專利名稱：一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的監(jiān)測控制系統(tǒng)，可用于對蓄電 池組及周邊設(shè)備進行遠程監(jiān)測、控制與管理。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)今，發(fā)電廠和變電站中的電力操作電源采用的都是直流電源，它為信號設(shè)備、保 護、自動裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供工作電源；直流電源是當代電 力系統(tǒng)控制、保護的基礎(chǔ)。直流電源系統(tǒng)有七大組成部分:整流模塊系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、絕緣監(jiān) 測單元、蓄電池單元、開關(guān)量檢測單元、降壓單元及配電單元。其中蓄電池單元是直流系統(tǒng) 的心臟，對蓄電池進行科學的維護是直流系統(tǒng)的核心工作。由國家電網(wǎng)公司頒布的《直流系 統(tǒng)運行規(guī)范》中提出每年都要對電池及充電裝置做測試，以檢查蓄電池的荷電能力和充電 裝置的合格性。[0003]《直流系統(tǒng)運行規(guī)范》的“第十五條閥控蓄電池組的運行及維護”中明確地提出了 作為備用電源中的蓄電池組在運行時要監(jiān)測蓄電池組的端電壓值、浮充電流值、每只單體 蓄電池的電壓值、運行環(huán)境溫度、蓄電池組及直流母線的對地電阻值和絕緣狀態(tài)、電壓偏差 值等參數(shù)以及要對電池組進行周期性充放電和“第二十一條維護及檢測”中應(yīng)定期進行穩(wěn) 壓精度、穩(wěn)流精度、紋波系數(shù)和高頻開關(guān)電源型充電裝置的均流不平衡度等參數(shù)測試。[0004]目前，對蓄電池的各種測試的傳統(tǒng)方法是每周測試電池組的總電壓及每節(jié)電池的 電壓、電流，將電池從系統(tǒng)脫離后對電池做充放電測試,將充電柜斷電后測試充電柜的穩(wěn)壓 精度、穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)。工作人員每周都要去測量并記錄這些參數(shù)，并每年都要將各個 站的電池組脫離系統(tǒng)，在電池上接一百多根采集線，放電3個小時以上，有的要八個甚至十 小時，這種工作至少要兩個人來做，不但工作量大，時間長，并且由于測試線多，現(xiàn)場亂，安 全性和可靠性非常差。在測試過程中若有一根線夾不好和不小心碰脫落了，則所有工作都 將白做，必須第二天來重新測試。[0005]近年來也有通過測試單節(jié)電池的內(nèi)阻來判斷電池的優(yōu)劣等。具體是使用蓄電池內(nèi) 阻儀，通過測試蓄電池的內(nèi)阻來間接測試出電池的容量，這種方法測試效率尚能滿意，但也 需要跑到每個地方且要一節(jié)一節(jié)電池的測量，工作量也非常大，工作人員往往勞苦功不高。 而對充電裝置的測試因為要面對動力電不但工作人員的危險性高，更重要的是測試時必須 要斷開系統(tǒng)來單獨測試。這項工作各地只有在大的檢修停電時才有機會測試的。不管是對 蓄電池組還是充電裝置現(xiàn)行的測試辦法不但工作零散量大，危險性高，可靠性差，自動化程 度低，而且每次測試項目單一，對系統(tǒng)造成的隱患太大。[0006]以上兩種方法，雖然能夠完成所有的測試，但是都需要將電池組或充電裝置脫離 系統(tǒng)，并且要接成百根的測試線，或者測試人員要在電池室內(nèi)一節(jié)一節(jié)地測試，每個站每年 都要做如此大量的工作，不但需要很大的財力和物力，并且存在著很大的弊端和很高的風 險，這都與電力系統(tǒng)高度自動化和可靠性的要求和發(fā)展趨勢相悖。[0007]現(xiàn)代化的直流系統(tǒng)已經(jīng)將其他六大部分歸為統(tǒng)一，因此，亟需實現(xiàn)蓄電池及周邊設(shè)備的監(jiān)控測試系統(tǒng)化、自動化。實用新型內(nèi)容[0008]本實用新型提供一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)蓄 電池及周邊設(shè)備的監(jiān)控測試系統(tǒng)化、自動化。[0009]本實用新型提出的解決方案如下:[0010]一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括待測蓄電池組、充電 機、監(jiān)控主機以及分別通過相應(yīng)的RS485接口與監(jiān)控主機通信的電壓均衡模塊、充電特性 測試模塊、放電負載、視頻系統(tǒng)和手機通信模塊；監(jiān)控主機通過電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以太網(wǎng)連接 至電網(wǎng)中控室以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控；[0011]監(jiān)控主機采用DXP芯片作為控制核心，電壓均衡模塊由DXP芯片控制以實現(xiàn)待測 蓄電池組的電壓電流采集、內(nèi)阻測量以及均衡待測蓄電池組的電壓；放電負載與待測蓄電 池組通過監(jiān)控主機的執(zhí)行機構(gòu)并聯(lián)起來；充電特性測試模塊與充電機相連以實現(xiàn)對穩(wěn)壓精 度、穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)的分別采集，并通過數(shù)據(jù)交換處理模塊與DXP芯片連接；視頻系統(tǒng) 的視頻信號輸出端也連接至DXP芯片；DXP芯片的數(shù)據(jù)輸出端通過MAX3232芯片與監(jiān)控主 機的顯示屏和手機通信模塊連接。[0012]基于上述基本技術(shù)方案，本實用新型還可以進一步作如下優(yōu)化限定:[0013]上述待測蓄電池組的電壓采集是由DXP芯片內(nèi)部的A/D采集系統(tǒng)來完成，電流 采集是通過霍爾元件采集，內(nèi)阻測量是采用按照脈沖放電法設(shè)置的包含有專用精密電阻 TR100系列的電路結(jié)構(gòu)，待測蓄電池組的各節(jié)電池的電壓輸出端均與DXP芯片和充電機構(gòu) 成反饋控制電路。[0014]上述放電負載中設(shè)置有作為導通元件的CMOS管，DXP芯片采用PWM控制放電負載 中的CMOS管的占空比以調(diào)節(jié)電流保持恒定。[0015]上述監(jiān)控主機具體是采用ENC28J60網(wǎng)絡(luò)接口與電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以太網(wǎng)連接。[0016]本實用新型具有以下優(yōu)點:[0017]本系統(tǒng)可以將所有變電站的蓄電池組的電壓電流，充放電測試，內(nèi)阻測試，容量測 試，電壓均衡，充電裝置的穩(wěn)壓穩(wěn)流紋波系數(shù)等嵌入到一個系統(tǒng)內(nèi)介入到高度系統(tǒng)化的電 力系統(tǒng)中，實現(xiàn)電力系統(tǒng)七大組成部分的統(tǒng)一化管理控制，使得對備用電源及周邊設(shè)備的 測試只用一只鼠標即可完成。


[0018]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。[0019]圖2為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)中某個變電站的配置示意圖。[0020]圖3為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)中采集電壓電流內(nèi)阻均衡等框圖。[0021]圖4為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)中測試充電機特性的框圖。[0022]圖5為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)中放電設(shè)備的框圖。
具體實施方式
[0023]本實用新型實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括監(jiān)控主機、電壓均衡模塊、待測蓄電池組、充電機、放電負載、視頻系統(tǒng)以及手機通信模塊；監(jiān)控主機通過電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以太網(wǎng)連接至 電網(wǎng)中控室以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控；監(jiān)控主機采用高精度DXP芯片構(gòu)建，是本系統(tǒng)的智能核 心部分，可以監(jiān)測到各個模塊的相關(guān)參數(shù)，可以對各個模塊下發(fā)命令，可以通過彩色屏幕顯 示出各參數(shù)值。監(jiān)控主機與各個功能模塊有機連接如圖1所示。[0024]電壓均衡模塊:這一模塊可以實現(xiàn)對電池組的電壓電流采集，內(nèi)阻測量，均衡電壓 等功能，如圖3所示。這部分功能通過高精度DXP芯片的監(jiān)控主機來控制各單元模塊。蓄電 池的各電壓通過高精度DXP芯片內(nèi)部高精度的A/D采集系統(tǒng)來完成，電流通過霍爾元件采 集，內(nèi)阻的測量使用高精度專用精密電阻TR100系列通過脈沖放點法測試，均衡模塊由高 精度DXP芯片來均衡每節(jié)電池的電壓，使得所有電壓趨于統(tǒng)一，電壓差非常小，控制在3mV 之內(nèi)。所有單元模塊均采用485通信與主機連接。[0025]充電特性測試主要是測試充電柜的穩(wěn)壓精度、穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)。如圖4所示， 監(jiān)控主機通過充電特性測試模塊和充電柜相連。充電特性測試模塊使用20M的采樣頻率來 提高電壓電流和紋波的精度，使用三個AD8607和一個AD707和來采集充電模塊的三個參 數(shù)，之后通過ADM2483芯片將采集到數(shù)據(jù)與監(jiān)控主機內(nèi)部的高精度DXP芯片進行交換。最 后將數(shù)據(jù)運算后得出結(jié)果通過MAX3232來在監(jiān)控主機的顯示屏上顯示或通過通訊單元傳 輸?shù)揭蕴W(wǎng)。[0026]放電負載為維護電池的必備設(shè)備之一。如圖5所示，放電負載與蓄電池組通過監(jiān) 控主機的執(zhí)行機構(gòu)并聯(lián)起來，工作人員可以通過監(jiān)控主機或者網(wǎng)絡(luò)來操作是蓄電池組放 電，從而測試出電池的準確容量。通過現(xiàn)場監(jiān)控主機或者網(wǎng)絡(luò)遠程控制都可以將命令發(fā)送 到放電負載中的控制口，來控制放電。來自現(xiàn)場或網(wǎng)絡(luò)的命令通過485通訊方式發(fā)送到放 電負載后，負載將會將命令發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)來切換電池的狀態(tài)隨后開始放電，放電過程中 將會遵循設(shè)定的放電制度，并適時的采集電壓和通過調(diào)節(jié)內(nèi)部PWM來控制放電負載中的 CMOS管的占空比來調(diào)節(jié)電流的恒定性。放電過程中I，U, C，H等參數(shù)都可以通過ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)接口實時的傳入到以太網(wǎng)，以實現(xiàn)遠程控制。[0027]本系統(tǒng)中監(jiān)控主機留有視頻口，可以直接接入視頻頭，將現(xiàn)場的情景通過網(wǎng)絡(luò)傳 輸?shù)诫娋W(wǎng)中控室，使得工作人員在千里之外就可以對現(xiàn)場看得清清楚楚。使用高精度DXP 芯片控制芯片強大數(shù)據(jù)交流能力通過ADM2483芯片將圖像接收過來然后通過ENC28J60網(wǎng) 絡(luò)接口通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中控室，這樣，現(xiàn)場的情況就一覽無余了。[0028]另外，本系統(tǒng)還安裝有手機通信模塊，使得蓄電池無論在充電狀態(tài)還是在放電狀 態(tài)，或者是平常的浮充狀態(tài)，工作人員隨時都可以發(fā)送短信來獲取實時的系統(tǒng)信息，當系統(tǒng) 發(fā)送故障時通信模塊將會及時的將故障信息發(fā)送出去。手機通信模塊使用最先進的通過 MAX3232芯片串行方式與主控芯片高精度DXP芯片通訊，可以將所有信息以短信的方式接 收與發(fā)送。
權(quán)利要求1.一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:包括待測蓄電 池組、充電機、監(jiān)控主機以及分別通過相應(yīng)的RS485接口與監(jiān)控主機通信的電壓均衡模塊、 充電特性測試模塊、放電負載、視頻系統(tǒng)和手機通信模塊；監(jiān)控主機通過電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以 太網(wǎng)連接至電網(wǎng)中控室以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控；監(jiān)控主機采用DXP芯片作為控制核心，電壓均衡模塊由DXP芯片控制以實現(xiàn)待測蓄電 池組的電壓電流采集、內(nèi)阻測量以及均衡待測蓄電池組的電壓；放電負載與待測蓄電池組 通過監(jiān)控主機的執(zhí)行機構(gòu)并聯(lián)起來；充電特性測試模塊與充電機相連以實現(xiàn)對穩(wěn)壓精度、 穩(wěn)流精度和紋波系數(shù)的分別采集，并通過數(shù)據(jù)交換處理模塊與DXP芯片連接；視頻系統(tǒng)的 視頻信號輸出端也連接至DXP芯片；DXP芯片的數(shù)據(jù)輸出端通過MAX3232芯片與監(jiān)控主機 的顯示屏和手機通信模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:所述待測蓄電池組的電壓 采集是由DXP芯片內(nèi)部的A/D采集系統(tǒng)來完成，電流采集是通過霍爾元件采集，內(nèi)阻測量是 采用按照脈沖放電法設(shè)置的包含有專用精密電阻TRlOO系列的電路結(jié)構(gòu)；待測蓄電池組的 各節(jié)電池的電壓輸出端均與DXP芯片和充電機構(gòu)成反饋控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:所述放電負載中設(shè)置有作 為導通元件的CMOS管，DXP芯片采用PWM控制放電負載中的CMOS管的占空比以調(diào)節(jié)電流 保持恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控主機采用 ENC28J60網(wǎng)絡(luò)接口與電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以太網(wǎng)連接。
專利摘要本實用新型提供一種直流電源系統(tǒng)中蓄電池設(shè)備的實時監(jiān)測控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)蓄電池及周邊設(shè)備的監(jiān)控測試系統(tǒng)化、自動化。此系統(tǒng)包括待測蓄電池組、充電機、監(jiān)控主機以及分別通過相應(yīng)的RS485接口與監(jiān)控主機通信的電壓均衡模塊、充電特性測試模塊、放電負載、視頻系統(tǒng)和手機通信模塊；監(jiān)控主機通過電力系統(tǒng)專網(wǎng)或以太網(wǎng)連接至電網(wǎng)中控室以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控。此系統(tǒng)可以將所有變電站的蓄電池組的電壓電流，充放電測試，內(nèi)阻測試，容量測試，電壓均衡，充電裝置的穩(wěn)壓穩(wěn)流紋波系數(shù)等嵌入到一個系統(tǒng)內(nèi)介入到高度系統(tǒng)化的電力系統(tǒng)中，實現(xiàn)電力系統(tǒng)七大組成部分的統(tǒng)一化管理控制，使得對備用電源及周邊設(shè)備的測試只用一只鼠標即可完成。
文檔編號G01R31/36GK202975282SQ201220706948
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者田鎖太, 高建平, 閆樹貴, 徐飛, 王新功, 洪琚水, 任宇新 申請人:陳洪濤