基于分布式远程I/O的液流电池管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，所述液流电池管理系统与位于现场的多个液流电池相连接，所述液流电池管理系统包括：位于远程的集控中心和管理单元；位于现场，用于采集各液流电池运行参数的采集模块；多个分别布置于每一所述液流电池附近的分布式I/O站点；所述采集模块通过各分布式I/O站点将采集到的液流电池运行参数传输给所述管理单元；所述管理单元判断接收到的各液流电池运行参数是否异常，以及输出各液流电池运行状态控制信号并通过相应的分布式I/O站点传输给各液流电池；各所述分布式I/O站点与管理单元之间通过现场总线直接连接；本发明专利技术降低了布线的时间和工程费用，节约成本，现场调试和操作方便，后期维护更加容易。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液流电池管理
，具体为一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统。
技术介绍
液流电池具有安全环保、设计灵活(功率和容量可独立设计)、使用寿命长、选址自由、维护费用低和易实现规模化蓄电等其它常规电池所不具备的诸多优点。实际应用时，液流电池可以广泛应用于风能、太阳能等可再生能源发电系统作为储能系统，使产生的电力能够连续稳定的输出；也可以用来对电网进行削峰填谷，将用电低谷的电力储存起来，在用电高峰时输出，以此来平衡电力供需；另外，还可以作为应急电源系统和备用电站等，被认为是最具商业化前景的储能技术之一。目前，多个国家已相继建成kW～MW级的液流电池示范系统，配套于太阳能、风能等可再生能源发电系统起到平滑输出、跟踪计划发电、平衡负荷和削峰填谷等作用。现有技术中的液流电池管理系统，通常采用中央集中控制方式，参考图1示出的现有技术中采用中央集中控制方式的液流电池管理系统，该液流电池管理系统包括位于现场的多个液流电池的管理单元、位于远程的I/O模块和与管理单元相连接的集控中心，现场和远程之间通过信号电缆连接；管理单元经由I/O模块对多个液流电池集中进行运行参数采集和运行状态管理控制。对于大规模的液流电池系统，由于其规模庞大，通常由若干个液流电池子系统构成，每个液流电池子系统需要定期向管理单元传输热、电、流相关数据，信息量极为庞大冗杂；为了有效采集到液流电池的运行参数信号并反馈运行状态控制信号，需要在位于现场的液流电池与位于远程的管理单元之间设置足够多的信号电缆，即位于现场的每一液流电池均对应有一系列传输热、电、流相关数据的信号电缆，进而实现远程与现场之间的信号输入与输出。这种方式具有远程与现场之间信号电缆繁多、信号电缆连接点多、信号传输易受干扰、接线操作失误率高、传输距离远、布设成本高、线路维护困难等一系列问题。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题的提出，而研制一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统。本专利技术的技术手段如下：一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，所述液流电池管理系统与位于现场的多个液流电池相连接，所述液流电池管理系统包括：位于远程的集控中心和管理单元；位于现场，用于采集各液流电池运行参数的采集模块；多个分别布置于每一所述液流电池附近的分布式I/O站点；所述采集模块通过各分布式I/O站点将采集到的液流电池运行参数传输给所述管理单元；所述管理单元判断接收到的各液流电池运行参数是否异常，以及输出各液流电池运行状态控制信号并通过相应的分布式I/O站点传输给各液流电池；各所述分布式I/O站点与管理单元之间通过现场总线直接连接；进一步地，所述液流电池管理系统还包括历史数据库；所述管理单元将各分布式I/O站点传输过来的液流电池运行参数对应液流电池ID和液流电池运行参数采集时间存储至所述历史数据库；所述集控中心通过所述管理单元查询所述历史数据库、以及对历史数据库进行备份；进一步地，所述液流电池运行状态控制信号至少包括液流电池启动信号、液流电池停止信号和液流电池充放电功率设置信号，该液流电池运行状态控制信号由集控中心输出给所述管理单元；另外，所述液流电池管理系统还包括：位于现场，并与所述分布式I/O站点相连接，用于根据所述分布式I/O站点传输过来的液流电池启动信号或液流电池停止信号对应驱动所述液流电池具有的多个电动阀和循环泵运行或停止的驱动模块；进一步地，所述分布式I/O站点至少包括电源子模块、接口子模块、信号模块和通信子模块；所述信号模块包括模拟量输入子模块、模拟量输出子模块、数字量输入子模块和数字量输出子模块；所述电源子模块用于给所述分布式I/O站点供电；所述接口子模块用于各分布式I/O站点之间进行通讯；所述模拟量输入子模块用于接收采集模块输入的液流电池模拟运行参数并经由通信子模块输出至管理单元；所述模拟量输出子模块用于接收管理单元传送过来的液流电池运行状态模拟控制信号并输出至液流电池；所述数字量输入子模块用于接收采集模块输入的液流电池数字运行参数并经由通信子模块输出至管理单元；所述数字量输出子模块用于接收管理单元传送过来的液流电池运行状态数字控制信号并经由驱动模块输出至液流电池；所述通讯子模块用于各分布式I/O站点与所述管理单元之间通讯；进一步地，所述液流电池运行参数至少包括：液流电池绝缘状态、液流电池各单元电池的荷电状态、电解液流量、电解液压力、电解液温度、液流电池总电压和液流电池总电流；进一步地，所述液流电池运行参数还包括：单电堆电压、液流电池总吸收电量、液流电池总释放电量、实时充放电功率、充放电循环次数和液流电池运行状态；进一步地，所述管理单元至少包括：用于判断所述液流电池的绝缘状态是否为安全状态，并当液流电池的绝缘状态未处于安全状态时，输出绝缘报警信号给主控制器的绝缘判断模块；与各分布式I/O站点相连接，用于将由现场传输过来的液流电池运行参数传输至主控制器的通讯模块；用于根据采集到的液流电池运行参数，判断每一液流电池所包括的多个单元电池中的任意两个的荷电状态的差异绝对值是否大于预设限值，是则经由主控制器下发荷电状态均衡操作控制信号的远程诊断模块；用于根据采集到的液流电池运行参数，当电解液流量、电解液压力、电解液温度、液流电池总电压和液流电池总电流中的至少一种不在正常范围内时，产生相应的报警信息并输出液流电池停机信号，并将报警信息和液流电池停机信号经由主控制器上传至集控中心的故障保护模块；连接绝缘判断模块、远程诊断模块、故障保护模块、以及通过所述通讯模块连接各分布式I/O站点的主控制器；所述主控制器用于将绝缘判断模块输出的绝缘报警信号、通讯模块传输过来的液流电池运行参数、以及故障保护模块传输过来的报警信息和液流电池停机信号上传至集控中心；所述主控制器还用于将远程诊断模块传输过来的荷电状态均衡操作控制信号经由分布式I/O站点下发给相应的液流电池；另外，所述管理单元还包括：用于调整管理单元所包括的其余模块的时间标签与主控制器的时间标签相一致的校时模块；用于存储所述液流电池运行参数的存储模块；所述主控制器还用于控制存储模块将通讯模块传输过来的液流电池运行参数进行存储；用于给所述管理单元供电的电源模块。一种液流电池，所述液流电池与上述任一项所述的液流电池管理系统相连接。由于采用了上述技术方案，本专利技术提供的基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，使用分布式I/O布置来替代原有的中央扩展I/O，将各分布式I/O站点分别布置于现场的每一所述液流电池附近，并且每一所述分布式I/O站点与处于远程的管理模块和集控中心之间只通过现场总线直接连接，有效减少了远程的集控中心与现场的液流电池之间的物理连线和信号电缆的连接点，信号传输不易受干扰，同时降低了布线的时间和工程费用，接线操作灵活便捷，节约成本，现场调试和操作方便，后期维护更加容易。附图说明图1是现有技术中采用中央集中控制方式的液流电池管理系统的结构示意图；图2是本专利技术所述液流电池管理系统的结构示意图；图3是本专利技术各分布式I/O站点的结构示意图；图4是本专利技术所述管理单元的结构框图；图5是本专利技术所述分布式I/O站点的结构框图；图中：1、集控中心，2、管理单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，所述液流电池管理系统与位于现场的多个液流电池相连接，其特征在于所述液流电池管理系统包括：位于远程的集控中心和管理单元；位于现场，用于采集各液流电池运行参数的采集模块；多个分别布置于每一所述液流电池附近的分布式I/O站点；所述采集模块通过各分布式I/O站点将采集到的液流电池运行参数传输给所述管理单元；所述管理单元判断接收到的各液流电池运行参数是否异常，以及输出各液流电池运行状态控制信号并通过相应的分布式I/O站点传输给各液流电池；各所述分布式I/O站点与管理单元之间通过现场总线直接连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，所述液流电池管理系统与位于现场的多个液流电池相连接，其特征在于所述液流电池管理系统包括：位于远程的集控中心和管理单元；位于现场，用于采集各液流电池运行参数的采集模块；多个分别布置于每一所述液流电池附近的分布式I/O站点；所述采集模块通过各分布式I/O站点将采集到的液流电池运行参数传输给所述管理单元；所述管理单元判断接收到的各液流电池运行参数是否异常，以及输出各液流电池运行状态控制信号并通过相应的分布式I/O站点传输给各液流电池；各所述分布式I/O站点与管理单元之间通过现场总线直接连接。2.根据权利要求1所述的基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，其特征在于所述液流电池管理系统还包括历史数据库；所述管理单元将各分布式I/O站点传输过来的液流电池运行参数对应液流电池ID和液流电池运行参数采集时间存储至所述历史数据库；所述集控中心通过所述管理单元查询所述历史数据库、以及对历史数据库进行备份。3.根据权利要求1所述的基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，其特征在于所述液流电池运行状态控制信号至少包括液流电池启动信号、液流电池停止信号和液流电池充放电功率设置信号，该液流电池运行状态控制信号由集控中心输出给所述管理单元。4.根据权利要求3所述的基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，其特征在于所述液流电池管理系统还包括：位于现场，并与所述分布式I/O站点相连接，用于根据所述分布式I/O站点传输过来的液流电池启动信号或液流电池停止信号对应驱动所述液流电池具有的多个电动阀和循环泵运行或停止的驱动模块。5.根据权利要求1所述的基于分布式远程I/O的液流电池管理系统，其特征在于所述分布式I/O站点至少包括电源子模块、接口子模块、信号模块和通信子模块；所述信号模块包括模拟量输入子模块、模拟量输出子模块、数字量输入子模块和数字量输出子模块；所述电源子模块用于给所述分布式I/O站点供电；所述接口子模块用于各分布式I/O站点之间进行通讯；所述模拟量输入子模块用于接收采集模块输入的液流电池模拟运行参数并经由通信子模块输出至管
\t理单元；所述模拟量输出子模块用于接收管理单元传送过来的液流电池运行状态模拟控制信号并输出至液流电池；所述数字量输入子模块用于接收采集模块输入的液流电池数字运行参数并经由通信子模块输出至管理单元；所述数字量输出子模块用于接收管理单元传送过来的液流电池运行状态数...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵家云，张华民，马相坤，赵海军，徐世博，
申请(专利权)人：大连融科储能技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21