CN104467195B - 一种变电站一体化电源监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站一体化电源监控系统及方法，包括一体化电源管理系统，所述一体化电源管理系统包括版本自动匹配模块、自适应通信模块和动态组态配置模块，其中，所述版本自动匹配模块，用于实时监测一体化管理系统与各个监控单元的软件版本的；所述自适应通信模块，通过接口与外部环境通信，用于自动识别下位机、完成配置文件的自动识别；所述动态组态配置模块，用于根据配置信息动态显示每个监控单元的接线图及运行信息。本发明将全站交流、直流、UPS、通信等一体化配置、一体化监控，将站用电源各子系统通信网络化，更易管理；对上接口协议丰富，对下通讯硬件接口选择种类多，可扩展性强。

Description

一种变电站一体化电源监控系统及方法

技术领域

本发明涉及一种变电站一体化电源监控系统及方法。

背景技术

变电站站用电系统包括交流电源监控系统、直流电源监控系统、电力用交流不间断电源监控系统、通信电源监控系统等，现有的一体化电源监控系统存在以下缺点：

(1)各个电源监控装置可能是由不同的供应商生产、安装的，管理上也分配不同层次的专业人员进行维护；由于不同厂家的电源装置整体设计思路不一致，存在技术上的脱节不协调，在运行调试时遇到很多问题，有时甚至影响设备的正常运行，特别是对于智能变电站和无人值班电站，影响更大；

(2)由于系统软件的需求的添加、测点的增多，可能会导致一体化电源系统的软件版本与直流、交流等电源系统的软件版本不匹配，造成互联互通障碍，严重时设备无法正常运行；

(3)如果下位机更换其他类型的设备需要重新修改配置，然后保存参数重启生效，这种配置修改-保存-重启的机制对操作人员的技术要求高，灵活性、兼容性差；

(4)现有的一体化电源监控装置的人机界面和变电站的配置、布局、接线是一种强耦合模式，每一个变电站都需要单独开发一套人机界面，不能根据变电站的要求灵活展示每个变电站的人机界面信息，软件可移植性差，造成工作量大，维护困难；

(5)人机界面操作不便、用户体验差和适应性不强；

因此，急需设计一种能够解决上述问题的一体化电源监控系统。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种变电站一体化电源监控系统及方法，本系统使得用户能根据变电站的需求有效的配置交流电源、直流电源、通信电源、UPS电源等信息，每个变电站可以根据配置信息动态显示每个电源监控子系统的接线图及子系统运行信息，对上对下的接口丰富，将各子站用电源装置通信网络智能化，并实时监测一体化电源系统与上位机的软件版本是否匹配，无需手动修改配置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变电站一体化电源监控系统，包括一体化电源管理系统，一体化电源管理系统连接直流电源监控子系统、交流电源监控子系统、通信电源监控子系统和电力用交流不间断电源监控子系统，所述一体化电源管理系统包括版本自动匹配模块、自适应通信模块和动态组态配置模块，其中：

所述版本自动匹配模块，用于实时监测一体化管理系统与各个监控单元的软件版本的；

所述自适应通信模块，通过接口与外部环境通信，用于自动识别下位机、完成配置文件的自动识别；

所述动态组态配置模块，用于根据配置信息动态显示每个监控单元的接线图及运行信息。

所述版本自动匹配模块，包括读取单元、统计单元、判断单元和提示单元，其中：

所述读取单元，用于读取配置文件，获取版本配套表；

所述统计单元，用于根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

所述判断单元，根据下位机的软件版本是否在上位机的配套版本范围内，判断系统是否能够正常工作，如果不能正常工作，发送信号给提示单元；

所述提示单元，显示系统是否能够正常运行。

所述自适应通信模块，包括观察单元、自学习单元和行为单元；所述观察单元与自学习单元通信，所述自学习单元与行为单元通信；

所述观察单元包括消息和系统内部状态，根据系统的内部状态从自学习单元获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习单元；

所述自学习单元包括推理、信息库、学习和策略库；所述自学习单元接收观察单元的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息；对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略；

所述行为单元包括自适应配置、数据转发和分组调度；根据学习模块的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台转发。

所述观察单元包括消息单元和系统内部状态单元；

所述消息单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据；

所述系统内部状态单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

所述自学习单元包括依次连接的推理单元、信息库、学习单元和策略库；

所述推理单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；

所述信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

所述学习单元指对消息的观察、推理；

所述策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；

所述自适应配置子单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件。

所述数据转发子单元用于将测点数据对后台转发；

所述分组调度子单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。

所述动态组态配置模块，包括一体化电源人机界面单元和通信管理单元，一体化电源人机界面单元与通信管理单元通过网口或者串口进行通信。

所述通信管理单元采集一体化电源的报警记录并分别传送给一体化电源人机界面和云计算中心，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素信息的统计图在一体化电源人机界面上展示，所述一体化电源人机界面还能够展示实时报警记录和历史报警记录。

所述动态组态配置模块，配置的交流电源监控子系统信息包括ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关以及连接关系配置信息。

自动转换开关电器(Automatic transfer switching equipment，简称ATS)。

所述动态组态配置模块，配置的直流电源监控子系统信息包括电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、调压装置、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系信息。

所述动态组态配置模块，配置的通信电源监控子系统信息包括电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系信息。

所述动态组态配置模块，配置的逆变电源监控子系统信息包含逆变个数、INV个数、母线、进线、母联开关、避雷器、熔断器以及连接关系信息。

所述直流电源监控子系统、通信电源监控子系统均包括：电源备用电池组监控子系统，所述电源备用电池组监控子系统包括：若干组电池接口，每组电池接口均与单体电池连接，所述电池接口与其邻近的电池接口通过开关连接，电池接口从左往右排序，排序为奇数的电池接口与其邻近的奇数电池接口通过旁路开关连接，排序为偶数的电池接口与其邻近的偶数电池接口连接，所有开关被控制单元控制，所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

所述每组电池接口均分为正极接口和负极接口，每组电池接口均与单体电池的正负两极连接，

第i组电池接口B_i的正/负极接口均与第i+1组电池接口B_i+1的负/正极接口通过开关S_i连接，

第i组电池接口B_i的负/正极接口均与第i-1组电池接口B_i-1的正/负极接口通过开关S_i-1连接，

第i-1组电池接口B_i-1的正/负极接口均与第i+1组电池接口B_i+1的负/正极接口通过串联的旁路开关C_i-1和保护电路连接；

其中，1＜i＜n，n为电池接口的组数，i为正整数；

所述开关与驱动电路连接，所述旁路开关与驱动电路连接，所述驱动电路与控制单元连接；所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

基于上述系统的电源备用电池组充电信息实时控制备用电池组的充电利用率的方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1)：电池放电，检测单体电池电压；

步骤2)：判断最低单体电池电压V_min是否小于放电阶段电池切换门槛值V_low，如果是表示该节电池已进入放电末期，容量即将放光，就进入步骤3；如果否就返回步骤1)；

步骤3)：判断是否满足放电切除的条件，即判断当前电池组总电压V_total是否大于车载电源模块要求的最低供电电压V_in，如果是就进入步骤4)；如果否就进入步骤5)；

步骤4)：切掉电压过低的电池，更新最低单体电池电压V_min，保存切除状态信息；进入步骤5)；

步骤5)：判断电池组电量是否低于负载的最低工作电压，如果是就进入步骤6)；如果否就返回步骤1)；

步骤6)：电池充电，检测单体电池电压，进入步骤7)；

步骤7)：判断最高单体电池电压V_max是否大于充电阶段电池切换门槛值V_high，如果是表示该节电池已进入充电末期，容量即将充满，就进入步骤8)；如果否就返回步骤6)；

步骤8)：判断是否满足充电切除条件，即判断当前电池组总电压V_total是否大于充电机最低输出电压V_charge，如果是就进入步骤9)；如果否就进入步骤10)；

步骤9)：切掉该节电池，更新最高单体电池电压V_max，保存切除状态信息；进入步骤10)；

步骤10)：判断电池是否充满，如果是就返回步骤1)；如果否就进入步骤7)。

所述步骤4)中切掉电压过低的电池的具体过程为：将电压过低电池从电池组中切掉，首先闭合该节电池的旁路开关C_i-1，保护电路吸收闭合时的冲击环流，避免电池短路；然后将该节电池两端的开关电路S_i-1和S_i断开，将电池从电池组内切除。

基于上述系统的软件自动配置方法，包括以下步骤：

(1)版本自动匹配模块读取配置文件，获取版本配套表；

(2)对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

(3)根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

(4)若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

(5)若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

(6)系统继续工作。

基于上述系统的动态组态人机界面配置方法，包括以下步骤：

(1)设备自检，系统初始化；

(2)读取系统原始配置文件信息，判断所述配置文件信息是否读取成功；若是，所述原始配置文件信息在人机交互装置端进行显示，否则，检查或修改配置文件无误后重新读取；

(3)建立人机交互装置和通信管理模块之间的通信，检查通信是否正常；如果正常，人机交互装置接收通信管理模块发送的数据，将外接设备信息展示到人机界面；

(4)检查当前配置信息是否满足变电站的具体要求，如果符合，配置过程结束，如果不符合要求，则进入步骤(5)重新配置系统信息，

(5)在人机交互装置端重新配置系统信息，并将所述配置信息保存到配置文件中；

(6)并将配置好的数据信息发送至通信管理模块，重启通信管理模块，配置过程结束。

所述步骤(5)中重新配置的系统信息包括：直流电源监控子系统、交流电源监控子系统、通信电源监控子系统和逆变电源监控子系统信息。

所述步骤(5)中重新配置的系统信息还包括：串口配置和网口配置；

所述串口配置用于配置电源装置实际使用的串口个数，以连接相应的子监控系统；

所述网口配置用于配置本机器网口的IP地址、Mac地址，以及该IP地址是否启用的信息。

本发明的有益效果为：

(1)将全站交流、直流、UPS、通信等一体化配置、一体化监控，将站用电源各子系统通信网络化，更易管理；对上接口协议丰富，对下通讯硬件接口选择种类多，可扩展性强；

(2)与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，方便灵活使用，可提高维护效率；

(3)使用SNTP对时机制，与全站时间同步；软件版本自动兼容的方法，及时掌握上位机的软件版本与下位机的软件版本的匹配情况，避免由于不兼容导致系统无法正常运行的情况；

(4)成本低、操作简单、适应能力强，用户体验好，软件重复利用价值高，用户能根据特定需求设置变电站配置信息，快速展示相应的变电站子系统界面；

(5)无需手动配制，通过对交互信息的认知可以自动适应下位机；

(6)信息库、策略库根据不同的需求可以灵活的添加或者删除，方便用户接口的扩展。

附图说明

图1为本发明的一体化电源系统结构示意图；

图2为本发明的自适应通信模块结构示意图；

图3为本发明的软件自动配置方法流程示意图；

图4为本发明变电站电源备用电池组监控子系统结构示意图；

图5为本发明电源备用电池组充电利用率的方法流程图；

图6为本发明的动态组态人机界面配置方法流程图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，该系统包括交流电源监控、直流电源监控、通信电源监控、电力用交流不间断电源监控。一体化电源系统通过RS485或者RS232或者网络接口与各监控装置通信，

一体化电源系统通过IEC61850或103或者CDT或MODBUS协议方式与后台通信。

该系统将全站交流、直流、UPS、通信等一体化配置、一体化监控，将站用电源各子系统通信网络化。

该系统与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，无需手动修改配置，使用时灵活方便，提高了配置维护效率。

该系统使用SNTP对时机制，与全站时间同步。

智能一体化电源系统，包括交流电源监控、直流电源监控、通信电源监控、电力用交流不间断电源监控。一体化电源系统与直流、交流等设备通信时采用主从通讯的方式，一体化电源设备为上位机，直流、交流等电源设备为下位机。系统结构如图1所示，一体化电源系统通过RS485或者RS232或者网络与下位机通信，一体化电源系统通过IEC61850或103或者CDT或MODBUS方式与后台(计算机、装置等)通信。

该一体化电源系统将全站交流、直流、通信、UPS电源装置统一管理，实现一体化配置、一体化监控，将各子站用电源装置通信网络化。该系统对上接口协议丰富，对下通讯硬件接口选择种类多。

该系统与子监控系统通信时采用认知的自适应通信机制，用户无需在设备上手动操作配置。系统软件分析处理与下位机通信的消息，做到自动识别下接设备的类型，建立正确的对下通讯链接。此方法使用方便灵活，对使用人员技术要求低。

该系统使用SNTP对时机制，与全站时间同步。

由于系统软件的需求的添加、测点的增多，可能会导致一体化电源系统的软件版本与直流、交流等电源系统的软件版本不匹配，设备无法正常运行。针对这一问题，该系统添加了软件版本自动匹配功能。具体步骤如图3所示。

如果下位机的软件版本与该系统的软件版本不匹配，可以保证基本功能正常使用，使本系统的软件版本与下位机的软件版本自动兼容。

(1)版本自动匹配模块读取配置文件，获取版本配套表；

(2)对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

(3)根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

(4)若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

(5)若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

(6)系统继续工作。

从通信系统的角度认知包含的基本功能：观察、学习、记忆、决策，即对获取的信息以及当前观察结果做出响应。本发明的目的是：满足用户需求的灵活可靠通信。

认知系统由两大主要部件构成：环境以及处于环境中的智能系统。智能系统通过观察来得知环境对其自身的作用，同时智能系统通过其行为反作用于环境。

在本文提出的认知环模型中，将智能系统定义为：为实现某通信目标而互相依赖的网络节点，具体如电力设备、单个装置；环境为外部环境和内部环境，外部环境包括外部设备、网络，而内部环境为智能系统内部所触发的事件以及内部状态。智能系统通过感知以获取外部接口的信息，而智能系统内部的事件和状态可以直接获知。智能系统的行为由所学习到的策略所决定，而学习过程由分层或跨层的优化目标所确定的效用以及智能系统从环境中获取的信息共同决定。行为一方面作用于外部环境，另一方面也作用于内部环境。

认知的自适应通信机制主要体现在系统启动过程中，程序正常运行后配置不再发生变化。

信息库包含系统可配置的设备类型，及这些类型对应的收发信息表。

信息库、策略库保存在文件中可以根据不同的需求灵活的添加或者删除，方便用户接口的扩展。

如图2所示，一种认知的自适应的通信系统，包括：智能系统，所述智能系统通过接口与外部环境通信；

所述智能系统包括观察单元、自学习单元和行为单元；所述观察单元与自学习单元通信，所述自学习单元与行为单元通信；

所述观察单元包括消息和系统内部状态，根据系统的内部状态从自学习单元获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习单元；

所述自学习单元包括推理、信息库、学习和策略库；所述自学习单元接收观察单元的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息；对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略；

所述行为单元包括自适应配置、数据转发和分组调度；根据学习模块的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台转发。

所述观察单元包括消息单元和系统内部状态单元；

所述消息单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据；

所述系统内部状态单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

所述自学习单元包括依次连接的推理单元、信息库、学习单元和策略库；

所述推理单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；

所述信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

所述学习单元指对消息的观察、推理；

所述策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；

所述自适应配置子单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件。

所述数据转发子单元用于将测点数据对后台转发；

所述分组调度子单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。

动态组态配置模块重新配置的系统信息包括：交流电源系统信息、直流电源系统信息、通信电源系统信息以及UPS电源信息。

一种基于MCGS的一体化电源监控人机界面配置方法，如图6所示，具体步骤如下：

1.首先执行步骤S10，设备自检，系统初始化，接着执行步骤S20，读取原始配置文件信息。接着执行步骤S30。

2.在S30步骤中，判断文件是否读取成功，若是，根据原始配置信息进入人机交互装置端显示，执行步骤S40。

3.在步骤S40中，主要检查人机交互装置和通信管理模块通信是否正常，人机交互装置，即人机管理模块，通信管理模块即通信管理模块。通信正常，执行步骤S50。通信不正常，检查人机交互装置和通信管理模块连接是否良好。

4.在步骤S50中，于该人机交互装置端，根据人机交互装置ModBus和通信管理模块进行通信，通信管理模块(为通信管理机)转发主站发送的数据和接收人机交互装置下发的数据，该数据是用来展示外接设备的信息(比如：遥测是数值(电压值：110KV，电值：50A等)，遥信是开关量(0、分开；1、闭合)。发送数据的目的是为了展示设备信息到人机界面，根据数据能显示该设备是否正常运行；在人机交互装置(为人机界面)端接收数据进行展示。检验人机界面中展示的数据信息，进入步骤S60。

5.在步骤S60中,根据变电站的要求，查看当前配置信息，检查变电站设计要求，如果不符合要求，则需要重新配置系统信息，执行步骤S70；如果符合要求，结束配置过程。

6.在步骤S70中，在人机交互装置端配置系统信息，进入步骤S80。

7.在步骤S80中，组织整理串口、网口等数据，执行步骤S90。

8.在步骤S90中，根据整理好的数据信息，转发给通信管理模块，执行步骤SA0。

9.在步骤SA0中，保存配置信息到文件中，然后重启通信管理模块，整个配置过程完毕。

重新配置的系统信息包括：交流电源系统信息、直流电源系统信息、通信电源系统信息以及逆变电源信息。

交流电源系统可配置N1(N1≥1)套监控子系统，监控子系统包含ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关、连接关系等配置信息。根据上述配置可以自动生成K1(K1≥1)套交流系统方案，每套方案是为了在变电站主界面丰富展示交流电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

直流电源系统可配置N2(N2≥1)个监控子系统和M2(M2≥1)套副监控，监控子系统含有电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、调压装置、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系等信息。副监控只能配置充电模块和充电开关数。根据上述配置可以自动生成K2(K2≥1)套交流系统方案，每套方案是为了在变电站主界面丰富展示直流电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

通信电源系统可配置N3(N3≥1)个监控子系统，监控子系统含有电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系等信息。根据上述配置可以自动生成K3(K3≥1)套通信电源系统方案，每套方案是为了在变电站主界面丰富展示通信电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

UPS电源可配置N4(N4≥1)套总监控和M4(M4≥1)套监控子系统，总监控和子监控系统中包含UPS个数、INV个数、母线、进线、母联开关、避雷器、熔断器以及连接关系等信息。根据上述配置可以自动生成K4(K4≥1)套UPS电源系统方案，每套方案是为了在变电站主界面丰富展示UPS电源系统的图元信息以及图元之间的连接关系。

上面提到的N1—N4、M2、M4以及K1—K4的值可以相等，也可以不相等。

系统配置中，还需要对串口和网口进行配置，串口配置是将电源装置实际使用的串口个数来进行配置，以连接相应的子监控系统。将配置的串口信息通过保存并下发给通信管理单元。网口配置用于配置本机器网口的IP地址、Mac地址，以及该IP地址是否启用的信息，网口一方面是用来调试该设备收发数据是否正常，另一方面是用来和主站或者后台进行通信。网口只需将网口的IP地址和Mac地址和SNTP(或者B码)对时进行相应设置，然后保存并下发即可。

如图4所示，所述直流电源监控子系统、通信电源监控子系统均包括：电源备用电池组监控子系统，所述电源备用电池组监控子系统包括：若干组电池接口，每组电池接口均与单体电池连接，所述电池接口与其邻近的电池接口通过开关连接，电池接口从左往右排序，排序为奇数的电池接口与其邻近的奇数电池接口通过旁路开关连接，排序为偶数的电池接口与其邻近的偶数电池接口连接，所有开关被控制单元控制，所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

所述每组电池接口均分为正极接口和负极接口，每组电池接口均与单体电池的正负两极连接，

第i组电池接口B_i的正/负极接口均与第i+1组电池接口B_i+1的负/正极接口通过开关S_i连接，

第i组电池接口B_i的负/正极接口均与第i-1组电池接口B_i-1的正/负极接口通过开关S_i-1连接，

第i-1组电池接口B_i-1的正/负极接口均与第i+1组电池接口B_i+1的负/正极接口通过串联的旁路开关C_i-1和保护电路连接；

其中，1＜i＜n，n为电池接口的组数，i为正整数；

所述开关与驱动电路连接，所述旁路开关与驱动电路连接，所述驱动电路与控制单元连接；所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

如图5所示，基于上述系统的电源备用电池组充电信息实时控制备用电池组的充电利用率的方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1)：电池放电，检测单体电池电压；

步骤2)：判断最低单体电池电压V_min是否小于放电阶段电池切换门槛值V_low，如果是表示该节电池已进入放电末期，容量即将放光，就进入步骤3；如果否就返回步骤1)；

步骤3)：判断是否满足放电切除的条件，即判断当前电池组总电压V_total是否大于车载电源模块要求的最低供电电压V_in，如果是就进入步骤4)；如果否就进入步骤5)；

步骤4)：切掉电压过低的电池，更新最低单体电池电压V_min，保存切除状态信息；进入步骤5)；

步骤5)：判断电池组电量是否低于负载的最低工作电压，如果是就进入步骤6)；如果否就返回步骤1)；

步骤6)：电池充电，检测单体电池电压，进入步骤7)；

步骤7)：判断最高单体电池电压V_max是否大于充电阶段电池切换门槛值V_high，如果是表示该节电池已进入充电末期，容量即将充满，就进入步骤8)；如果否就返回步骤6)；

步骤8)：判断是否满足充电切除条件，即判断当前电池组总电压V_total是否大于充电机最低输出电压V_charge，如果是就进入步骤9)；如果否就进入步骤10)；

步骤9)：切掉该节电池，更新最高单体电池电压V_max，保存切除状态信息；进入步骤10)；

步骤10)：判断电池是否充满，如果是就返回步骤1)；如果否就进入步骤7)。

步骤4)中切掉电压过低的电池的具体过程为：将电压过低电池从电池组中切掉，首先闭合该节电池的旁路开关C_i-1，保护电路吸收闭合时的冲击环流，避免电池短路；然后将该节电池两端的开关电路S_i-1和S_i断开，将电池从电池组内切除。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (17)

1.一种变电站一体化电源监控系统，包括一体化电源管理系统，一体化电源管理系统连接直流电源监控子系统、交流电源监控子系统、通信电源监控子系统和电力用交流不间断电源监控子系统，其特征是：所述一体化电源管理系统包括版本自动匹配模块、自适应通信模块和动态组态配置模块，其中：

所述版本自动匹配模块，用于实时监测一体化管理系统与各个监控单元的软件版本的；

所述自适应通信模块，通过接口与外部环境通信，用于自动识别下位机、完成配置文件的自动识别；

所述动态组态配置模块，用于根据配置信息动态显示每个监控单元的接线图及运行信息；

所述自适应通信模块，包括观察单元、自学习单元和行为单元；所述观察单元与自学习单元通信，所述自学习单元与行为单元通信；

所述观察单元包括消息和系统内部状态，根据系统的内部状态从自学习单元获取信息向下位机发送消息，并将收到的消息给自学习单元；

所述自学习单元包括推理单元、信息库、学习单元和策略库；所述自学习单元接收观察单元的消息，通过学习和推理制定发送策略，在信息库中查找相应的发送信息；对收发的信息进行学习和推理，制定相应的配置策略；

所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；根据自学习子模块的配置策略对设备进行配置，系统将接收到的测点数据根据不同类型分组向后台转发。

2.如权利要求1所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述版本自动匹配模块，包括读取单元、统计单元、判断单元和提示单元，其中：

所述读取单元，用于读取配置文件，获取版本配套表；

所述统计单元，用于根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

所述判断单元，根据下位机的软件版本是否在上位机的配套版本范围内，判断系统是否能够正常工作，如果不能正常工作，发送信号给提示单元；

所述提示单元，显示系统是否能够正常运行。

3.如权利要求1所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述观察单元包括消息单元和系统内部状态单元；

所述消息单元指系统与下位机通信的数据，模块之间交互的数据；

所述系统内部状态单元包括端口未配置、配置中、配置完成和启动异常。

4.如权利要求1所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述自学习单元包括依次连接的推理单元、信息库、学习单元和策略库；

所述推理单元指对接收到的已知消息进行处理，推断出下位机的类型；

所述信息库指所有系统支持的下位机的消息集合；

所述学习单元指对消息的观察、推理； 所述策略库包含未配置的发送策略、配置成功后的发送策略、配置策略、转发策略、分组策略。

5.如权利要求1所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述行为单元包括自适应配置子单元、数据转发子单元和分组调度子单元；

所述自适应配置子单元根据系统端口下接设备的不同自动匹配，无需用户手动修改配置文件；

所述数据转发子单元用于将测点数据对后台转发；

所述分组调度子单元根据数据类型的不同、测点数据的个数分类型分组的发送。

6.如权利要求1所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述动态组态配置模块，包括一体化电源人机界面单元和通信管理单元，一体化电源人机界面单元与通信管理单元通过网口或者串口进行通信。

7.如权利要求6所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述通信管理单元采集一体化电源的报警记录并分别传送给一体化电源人机界面单元和云计算中心，运用云计算服务器进行数据分析，形成一个包含有故障点反馈、故障等级、事故原因、用户区域、时间走势、触发因素信息的统计图在一体化电源人机界面上展示，所述一体化电源人机界面还能够展示实时报警记录和历史报警记录。

8.如权利要求6所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述动态组态配置模块，配置的交流电源监控子系统信息包括ATS模块、测控模块、进线模块、母线模块、馈线条数、母联开关以及连接关系配置信息。

9.如权利要求6所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述动态组态配置模块，配置的直流电源监控子系统信息包括电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、调压装置、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系信息。

10.如权利要求6所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述动态组态配置模块，配置的通信电源监控子系统信息包括电池巡检、充电模块、绝缘检测模块、母线、进线、馈线条数、熔断器、避雷器、母联开关、充电开关以及连接关系信息。

11.如权利要求1 所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述直流电源监控子系统、通信电源监控子系统均包括：电源备用电池组监控子系统，所述电源备用电池组监控子系统包括：若干组电池接口，每组电池接口均与单体电池连接，所述电池接口与其邻近的电池接口通过开关连接，电池接口从左往右排序，排序为奇数的电池接口与其邻近的奇数电池接口通过旁路开关连接，排序为偶数的电池接口与其邻近的偶数电池接口连接，所有开关被控制单元控制，所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

12.如权利要求11 所述的一种变电站一体化电源监控系统，其特征是：所述每组电池接口均分为正极接口和负极接口，每组电池接口均与单体电池的正负两极连接，

第i 组电池接口的正/负极接口均与第i +1组电池接口的负/正极接口通过开关连接，

第i 组电池接口的负/正极接口均与第i -1组电池接口的正/负极接口通过开关连接，

第i -1组电池接口的正/负极接口均与第i +1组电池接口的负/正极接口通过串联的旁路开关和保护电路连接；

其中，1< i < n ，n 为电池接口的组数，i 为正整数；

所述开关与驱动电路连接，所述旁路开关与驱动电路连接，所述驱动电路与控制单元连接；所述控制单元，实时检测各开关的闭合状态，并根据电池信息控制开关的导通和关闭。

13.如权利要求11 所述的变电站一体化电源监控系统的基于电源备用电池组充电信息实时控制备用电池组的充电利用率的方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1）：电池放电，检测单体电池电压；

步骤2）：判断最低单体电池电压是否小于放电阶段电池切换门槛值，如果是表示该节电池已进入放电末期，容量即将放光，就进入步骤3；如果否就返回步骤1）；

步骤3）：判断是否满足放电切除的条件，即判断当前电池组总电压是否大于车载电源模块要求的最低供电电压，如果是就进入步骤4）；如果否就进入步骤5）；

步骤4）：切掉电压过低的电池，更新最低单体电池电压，保存切除状态信息；进入步骤5）；

步骤5）：判断电池组电量是否低于负载的最低工作电压，如果是就进入步骤6）；如果否就返回步骤1）；

步骤6）：电池充电，检测单体电池电压，进入步骤7）；

步骤7）：判断最高单体电池电压是否大于充电阶段电池切换门槛值，如果是表示该节电池已进入充电末期，容量即将充满，就进入步骤8）；如果否就返回步骤6）；

步骤8）：判断是否满足充电切除条件，即判断当前电池组总电压是否大于充电机最低输出电压，如果是就进入步骤9）；如果否就进入步骤10）；

步骤9）：切掉该节电池，更新最高单体电池电压，保存切除状态信息；进入步骤10）；

步骤10）：判断电池是否充满，如果是就返回步骤1）；如果否就进入步骤7）。

14.如权利要求13 所述的方法，其特征是：所述步骤4）中切掉电压过低的电池的具体过程为：将电压过低电池从电池组中切掉，首先闭合该节电池的旁路开关，保护电路吸收闭合时的冲击环流，避免电池短路；然后将该节电池两端的开关电路和断开，将电池从电池组内切除。

15.基于权利要求1-12 中任一项所述的变电站一体化电源监控系统的软件自动配置方法，其特征是：包括以下步骤：

（1） 版本自动匹配模块读取配置文件，获取版本配套表；

（2） 对获取的信息进行统计，记录系统的软件版本、下位机的软件版本和下位机类型；

（3） 根据系统的软件版本和下位机类型，从版本配套表中查询下位机的配套版本范围；

（4） 若对接的下位机的软件版本高于上位机的配套版本范围上限，则下位机上报测点数大于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点但丢弃下位机多报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员上位机软件版本低，尽快升级上位机；

（5） 若对接的下位机的软件版本低于上位机的配套版本范围下限，则下位机上报测点数小于系统记录值的测点，上位机仍处理下位机上报的测点，以保证系统可以正常工作，并提示相关人员下位机软件版本低，尽快升级下位机；

（6） 系统继续工作。

16.基于权利要求1-12中任一项所述的变电站一体化电源监控系统的动态组态人机界面配置方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）设备自检，系统初始化；

（2）读取系统原始配置文件信息，判断所述配置文件信息是否读取成功；若是，所述原始配置文件信息在人机交互装置端进行显示，否则，检查或修改配置文件无误后重新读取；

（3）建立人机交互装置和通信管理模块之间的通信，检查通信是否正常；如果正常，人机交互装置接收通信管理模块发送的数据，将外接设备信息展示到人机界面；

（4）检查当前配置信息是否满足变电站的具体要求，如果符合，配置过程结束，如果不符合要求，则进入步骤（5）重新配置系统信息，

（5）在人机交互装置端重新配置系统信息，并将所述配置信息保存到配置文件中；

（6）并将配置好的数据信息发送至通信管理模块，重启通信管理模块，配置过程结束。

17.如权利要求16所述的动态组态人机界面配置方法，其特征是：所述步骤（5）中重新配置的系统信息还包括：串口配置和网口配置；

所述串口配置用于配置电源装置实际使用的串口个数，以连接相应的子监控系统；

所述网口配置用于配置本机器网口的IP地址、Mac地址，以及该IP地址是否启用的信息。