本發(fā)明涉及一種監(jiān)控系統，尤其涉及一種電網直流供電系統。
背景技術：
在電力系統中，在發(fā)電廠以及變電站的直流系統中廣泛使用蓄電池，因此，蓄電池的性能及狀態(tài)對于電力系統的穩(wěn)定運行至關重要，蓄電池在使用時，一般由單體電池組合成蓄電池組，由于每個單體電池的個體差異以及在工作過程中受環(huán)境的影響，容易炒成蓄電池的充放電不均衡，現有技術中，對于蓄電池組的充放電不均衡往往不能及時發(fā)覺，容易引起直流系統中的用電設備工作異常，在檢修過程中先排查用電設備故障，再排除蓄電池組的故障，從而導致工作效率低下，而且嚴重影響到電力系統的穩(wěn)定運行，而且嚴重影響用電設備的使用壽命；而且蓄電池組的充放電不均衡容易導致蓄電池發(fā)生不可逆的損壞，從而嚴重影響到蓄電池組的使用壽命。
因此，需要提出一種新的電網直流供電系統，能夠對蓄電池組的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統中用電設備的工作異常，確保用電設備的使用壽命。
技術實現要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種電網直流供電系統，能夠對蓄電池組的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統中用電設備的工作異常，確保用電設備的使用壽命。
本發(fā)明提供的一種電網直流供電系統，包括
互為冗余的兩個蓄電池組，由任一蓄電池組向用電模塊供電；
檢測模塊，用于檢測蓄電池的狀態(tài)以及蓄電池所在環(huán)境的狀態(tài)并輸出檢測信號；
處理模塊，其輸入端與檢測模塊的輸出端連接，用于根據檢測信號輸出執(zhí)行命令；
執(zhí)行保護模塊，其輸入端與處理模塊的輸出端連接，設置于蓄電池組的充電通路以及供電通路，用于根據處理模塊輸出的執(zhí)行指令執(zhí)行相應的保護動作以及蓄電池組的供電切換。
進一步，所述檢測模塊包括用于檢測蓄電池電流的電流檢測電路、溫度傳感器以及多個電壓傳感器，所述電流檢測電路、溫度傳感器以及電壓傳感器的輸出端與處理模塊連接；
其中，蓄電池組的每個單體電池的正極分別設置一個電壓傳感器，蓄電池組的總的輸出端設置一個電壓傳感器；所述溫度傳感器包括電池溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器，電池溫度傳感器的個數與蓄電池組的單體電池的個數相同且一一對應設置。
進一步，所述電流檢測電路包括電阻R1、電容C1以及運放U3，所述電阻R1的一端作為電流檢測電路的輸入端與蓄電池組的負極連接，電阻R1的另一端接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點通過電容C1接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點與運放U3的正相端連接，運放U3的反相端與運放U3的輸出端連接，運放U3的輸出端與處理模塊連接。
進一步，所述處理模塊包括電量計量電路U1和中央處理電路U2，所述電量計量電路U1和中央處理電路U2的輸入端均與檢測模塊的輸出端連接，所述電量計量電路U1和中央處理電路U2通信連接。
進一步，所述處理模塊還包括輸出單元，所述輸出單元包括聲光報警器、顯示器以及通信模塊，所述聲光報警器、顯示器以及通信模塊均與中央處理電路U2連接。
進一步，所述通信模塊包括數據接口和/或無線通信電路，數據接口和/或無線通信電路域中央處理電路U2連接。
進一步，所述執(zhí)行保護模塊包括繼電器J1、二極管D1、二極管D2、繼電器J2以及繼電器J3；
所述繼電器J2的一端與蓄電池組的充電模塊的輸出端連接，另一端與二極管D1的正極連接，二極管D1的負極與繼電器J1的動觸點連接，繼電器J1的任意兩個靜觸點分別與兩個蓄電池組的正極連接，第三靜觸點懸空，二極管D1和繼電器J1的公共連接點與二極管D2的正極連接，二極管D2的負極與用電模塊連接，繼電器J3的動觸點與電阻R1作為輸入端的一端連接，繼電器J3的兩個靜觸點分別與兩個蓄電池組的負極連接；
所述繼電器J1、繼電器J2和繼電器J3的控制端與中央處理電路U2的輸出端連接。
進一步，所述電量計量電路U1為芯片DS2780。
進一步，所述中央處理電路U2為單片機。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的電網直流供電系統，能夠對蓄電池組的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統中用電設備的工作異常，確保用電設備的使用壽命。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述：
圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實施方式
圖1為本發(fā)明的原理圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種電網直流供電系統，包括
互為冗余的兩個蓄電池組，由任一蓄電池組向用電模塊供電，即圖1中蓄電池組Ⅰ和蓄電池組Ⅱ,兩個蓄電池組中的B表示單體電池，B后面的數字表示單體電池的個數，在實際應用中，單體電池的個數往往較多，本發(fā)明中僅僅以3個為例；
檢測模塊，用于檢測蓄電池的狀態(tài)以及蓄電池所在環(huán)境的狀態(tài)并輸出檢測信號；
處理模塊，其輸入端與檢測模塊的輸出端連接，用于根據檢測信號輸出執(zhí)行命令；
執(zhí)行保護模塊，其輸入端與處理模塊的輸出端連接，設置于蓄電池組的充電通路以及供電通路，用于根據處理模塊輸出的執(zhí)行指令執(zhí)行相應的保護動作以及蓄電池組的供電切換，通過上述結構，能夠對蓄電池組的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，及時防線蓄電池組的故障以及故障位置，利于及時排除蓄電池組故障，而且能夠確保蓄電池組能夠持續(xù)穩(wěn)定向用電設備供電，有效避免由于蓄電池組的故障而引起直流系統中用電設備的工作異常，確保用電設備的使用壽命。
本實施例中，所述檢測模塊包括用于檢測蓄電池電流的電流檢測電路、溫度傳感器以及多個電壓傳感器，所述電流檢測電路、溫度傳感器以及電壓傳感器的輸出端與處理模塊連接；
其中，蓄電池組的每個單體電池的正極分別設置一個電壓傳感器，蓄電池組的總的輸出端設置一個電壓傳感器；所述溫度傳感器包括電池溫度傳感器和環(huán)境溫度傳感器，電池溫度傳感器的個數與蓄電池組的單體電池的個數相同且一一對應設置，通過這種結構，能夠對蓄電池組的電壓、單個蓄電池的電壓、蓄電池的電流、電池溫度以及環(huán)境溫度進行實時準確的監(jiān)測，利于對蓄電池的電量進行準確計算，從而利于準確判斷蓄電池組的充放電的均衡性，電壓傳感器、溫度傳感器均為現有的具有模數轉換功能的傳感器。
本實施例中，所述電流檢測電路包括電阻R1、電容C1以及運放U3，所述電阻R1的一端作為電流檢測電路的輸入端與蓄電池組的負極連接，電阻R1的另一端接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點通過電容C1接地，所述電阻R1與蓄電池組的公共連接點與運放U3的正相端連接，運放U3的反相端與運放U3的輸出端連接，運放U3的輸出端與處理模塊連接，由于蓄電池組的單體電池為串聯結構，如圖1所示，因此，整個蓄電池組的正極是指向外輸出電能的單體蓄電池的正極，即B1的正極為蓄電池組的正極，蓄電池組的負極為B3的負極，通過上述結構的電流檢測電路，能夠準確檢測蓄電池組的充放電電流，而且利用運放U3形成的電壓跟隨器，能夠將后續(xù)處理電路與蓄電池相隔離，從而形成良好的保護。
本實施例中，所述處理模塊包括電量計量電路U1和中央處理電路U2，所述電量計量電路U1和中央處理電路U2的輸入端均與檢測模塊的輸出端連接，所述電量計量電路U1和中央處理電路U2通信連接，其中，電量計量電路U1芯片DS2780，當然，也可以采用其他的電量計量芯片，中央處理電路U2為現有的單片機，如AVR單片機、ARM單片機等，在計算蓄電池的剩余電量時，通過如下公式進行計算：單體電池的充放電電量Q＝KIT/η*[1+α*(t-25)]，其中，蓄電池的剩余電量為前次剩余電量加上充電電量或者前次剩余電量減去放電電量，如果蓄電池為充滿后使用，則為蓄電池的剩余電量為額定電量減去放電電量；其中，K為安全系數，一般取1.25，I為充放電電流，T為充放電時間(單位為小時)，η為充放電系數，t為電池所在的環(huán)境溫度，α為溫度系數；
其中，α按照如下取值，當T≥10，α＝0.006；當1≤T＜10，α＝0.008；當T＜1，α＝0.01；
充放電系數η則根據不同的電池型號以及生產規(guī)格確定，一般為廠家給出。
本實施例中，所述處理模塊還包括輸出單元，所述輸出單元包括聲光報警器、顯示器以及通信模塊，所述聲光報警器、顯示器以及通信模塊均與中央處理電路U2連接；所述通信模塊包括數據接口和/或無線通信電路，數據接口和/或無線通信電路域中央處理電路U2連接，數據接口采用現有的并行數據接口；當中央處理電路U2從電量計量電路U1獲得單體電池之間的電量差、電壓差或者電池溫度與設定溫度的溫度差超過設定的范圍，則通過聲光報警器報警，而且中央處理電路U2將監(jiān)測到的實時數據通過顯示器顯示以及通過通信接口或者無線通信電路上傳至監(jiān)控主機或者監(jiān)控服務器，無線通信電路采用現有的電路，比如zigbee模塊、藍牙模塊或者GPRS模塊等。
本實施例中，所述執(zhí)行保護模塊包括繼電器J1、二極管D1、二極管D2、繼電器J2以及繼電器J3；所述繼電器J1包括三個靜觸點和一個動觸點，繼電器J3包括一個動觸點和兩個靜觸點；
所述繼電器J2的一端與蓄電池組的充電模塊的輸出端連接，另一端與二極管D1的正極連接，二極管D1的負極與繼電器J1的動觸點連接，繼電器J1的任意兩個靜觸點分別與兩個蓄電池組的正極連接，第三靜觸點懸空，二極管D1和繼電器J1的公共連接點與二極管D2的正極連接，二極管D2的負極與用電模塊連接，繼電器J3的動觸點與電阻R1作為輸入端的一端連接，繼電器J3的兩個靜觸點分別與兩個蓄電池組的負極連接；
所述繼電器J1、繼電器J2和繼電器J3的控制端與中央處理電路U2的輸出端連接；當蓄電池組Ⅰ工作時，繼電器J1的動觸點和蓄電池組Ⅰ的正極連接，繼電器J3和蓄電池組Ⅰ的負極連接，當出現故障后，繼電器J1的動觸點和蓄電池組Ⅱ的正極連接，繼電器J3和蓄電池組Ⅱ的負極連接，從而確保用電模塊的持續(xù)供電，充電時，如果出現電壓或電流變化較大或者某個單體電池的充電電量明顯小于其他單體電池的電量時，則中央處理電路U2控制繼電器J2斷開，從而對當前充電的蓄電池組進行保護，如果某一蓄電池組持續(xù)處于備用狀態(tài)，由于蓄電池的自放電現象存在，那么中央處理電路U2控制繼電器J1或者J2動作，為持續(xù)備用的蓄電池組充電，以確保蓄電池組的性能，如果用電模塊檢修，則繼電器J1的動觸點與懸空的靜觸點接通，停止用電模塊的供電。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。