一种充电机异常事故监测预警系统

技术领域

本发明涉及充电机监测技术领域，尤其涉及一种充电机异常事故监测预警系统。

背景技术

充电机是采用高频电源技术，运用先进智能动态调整的充电技术。充电机在我国华北地区广泛使用，机器内部电力器件（如变压器、电感、电容器等）都较大，一般在带载较大运行时存在较小噪声，在恶劣的电网环境条件中需要的耐抗性能较强，因此对充电机的工作过程中可能发生的事故进行监测预警尤为重要。

中国专利公开号：CN114689980A公开了一种充电机异常事故报警装置，涉及报警技术领域，解决的技术问题是报警滞后，采用方案是装置包括检测模块，用于检测充电机电压、电流、脉冲或者瞬时功率异常事故数据信息；其中，所述检测模块为双核控制的检测模块；中央处理器，用于控制充电机异常事故信息采集、计算和报警输出；其中，所述中央处理器兼容两种以上数据信息的接口；异常信息计算模块，用于计算充电机异常数据信息；其中，所述异常信息计算模块为聚类算法模型的计算模块；报警器；用于实现充电机异常数据信息的预警；本发明提高了充电机异常事故报警能力；由此可见，所述充电机异常事故报警装置存在以下问题：在检测过程未具体到充电机工作环境和输入输出端参数，无法针对充电机出现异常事故的部位准确报警。

发明内容

为此，本发明提供一种充电机异常事故监测预警系统，用以克服现有技术中在检测过程未具体到充电机工作环境和输入输出端参数，无法针对充电机出现异常事故的部位准确报警的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种充电机异常事故监测预警系统，包括：

环境监测模块，其用以检测充电机工作环境的各项环境参数；

充电机监测模块，其用以周期性检测充电机在工作期间的输出电流、输出电压、输入电流和输入电压；

监测分析模块，其与所述环境监测模块和所述充电机监测模块相连，监测分析模块存储有所述充电机在各种预设方式下的各项额定参数和最大允许参数，并根据充电机监测模块和环境监测模块的检测结果，确定充电机不稳定度；

事故预防模块，其分别与所述充电机监测模块、所述环境监测模块相连和所述监测分析模块相连，用以根据监测分析模块的分析的不稳定度结果触发对应的保护条件，并使用对应的保护方式保护充电机和充电机输入端和输出端设备；

异常预警模块，其分别与所述环境监测模块、所述充电机监测模块、所述事故预防模块和所述监测分析模块相连，用以根据充电机不稳定度确定充电机性能状态并在若干保护方式触发条件下发出对应的警报信号，以及根据发出的警报信号数量调整充电机监测模块的检测周期；

其中，所述环境参数包括充电机工作期间机身摇摆程度、工作环境温度以及工作环境湿度。

进一步地，所述事故预防模块包括：

紧急事故预防单元，包括输入事故预防组和输出事故预防组，输入事故预防组用以在充电机的输入端超出充电机预设输入端击穿电压的情况时，对充电机进行输入端被动保护；输出事故预防组用以在充电机的输出端超出充电机预设输出端击穿电压的情况时，对充电机进行输出端被动保护；

充电故障预防单元，其与所述紧急事故预防单元相连，用以在充电机在受到输入端设备传输的浮动频率超出预设输入浮动频率，和/或输出端设备接收的浮动频率超出预设输出浮动频率，导致充电机出现工作异常状态时进行主动保护；

其中，工作异常状态为充电机工作期间的输出电流、输出电压变化频率超出预设工作变化频率。

进一步地，所述监测分析模块在充电机工作电压和工作电流条件下，根据所述充电机监测模块的检测的充电机在工作期间的输出电流、输出电压、输入电流和输入电压结果确定充电机不稳定度，充电机不稳定度由下式确定：

不稳定度

其中，α为不稳定度，I

进一步地，所述充电故障预防单元设置有若干主动保护方式触发条件，其中：

第一主动保护方式的触发条件满足所述充电机不稳定度在第一不稳定度条件，充电故障预防单元判定充电机所在工作环境稳定性低，并使用第一主动保护方式，第一保护方式为开启充电机抗压工作模式；

第二主动保护方式的触发条件满足所述充电机不稳定度在第二不稳定度条件下，充电故障预防单元判定为充电机的输入端或输出端不稳定，对输入端和输出端进行二次检测判断充电机隐患发生点；

其中，所述第一不稳定度条件为充电机不稳定度小于等于第一预设不稳定度且大于第二预设不稳定度，所述第二不稳定度条件为充电机不稳定度大于第一预设不稳定度，在充电机稳定度小于等于第二预设不稳定度时，充电机处于正常工作状态，其中，第一预设不稳定度大于第二预设不稳定度。

进一步地，所述充电机不稳定度在所述第二不稳定度条件下，根据所述充电机当前的工作方式，计算当前工作方式需求工作参数与当前工作方式的预设工作参数的比值或差值确定第二主动保护方式的作用部位，第二主动保护方式为开启充电机稳流稳压工作模式；

其中，所述需求工作参数包括需求恒定输入电流、需求恒定输出电流，需求恒定输入电压、需求恒定输出电压中的至少一个。

进一步地，所述紧急事故预防单元设置有若干被动保护触发条件，其中：

第一被动保护触发条件满足所述充电机监测模块检测到充电机输入端的输入电流大于预设安全输入电流，或，充电机输入端的输入电压大于预设安全输入电压；

第二被动保护触发条件满足所述充电机监测模块检测到充电机输出端的输出电流大于预设安全输出电流，或，充电机输出端的输出电压大于预设安全输出电压；

其中，在第一被动保护触发条件下，所述紧急事故预防单元使用第一被动保护方式，第一被动保护方式为启动输入端充电机保护地线；在第二被动保护条件，紧急事故预防单元使用第二被动保护方式，第二被动保护方式为启动输出端充电机保护地线。

进一步地，所述紧急事故预防单元的任一主动保护方式和任一被动保护方式能够同时触发。

进一步地，所述异常预警模块根据充电机不稳定度与对应的工作稳定标准进行比对，确定充电机的性能状态，并根据充电机性能与预设制动阀制动性能差值或比值确定警报等级。

进一步地，所述异常预警模块根据所述监测分析模块使用的保护条件对应的隐患发生点确定充电机预警位置，并根据预警位置和警报等级确定发出的警报信号内容。

进一步地，所述充电机监测模块根据当前检测周期内所述异常预警模块发出的警报信号数量和警报等级调整所述充电机监测模块对充电机进行检测的下一个检测周期时长、预设安全输入电流、预设安全输入电压、预设安全输出电流和预设安全输出电压；

其中，在调整充电机监测模块时，对各个检测信息的预设值设置有预设调整比例，每次使用预设调整比例进行调整。

与现有技术相比，本发明提供一种充电机异常事故监测预警系统，具备以下有益效果：

1、本发明充电机异常事故监测预警系统能够对充电机在工作过程中的工作稳定性进行检测判断，并且可以根据稳定性判断结果得到具体的故障发生部位并采取对应调整方式，降低了充电机的故障发生频率，提高了充电机的工作稳定性；监测预警系统同时可以根据工作状态对充电机进行保护，避免因为极端情况导致充电机出现事故。

2、在本发明监测预警系统中，充电事故预防模块设置有紧急事故预防单元用以应对可能因为极端情况触发充电机事故，以及设置有充电故障预防单元用以应对环境或输入输出端设备问题导致的工作稳定性差的情况，提高了对事故监测预警的范围，提高了充电机的工作稳定性。

3、在本发明监测预警系统中，充电故障预防单元设置有多种主动保护方式触发条件，可以应对因为环境因素导致的充电机工作不稳定度低的情况，以及因为充电机输入端或输出端设备故障导致充电机工作不稳定度低的情况，在提高对充电机的监测准确性的同时，确定充电机工作稳定性低的原因。

4、在本发明监测预警系统中，紧急事故预防单元设置有多重被动保护触发条件，分别用于充电机输入端或充电机输出端设备出现极端情况时，可能导致充电机被破坏的情况，提高了充电机的安全性。

5、在本发明监测预警系统中，根据检测到充电机不稳定度与预设性能的差值或比值确定警报等级，并结合保护条件对应的隐患发生点，从而确定充电机预警位置，并发出警报，提高警报的准确性，同时简化了故障排查步骤。

6、在本发明监测预警系统中，根据当前周期内发出的警报信号数量和警报等级调整下一个检测周期，及时调整检测周期可以保证检测频率跟随工作稳定性变化，在稳定性差或者充电度低时，增加检测频率可以进一步提高对充电机的检测准确率，并及时发出警报和调整，提高充电机工作不稳定度。

附图说明

图1为本发明充电机异常事故监测预警系统的结构示意图；

图2为本发明充电机异常事故监测预警系统的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2所示，图1为本发明充电机异常事故监测预警系统的结构示意图；图2为充电机异常事故监测预警系统的流程图；本发明提供一种充电机异常事故监测预警系统，包括：

环境监测模块，其用以检测充电机工作环境的各项环境参数；

充电机监测模块，其用以周期性检测充电机在工作期间的输出电流、输出电压、输入电流和输入电压；

监测分析模块，其与所述环境监测模块和所述充电机监测模块相连，监测分析模块存储有所述充电机在各种预设方式下的各项额定参数和最大允许参数，并根据充电机监测模块和环境监测模块的检测结果，确定充电机不稳定度；

事故预防模块，其分别与所述充电机监测模块、所述环境监测模块相连和所述监测分析模块相连，用以根据监测分析模块的分析的不稳定度结果触发对应的保护条件，并使用对应的保护方式保护充电机和充电机输入端和输出端设备；

异常预警模块，其分别与所述环境监测模块、所述充电机监测模块、所述事故预防模块和所述监测分析模块相连，用以根据充电机不稳定度确定充电机性能状态并在若干保护方式触发条件下发出对应的警报信号，以及根据发出的警报信号数量调整充电机监测模块的检测周期；

其中，所述环境参数包括充电机工作期间机身摇摆程度、工作环境温度以及工作环境湿度。

可以理解的是，各种预设方式为充电机在根据自身制造时确定的各种允许连接的输入设备和输出设备的全部连接方式；环境参数的测量可以用现有技术中的任意一种去实现测量过程，在此不做具体限定；机身摇摆程度为充电机所在工作环境对充电机机身的振动或者晃动造成的充电机机身不稳定程度；

具体实施过程中，环境监测模块和充电机监测模块使用相同的检测周期检测充电机工作环境的各项环境参数，以及充电机在检测周期内的输出电流、输出电压、输入电流和输入电压，监测分析模块根据充电机监测模块的检测结果计算充电机不稳定度，事故预防模块根据充电机不稳定度和测量到的环境参数是否触发对应的保护条件，并使用对应的保护方式，异常预警模块根据保护方式触发条件的触发情况确定警报信号，并根据警报信号发出情况调整下一个检测周期时间。

本发明充电机异常事故监测预警系统能够对充电机在工作过程中的工作稳定性进行检测判断，并且可以根据稳定性判断结果得到具体的故障发生部位并采取对应调整方式，降低了充电机的故障发生频率，提高了充电机的工作稳定性；监测预警系统同时可以根据工作状态对充电机进行保护，避免因为极端情况导致充电机出现事故。

具体而言，所述事故预防模块包括：

紧急事故预防单元，包括输入事故预防组和输出事故预防组，输入事故预防组用以在充电机的输入端超出充电机预设输入端击穿电压的情况时，对充电机进行输入端被动保护；输出事故预防组用以在充电机的输出端超出充电机预设输出端击穿电压的情况时，对充电机进行输出端被动保护；

充电故障预防单元，其与所述紧急事故预防单元相连，用以在充电机在受到输入端设备传输的浮动频率超出预设输入浮动频率，和/或输出端设备接收的浮动频率超出预设输出浮动频率，导致充电机出现工作异常状态时进行主动保护；

其中，工作异常状态为充电机工作期间的输出电流、输出电压变化频率超出对应的预设工作变化频率。

在实施中，浮动频率为在检测周期中充电机在工作过程中超出或低于预设正常工作参数范围的次数，预设输入浮动频率根据充电机历史记录中未出现工作异常状态下的输入端设备的历史浮动频率的平均值确定；预设输出幅度频率根据充电机历史记录中未出现工作异常状态下的输出端设备的历史浮动频率的平均值确定；在输入端，预设工作变化频率为预设输入浮动频率；在输出端，预设工作变化频率为预设输出浮动频率。

本发明监测预警系统中，充电事故预防模块设置有紧急事故预防单元用以应对可能因为极端情况触发充电机事故，以及设置有充电故障预防单元用以应对环境或输入输出端设备问题导致的工作稳定性差的情况，提高了对事故监测预警的范围，提高了充电机的工作稳定性。

具体而言，所述监测分析模块在充电机工作电压和工作电流条件，根据所述充电机监测模块的检测的充电机在工作期间的输出电流、输出电压、输入电流和输入电压结果确定充电机不稳定度，充电机不稳定度由下式确定：

不稳定度

其中，α为不稳定度，I

具体而言，所述充电故障预防单元设置有若干主动保护方式触发条件，其中：

第一主动保护方式的触发条件满足所述充电机不稳定度在第一不稳定度条件，此时充电故障预防单元判定充电机所在工作环境稳定性低，并使用第一主动保护方式，第一保护方式为开启充电机抗压工作模式；

第二主动保护方式的触发条件满足所述充电机不稳定度在第二不稳定度条件下，此时充电故障预防单元判定为充电机的输入端或输出端不稳定，对输入端和输出端进行二次检测判断充电机隐患发生点；

其中，所述第一不稳定度条件为充电机不稳定度小于等于第一预设不稳定度且大于第二预设不稳定度，所述第二不稳定度条件为充电机不稳定度大于第一预设不稳定度，在充电机稳定度小于等于第二预设不稳定度时，充电机处于正常工作状态，其中，第一预设不稳定度大于第二预设不稳定度。

例如，规定第一预设不稳定度为0.8，第二预设不稳定度为0.5，计算得充电机不稳定度为0.7，符合第一不稳定度条件，触发第一主动保护方式，开启充电机抗压工作模式。

具体而言，所述充电机不稳定度在所述第二不稳定度条件下，根据所述充电机当前的工作方式，计算当前工作方式需求工作参数与当前工作方式的预设工作参数的比值或差值确定第二主动保护方式的作用部位，第二主动保护方式为开启充电机稳流稳压工作模式；

其中，所述需求工作参数包括需求恒定输入电流、需求恒定输出电流，需求恒定输入电压、需求恒定输出电压中的至少一个；可以理解的是，充电机在工作期间分为恒压和恒流的工作模式，第二主动保护方式的作用部位根据充电机的实际工作模式确定作用在充电机输出端的恒压模块或恒流模块，并且在输入端的比值或差值大于输出端的比值或差值时，第二主动保护方式同时作用于充电机的输入端。

在实施中，设置γ

第一保护方式触发条件对应的是环境原因导致的充电机处于工作异常状态，例如在船上工作时，环境湿度大影响连接端能量传输，或环境温度高改变充电机或输出设备输入设备的部分电阻，或船只颠簸时导致充电机机身摇摆程度大导致电线摇晃从而影响充电机输出端的电压；抗压工作模式包括降低工作环境湿度，降低充电机以及连接设备的温度，以及降低充电机重心以降低摇摆环境下对稳定性的影响；

第二保护方式触发条件对应的是充电机输入端设备或充电机输出端设备浮动频率超出对应预设浮动频率导致的充电机处于异常工作状态，充电机输入端设备或充电机输出端设备浮动频率超出对应预设浮动频率会导致通过充电机的电压不是恒压状态或通过充电机的电流不是恒流状态，从而导致充电机工作异常。

本发明监测预警系统中，充电故障预防单元设置有多种主动保护方式触发条件，可以应对因为环境因素导致的充电机工作不稳定度低的情况，以及因为充电机输入端或输出端设备故障导致充电机工作不稳定度低的情况，在提高对充电机的监测准确性的同时，确定充电机工作稳定性低的原因。

具体而言，所述紧急事故预防单元设置有若干被动保护触发条件，其中：

第一被动保护触发条件满足所述充电机监测模块检测到充电机输入端的输入电流大于预设安全输入电流，或，充电机输入端的输入电压大于预设安全输入电压；

第二被动保护触发条件满足所述充电机监测模块检测到充电机输出端的输出电流大于预设安全输出电流，或，充电机输出端的输出电压大于预设安全输出电压；

其中，在第一被动保护触发条件下，所述紧急事故预防单元使用第一被动保护方式，第一被动保护方式为启动输入端充电机保护地线，紧急事故预防单元将设置有输入端充电机保护地线的连接开关开启，让输入端充电机保护地线连接入充电机输入端电路来完成第一被动保护方式；在第二被动保护条件，紧急事故预防单元使用第二被动保护方式，第二被动保护方式为启动输出端充电机保护地线，紧急事故预防单元将设置有输出端充电机保护地线的连接开关开启，让输出端充电机保护地线连接入充电机输出端电路来完成第二被动保护方式。

例如，预设安全输入电压为380V，充电机输入端的输入电压为400V，符合第一被动触发保护条件，使用第一被动保护方式启动输入端充电机保护地线。

可以理解的是，保护方式触发条件包括：第一主动保护方式的触发条件、第二主动保护方式的触发条件、第一被动保护方式的触发条件和第二被动保护方式的触发条件。

在实施中，预设安全输入电流或预设安全输入电压通过充电机合格出厂状态的规定值确定。

具体而言，所述紧急事故预防单元的任一主动保护方式和任一被动保护方式能够同时触发。

本发明监测预警系统中，紧急事故预防单元设置有多重被动保护触发条件，分别用于充电机输入端或充电机输出端设备出现极端情况时，可能导致充电机被破坏的情况，提高了充电机的安全性。

具体而言，所述异常预警模块根据充电机不稳定度与对应的工作稳定标准进行比对，确定充电机的性能状态，并根据充电机性能与预设制动阀制动性能差值或比值确定警报等级。

在实施中，预设充电机有三个工作稳定标准，分为第一工作稳定标准、第二工作稳定标准和第三工作稳定标准，第一工作稳定标准为充电机稳定度小于等于第二预设不稳定度，第二工作稳定标准为充电机不稳定度小于等于第一预设不稳定度且大于第二预设不稳定度，第三工作稳定标准为充电机不稳定度大于第一预设不稳定度；在充电机符合第一工作稳定标准时，判定为充电机处于第一性能状态，即正常工作状态在充电机符合第二工作稳定标准时，判定为充电机处于第二性能状态，为充电机受到环境影响的工作状态，在充电机符合第三工作稳定标准时，判定为充电机处于第三性能状态为充电机受到输入端或输出端设备异常影响的工作状态。在实施中，可以根据具体计算的不稳定度和第一预设不稳定度的差值或根据具体计算的不稳定度和第二预设不稳定度的差值与预设有的警报等级的标准值进行比较确定警报等级，如预设有警报等级对应的差值范围，根据计算的差值确定对应警报等级，或，预设有警报等级对应的比值范围，根据计算的比值确定对应警报等级。

具体而言，所述异常预警模块根据所述监测分析模块使用的保护条件对应的隐患发生点确定充电机预警位置，并根据预警位置和警报等级确定发出的警报信号内容。

在实施中，充电机预警位置包括：环境监测模块、充电机输入端、充电机输出端、输入端设备接口、充电机输出端设备接口；警报信号内容包括警报信号等级、预警位置以及保护方式启动提示。

本发明监测预警系统中，根据检测到充电机不稳定度与预设性能的差值或比值确定警报等级，并结合保护条件对应的隐患发生点，从而确定充电机预警位置，并发出警报，提高警报的准确性，同时简化了故障排查步骤。

具体而言，所述充电机监测模块根据当前检测周期内所述异常预警模块发出的警报信号数量和警报等级调整所述充电机监测模块对充电机进行检测的下一个检测周期时长、预设安全输入电流、预设安全输入电压、预设安全输出电流和预设安全输出电压；

其中，在调整充电机监测模块时，对各个检测信息的预设值设置有预设调整比例，每次使用预设调整比例进行调整。

在实施中，警报数量最大值为4，警报等级分为一级警报、二级警报和三级警报，充电机处于第二性能状态为一级警报，充电机处于第三性能状态为二级警报，在启动被动保护方式时为三级警报；规定出现三级警报或报警数量超过2时减小检测周期，提高检测频率。

可以理解的是，上述警报等级可以根据具体工作情况进行设定；预设调整比例的具体数值可以根据实际工作环境确定；

例如，当前工作环境下的预设调整比例为0.1倍当前检测信息的预设值在第11个检测周期内检测到3个警报数量，其中有两个一级警报和一个二级警报，第11检测周期的检测时长为1小时，则第12个周期的检测时长为54分钟，第12的检测周期内的预设安全输入电流、预设安全输入电压、预设安全输出电流和预设安全输出电压均为第11个检测周期内预设值的0.9倍。

本发明监测预警系统中，根据当前周期内发出的警报信号数量和警报等级调整下一个检测周期，及时调整检测周期可以保证检测频率跟随工作稳定性变化，在稳定性差或者充电度低时，增加检测频率可以进一步提高对充电机的检测准确率，并及时发出警报和调整，提高充电机工作不稳定度。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。