术

变电站的直流电源***是电力***的重要组成部分，为变电站的信号设备、继电保护、自动装置、事故照明及断路部分、合闸操作提供直流电源，并在外部交流故障的情况下，保证由后备电源继续提供直流电源的重要设备，是继电保护、自动装置和断路器等设备正常动作的基本保障，其稳定运行对防止***破坏、事故扩大和设备严重损坏至关重要。

近年来在电力***内因变电站直流***出现异常的情况下而引起保护装置误动和拒动的事故呈现上升趋势，而直流***在事故状态下的异常情况却无法捕捉到准确和详细的信息，缺乏事故分析的数据支撑，给事故原因分析增添了许多不确定因素。由于缺乏对变电站直流电源***运行状况更准确和详细的监测，对直流电源***在静态和动态状态下信息不能完全掌握，特别在动态状态下，如交流电源失电、开关模块故障、直流***接地、交流电源串入、蓄电池容量下降、直流负载突变、直流***绝缘监测装置选线动作等对直流***的扰动情况知之甚少。为能准确和完整地监测到直流电源***的运行情况，发现直流电源***存在的问题或缺陷，迫切需要建立直流电源***故障信息采集诊断分析与录波***，增加和完善对直流***的监测手段，并为直流***各类异常及各设备之间同时或相继发生异常时的故障分析进行建模，达到准确、全面和快速地做出分析诊断。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种用于直流电源***的多通道故障录波装置及其应用方法，本发明能够实现对变电站中充电装置、母线及蓄电池组进行实时采集，可准确及时地对电源模块、蓄电池、直流回路的异常情况做出分析并启动录波记录及存储故障数据信息，并根据分析结果发出告警或警示，实现直流电源***实时或历史正常和故障异常状态量显示、查询及参数设置，为日常运行维护的策略及故障状态下的异常分析提供数据支撑。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于直流电源***的多通道故障录波装置，包括装置本体、充电屏及蓄电池信息采集模块以及人机交互接口单元，所述装置本体包括控制模块、信号采集电路、通讯接口单元、电源模块和直流电源输出模块、电源输入端子、充电屏直流母线电压输入端子以及GPS时钟输入端子，所述控制模块分别与信号采集电路、通讯接口单元、GPS时钟输入端子相连，所述电源模块分别与电源输入端子、控制模块、信号采集电路、通讯接口单元、直流电源输出模块相连，所述充电屏及蓄电池信息采集模块、充电屏直流母线电压输入端子分别与信号采集电路相连，所述通讯接口单元分别与人机交互接口单元以及被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。

优选地，所述充电屏及蓄电池信息采集模块包括交流电压变送单元、直流电压变送单元、霍尔电流传感单元、温度传感单元和蓄电池单体电压巡检单元，所述交流电压变送单元、直流电压变送单元、霍尔电流传感单元、温度传感单元、蓄电池单体电压巡检单元分别与信号采集电路相连，所述交流电压变送单元、直流电压变送单元、霍尔电流传感单元、温度传感单元的电源输入端分别与直流电源输出模块的输出端相连，所述交流电压变送单元包括两组交流电压变送器，所述两组交流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏两路交流进线电源相连，所述直流电压变送单元包括三组直流电压变送器，所述三组直流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电压连接端子、充电电压连接端子、蓄电池电压主回路相连，所述霍尔电流传感单元包括三组霍尔电流传感器，所述三组霍尔电流传感器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电流连接端子、充电电流连接端子、蓄电池主回路电流连接端子相连，所述温度传感单元包括两组以上的温度传感器，一组温度传感器布置于被检测直流电源***的直流充电屏处、另一组温度传感器布置于被检测直流电源***的蓄电池室中，所述蓄电池单体电压巡检单元安装在被检测直流电源***的蓄电池组上，所述蓄电池单体电压巡检单元通过信号电缆连接在蓄电池组的各个桩头上以采集蓄电池组中各个电池单体电压。

优选地，所述电源输入端子与直流电源***所在变电站的UPS不间断电源的输出端相连。

优选地，所述GPS时钟输入端子与直流电源***所在变电站的GPS对时装置的输出端相连。

优选地，所述通讯接口单元包括CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的至少一种通讯模块，所述控制模块通过WAN通讯模块与被检测直流电源***的后台监控装置相连，所述控制模块分别通过CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的一种通讯模块以及对应的通讯电缆与被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。

优选地，所述人机交互接口单元上连接有键盘、鼠标、显示器、打印机中的至少一种人机交互设备。

进一步地，本发明还提供一种前述用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法，实施步骤包括：

1）预先通过人机交互接口单元设置各个目标信号的越限临界值，所述目标信号包括直流充电屏直流母线电压、两路交流进线电源、直流母线电压、充电电压、蓄电池电压、蓄电池电流、充电屏温度、蓄电池组温度以及蓄电池单体电压；

2）控制模块通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集获取对被测试直流电源***的目标信号；

3）控制模块将各个目标信号和对应的预设越限临界值进行比较，如果任意目标信号超过对应的预设越限临界值，则通过控制模块将通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集得到的目标信号进行数据记录存储，并发出告警信号给被检测直流电源***的后台监控装置。

本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置具有下述优点：本发明包括装置本体、充电屏及蓄电池信息采集模块以及人机交互接口单元，所述装置本体包括控制模块、信号采集电路、通讯接口单元、电源模块和直流电源输出模块、电源输入端子、充电屏直流母线电压输入端子以及GPS时钟输入端子，能够实现对变电站中充电装置、母线及蓄电池组进行实时采集，可准确及时地对电源模块、蓄电池、直流回路的异常情况做出分析并启动录波记录及存储故障数据信息，并根据分析结果发出告警或警示，实现直流电源***实时或历史正常和故障异常状态量显示、查询及参数设置，为日常运行维护的策略及故障状态下的异常分析提供数据支撑。

本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法为基于本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用，通过预先设置各个目标信号的越限临界值、控制模块通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集获取对被测试直流电源***的目标信号，以及控制模块将各个目标信号和对应的预设越限临界值进行比较，如果任意目标信号超过对应的预设越限临界值，则通过控制模块将通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集得到的目标信号进行数据记录存储，并发出告警信号给被检测直流电源***的后台监控装置，能够实现异常数据的记录、存储及告警，为变电站直流电源***日常运行维护的策略及故障状态下的异常分析提供数据支撑。

附图说明

图1为本发明实施例的装置结构示意图。

图例说明：1、装置本体；11、控制模块；12、信号采集电路；13、通讯接口单元；14、电源模块；15、直流电源输出模块；16、电源输入端子；17、充电屏直流母线电压输入端子；18、GPS时钟输入端子；2、充电屏及蓄电池信息采集模块；21、交流电压变送单元；22、直流电压变送单元；23、霍尔电流传感单元；24、温度传感单元；25、蓄电池单体电压巡检单元；3、人机交互接口单元。

具体实施方式

如图1所示，本实施例用于直流电源***的多通道故障录波装置包括装置本体1、充电屏及蓄电池信息采集模块2以及人机交互接口单元3，装置本体1包括控制模块11、信号采集电路12、通讯接口单元13、电源模块14和直流电源输出模块15、电源输入端子16、充电屏直流母线电压输入端子17以及GPS时钟输入端子18，控制模块11分别与信号采集电路12、通讯接口单元13、GPS时钟输入端子18相连，电源模块14分别与电源输入端子16、控制模块11、信号采集电路12、通讯接口单元13、直流电源输出模块15相连，充电屏及蓄电池信息采集模块2、充电屏直流母线电压输入端子17分别与信号采集电路12相连，通讯接口单元13分别与人机交互接口单元3以及被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。

本实施例中，通讯接口单元13包括CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的至少一种通讯模块，控制模块11通过WAN通讯模块与被检测直流电源***的后台监控装置相连，控制模块11分别通过CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的一种通讯模块以及对应的通讯电缆与被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。具体地，本实施例中控制模块11通过CAN通讯模块以及对应的通讯电缆与被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置相连，且通过WAN通讯模块以及对应的通讯电缆与被检测直流电源***的后台监控装置相连，但是不同的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置可能提供的通讯方式的不同，因此可以根据需要选择对应的通讯模块，例如RS485通讯模块、以太网通讯模块等。

本实施例中，电源输入端子16通过2.5mm²控制电缆与直流电源***所在变电站的UPS不间断电源的输出端相连。

本实施例中，充电屏直流母线电压输入端子17通过2*2.5mm²控制电缆二次线直接连接充电屏内直流母线电压主回路。

本实施例中，GPS时钟输入端子18通过多芯（0.35~0.75mm²）信号电缆或1.5mm²控制电缆与直流电源***所在变电站的GPS对时装置的输出端相连。

本实施例中，充电屏及蓄电池信息采集模块2包括交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24和蓄电池单体电压巡检单元25，交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24、蓄电池单体电压巡检单元25分别与信号采集电路12相连，交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24的电源输入端分别与直流电源输出模块15的输出端相连，交流电压变送单元21包括两组交流电压变送器，两组交流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏两路交流进线电源相连，直流电压变送单元22包括三组直流电压变送器，三组直流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电压连接端子、充电电压连接端子、蓄电池电压主回路相连，霍尔电流传感单元23包括三组霍尔电流传感器，三组霍尔电流传感器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电流连接端子、充电电流连接端子、蓄电池主回路电流连接端子相连，温度传感单元24包括三组的温度传感器，一组温度传感器布置于被检测直流电源***的直流充电屏处、另一组温度传感器布置于被检测直流电源***的蓄电池室中（余1组备用），蓄电池单体电压巡检单元25安装在被检测直流电源***的蓄电池组上，蓄电池单体电压巡检单元25通过信号电缆连接在蓄电池组的各个桩头上以采集蓄电池组中各个电池单体电压。此外，控制模块11也可以直接读取后台监控装置中蓄电池单体电压信息获得所需数据信息。本实施例中，控制模块11分别采用多根多芯（0.35~0.75mm²）信号电缆以及1.5mm²的控制电缆分别与交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24和蓄电池单体电压巡检单元25相连；交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24和蓄电池单体电压巡检单元25均提供DC 4～20mA的直流电流监测信号接入信号采集电路12。此外，两组交流电压变送器分别用4*2.5mm²控制电缆两根与被检测直流电源***的直流充电屏两路交流进线电源相连，三组直流电压变送器分别用2*2.5mm²控制电缆3组与被检测直流电源***的直流充电屏母线电压连接端子、充电电压连接端子、蓄电池电压主回路相连。本实施例中，直流电源输出模块15包括DC-12V、DC-5V、DC-24V三组电源输出端子，交流电压变送单元21、直流电压变送单元22、霍尔电流传感单元23、温度传感单元24可以根据需要选择连接DC-12V、DC-5V、DC-24V三组电源输出端子中的任意一组或多组。

本实施例中，人机交互接口单元3上连接有键盘、鼠标、显示器、打印机等人机交互设备，此外也可以根据需要采用其他接口直接或间接将键盘、鼠标、显示器、打印机等人机交互设备与控制模块11相连。

综上所述，本实施例用于直流电源***的多通道故障录波装置取变电站内UPS不间断电源为装置工作电源，取站内时钟装置时钟对时，具备人机接口（键盘、显示器、打印机）；具备装置失电不丢失数据功能。通过CAN总线通讯链路读取站内直流***直流监控装置及直流绝缘装置的信息，也通过本***中的信息采集模块获得变电站中直流充电、母线及蓄电池组电压、电流、温度信息。通过与各设置的临界值比较分析决定是否记录存储电压、电流、温度信息。所述信息获取可通过参数设置是否开放或闭锁。预留RS485通讯接口或以太网口，视直流监控装置及直流绝缘装置通讯接口不同而采用不同接口。本实施例用于直流电源***的多通道故障录波装置还提供5V、12V、24V直流电源提供变送器、传感器工作电源。本实施例用于直流电源***的多通道故障录波装置能够准确及时地对电源模块、蓄电池、直流回路的异常情况做出分析并启动录波记录及存储故障数据信息，并根据分析结果发出告警或警示，实现直流电源***实时或历史正常和故障异常状态量显示、查询及参数设置，为日常运行维护的策略及故障状态下的异常分析提供数据支撑，对提高变电站直流***的运维管理水平将起到十分重要的推动作用。

本实施例用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法的实施步骤包括：

1）预先通过人机交互接口单元3设置各个目标信号的越限临界值，目标信号包括直流充电屏直流母线电压、两路交流进线电源、直流母线电压、充电电压、蓄电池电压、蓄电池电流、充电屏温度、蓄电池组温度以及蓄电池单体电压；

2）控制模块11通过信号采集电路12以及充电屏及蓄电池信息采集模块2采集获取对被测试直流电源***的目标信号；

3）控制模块11将各个目标信号和对应的预设越限临界值进行比较，如果任意目标信号超过对应的预设越限临界值，则通过控制模块11将通过信号采集电路12以及充电屏及蓄电池信息采集模块2采集得到的目标信号进行数据记录存储，并发出告警信号给被检测直流电源***的后台监控装置。

本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法为基于本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用，通过预先设置各个目标信号的越限临界值、控制模块通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集获取对被测试直流电源***的目标信号，以及控制模块将各个目标信号和对应的预设越限临界值进行比较，如果任意目标信号超过对应的预设越限临界值，则通过控制模块将通过信号采集电路以及充电屏及蓄电池信息采集模块采集得到的目标信号进行数据记录存储，并发出告警信号给被检测直流电源***的后台监控装置，能够实现异常数据（指直流***直流电压、电流及温度超限或异常波动，或出现交流与直流电压互窜等情况）的记录、存储及告警，同时通过通讯线发送至后台监控，本发明用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法的实施，能够为变电站直流电源***日常运行维护的策略及故障状态下的异常分析提供数据支撑，当变电站直流电源***出现异常时该***能诊断分析并将直流电源***各类信息进行录波、记录，以供人员全面查询历史各类异常信息。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：包括装置本体（1）、充电屏及蓄电池信息采集模块（2）以及人机交互接口单元（3），所述装置本体（1）包括控制模块（11）、信号采集电路（12）、通讯接口单元（13）、电源模块（14）和直流电源输出模块（15）、电源输入端子（16）、充电屏直流母线电压输入端子（17）以及GPS时钟输入端子（18），所述控制模块（11）分别与信号采集电路（12）、通讯接口单元（13）、GPS时钟输入端子（18）相连，所述电源模块（14）分别与电源输入端子（16）、控制模块（11）、信号采集电路（12）、通讯接口单元（13）、直流电源输出模块（15）相连，所述充电屏及蓄电池信息采集模块（2）、充电屏直流母线电压输入端子（17）分别与信号采集电路（12）相连，所述通讯接口单元（13）分别与人机交互接口单元（3）以及被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。

2.根据权利要求1所述的用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：所述充电屏及蓄电池信息采集模块（2）包括交流电压变送单元（21）、直流电压变送单元（22）、霍尔电流传感单元（23）、温度传感单元（24）和蓄电池单体电压巡检单元（25），所述交流电压变送单元（21）、直流电压变送单元（22）、霍尔电流传感单元（23）、温度传感单元（24）、蓄电池单体电压巡检单元（25）分别与信号采集电路（12）相连，所述交流电压变送单元（21）、直流电压变送单元（22）、霍尔电流传感单元（23）、温度传感单元（24）的电源输入端分别与直流电源输出模块（15）的输出端相连，所述交流电压变送单元（21）包括两组交流电压变送器，所述两组交流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏两路交流进线电源相连，所述直流电压变送单元（22）包括三组直流电压变送器，所述三组直流电压变送器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电压连接端子、充电电压连接端子、蓄电池电压主回路相连，所述霍尔电流传感单元（23）包括三组霍尔电流传感器，所述三组霍尔电流传感器分别与被检测直流电源***的直流充电屏母线电流连接端子、充电电流连接端子、蓄电池主回路电流连接端子相连，所述温度传感单元（24）包括两组以上的温度传感器，一组温度传感器布置于被检测直流电源***的直流充电屏处、另一组温度传感器布置于被检测直流电源***的蓄电池室中，所述蓄电池单体电压巡检单元（25）安装在被检测直流电源***的蓄电池组上，所述蓄电池单体电压巡检单元（25）通过信号电缆连接在蓄电池组的各个桩头上以采集蓄电池组中各个电池单体电压。

3.根据权利要求1所述的用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：所述电源输入端子（16）与直流电源***所在变电站的UPS不间断电源的输出端相连。

4.根据权利要求1所述的用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：所述GPS时钟输入端子（18）与直流电源***所在变电站的GPS对时装置的输出端相连。

5.根据权利要求1所述的用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：所述通讯接口单元（13）包括CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的至少一种通讯模块，所述控制模块（11）通过WAN通讯模块与被检测直流电源***的后台监控装置相连，所述控制模块（11）分别通过CAN通讯模块、WAN通讯模块、RS485通讯模块、以太网通讯模块中的一种通讯模块以及对应的通讯电缆与被检测直流电源***的直流绝缘装置、直流监控装置以及后台监控装置相连。

6.根据权利要求1所述的用于直流电源***的多通道故障录波装置，其特征在于：所述人机交互接口单元（3）上连接有键盘、鼠标、显示器、打印机中的至少一种人机交互设备。

7.一种权利要求1～6中任意一项所述用于直流电源***的多通道故障录波装置的应用方法，其特征在于实施步骤包括：

1）预先通过人机交互接口单元（3）设置各个目标信号的越限临界值，所述目标信号包括直流充电屏直流母线电压、两路交流进线电源、直流母线电压、充电电压、蓄电池电压、蓄电池电流、充电屏温度、蓄电池组温度以及蓄电池单体电压；

2）控制模块（11）通过信号采集电路（12）以及充电屏及蓄电池信息采集模块（2）采集获取对被测试直流电源***的目标信号；

3）控制模块（11）将各个目标信号和对应的预设越限临界值进行比较，如果任意目标信号超过对应的预设越限临界值，则通过控制模块（11）将通过信号采集电路（12）以及充电屏及蓄电池信息采集模块（2）采集得到的目标信号进行数据记录存储，并发出告警信号给被检测直流电源***的后台监控装置。