一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統，以實現蓄電池及周邊設備的監控測試系統化、自動化。此系統包括待測蓄電池組、充電機、監控主機以及分別通過相應的RS485接口與監控主機通信的電壓均衡模塊、充電特性測試模塊、放電負載、視頻系統和手機通信模塊；監控主機通過電力系統專網或以太網連接至電網中控室以實現網絡遠程監控。此系統可以將所有變電站的蓄電池組的電壓電流，充放電測試，內阻測試，容量測試，電壓均衡，充電裝置的穩壓穩流紋波系數等嵌入到一個系統內介入到高度系統化的電力系統中，實現電力系統七大組成部分的統一化管理控制，使得對備用電源及周邊設備的測試只用一只鼠標即可完成。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統
本技術涉及一種直流電源系統中蓄電池設備的監測控制系統，可用于對蓄電 池組及周邊設備進行遠程監測、控制與管理。
技術介紹
現今，發電廠和變電站中的電力操作電源采用的都是直流電源，它為信號設備、保 護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供工作電源；直流電源是當代電 力系統控制、保護的基礎。直流電源系統有七大組成部分:整流模塊系統、監控系統、絕緣監 測單元、蓄電池單元、開關量檢測單元、降壓單元及配電單元。其中蓄電池單元是直流系統 的心臟，對蓄電池進行科學的維護是直流系統的核心工作。由國家電網公司頒布的《直流系 統運行規范》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?！吨绷飨到y運行規范》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、運行環境溫度、蓄電池組及直流母線的對地電阻值和絕緣狀態、電壓偏差 值等參數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”中應定期進行穩 壓精度、穩流精度、紋波系數和高頻開關電源型充電裝置的均流不平衡度等參數測試。目前，對蓄電池的各種測試的傳統方法是每周測試電池組的總電壓及每節電池的 電壓、電流，將電池從系統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壓 精度、穩流精度和紋波系數。工作人員每周都要去測量并記錄這些參數，并每年都要將各個 站的電池組脫離系統，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。近年來也有通過測試單節電池的內阻來判斷電池的優劣等。具體是使用蓄電池內 阻儀，通過測試蓄電池的內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一節電池的測量，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，對系統造成的隱患太大。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，并且要接成百根的測試線，或者測試人員要在電池室內一節一節地測試，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，這都與電力系統高度自動化和可靠性的要求和發展趨勢相?！，F代化的直流系統已經將其他六大部分歸為統一，因此，亟需實現蓄電池及周邊設備的監控測試系統化、自動化。
技術實現思路
本技術提供一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統，以實現蓄 電池及周邊設備的監控測試系統化、自動化。本技術提出的解決方案如下:一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統，包括待測蓄電池組、充電 機、監控主機以及分別通過相應的RS485接口與監控主機通信的電壓均衡模塊、充電特性 測試模塊、放電負載、視頻系統和手機通信模塊；監控主機通過電力系統專網或以太網連接 至電網中控室以實現網絡遠程監控；監控主機采用DXP芯片作為控制核心，電壓均衡模塊由DXP芯片控制以實現待測 蓄電池組的電壓電流采集、內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 池組通過監控主機的執行機構并聯起來；充電特性測試模塊與充電機相連以實現對穩壓精 度、穩流精度和紋波系數的分別采集，并通過數據交換處理模塊與DXP芯片連接；視頻系統 的視頻信號輸出端也連接至DXP芯片；DXP芯片的數據輸出端通過MAX3232芯片與監控主 機的顯示屏和手機通信模塊連接。基于上述基本技術方案，本技術還可以進一步作如下優化限定:上述待測蓄電池組的電壓采集是由DXP芯片內部的A/D采集系統來完成，電流 采集是通過霍爾元件采集，內阻測量是采用按照脈沖放電法設置的包含有專用精密電阻 TR100系列的電路結構，待測蓄電池組的各節電池的電壓輸出端均與DXP芯片和充電機構 成反饋控制電路。上述放電負載中設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管的占空比以調節電流保持恒定。上述監控主機具體是采用ENC28J60網絡接口與電力系統專網或以太網連接。本技術具有以下優點:本系統可以將所有變電站的蓄電池組的電壓電流，充放電測試，內阻測試，容量測 試，電壓均衡，充電裝置的穩壓穩流紋波系數等嵌入到一個系統內介入到高度系統化的電 力系統中，實現電力系統七大組成部分的統一化管理控制，使得對備用電源及周邊設備的 測試只用一只鼠標即可完成。附圖說明圖1為本技術的系統結構框圖。圖2為本技術的監控系統中某個變電站的配置示意圖。圖3為本技術的監控系統中采集電壓電流內阻均衡等框圖。圖4為本技術的監控系統中測試充電機特性的框圖。圖5為本技術的監控系統中放電設備的框圖。具體實施方式本技術實時監測控制系統，包括監控主機、電壓均衡模塊、待測蓄電池組、充電機、放電負載、視頻系統以及手機通信模塊；監控主機通過電力系統專網或以太網連接至 電網中控室以實現網絡遠程監控；監控主機采用高精度DXP芯片構建，是本系統的智能核 心部分，可以監測到各個模塊的相關參數，可以對各個模塊下發命令，可以通過彩色屏幕顯 示出各參數值。監控主機與各個功能模塊有機連接如圖1所示。電壓均衡模塊:這一模塊可以實現對電池組的電壓電流采集，內阻測量，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芯片內部高精度的A/D采集系統來完成，電流通過霍爾元件采 集，內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芯片來均衡每節電池的電壓，使得所有電壓趨于統一，電壓差非常小，控制在3mV 之內。所有單元模塊均采用485通信與主機連接。充電特性測試主要是測試充電柜的穩壓精度、穩流精度和紋波系數。如圖4所示， 監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，之后通過ADM2483芯片將采集到數據與監控主機內部的高精度DXP芯片進行交換。最 后將數據運算后得出結果通過MAX3232來在監控主機的顯示屏上顯示或通過通訊單元傳 輸到以太網。放電負載為維護電池的必備設備之一。如圖5所示，放電負載與蓄電池組通過監 控主機的執行機構并聯起來，工作人員可以通過監控主機或者網絡來操作是蓄電池組放 電，從而測試出電池的準確容量。通過現場監控主機或者網絡遠程控制都可以將命令發送 到放電負載中的控制口，來控制放電。來自現場或網絡的命令通過485通訊方式發送到放 電負載后本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統，其特征在于：包括待測蓄電池組、充電機、監控主機以及分別通過相應的RS485接口與監控主機通信的電壓均衡模塊、充電特性測試模塊、放電負載、視頻系統和手機通信模塊；監控主機通過電力系統專網或以太網連接至電網中控室以實現網絡遠程監控；監控主機采用DXP芯片作為控制核心，電壓均衡模塊由DXP芯片控制以實現待測蓄電池組的電壓電流采集、內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控主機的執行機構并聯起來；充電特性測試模塊與充電機相連以實現對穩壓精度、穩流精度和紋波系數的分別采集，并通過數據交換處理模塊與DXP芯片連接；視頻系統的視頻信號輸出端也連接至DXP芯片；DXP芯片的數據輸出端通過MAX3232芯片與監控主機的顯示屏和手機通信模塊連接。

【技術特征摘要】
1.一種直流電源系統中蓄電池設備的實時監測控制系統，其特征在于:包括待測蓄電 池組、充電機、監控主機以及分別通過相應的RS485接口與監控主機通信的電壓均衡模塊、 充電特性測試模塊、放電負載、視頻系統和手機通信模塊；監控主機通過電力系統專網或以 太網連接至電網中控室以實現網絡遠程監控；監控主機采用DXP芯片作為控制核心，電壓均衡模塊由DXP芯片控制以實現待測蓄電 池組的電壓電流采集、內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 通過監控主機的執行機構并聯起來；充電特性測試模塊與充電機相連以實現對穩壓精度、 穩流精度和紋波系數的分別采集，并通過數據交換處理模塊與DXP芯片連接；視頻系統的 視頻信號輸出端也連接至DXP芯片；DXP芯片的數據輸出端通過M...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田鎖太，高建平，閆樹貴，徐飛，王新功，洪琚水，任宇新，
申請(專利權)人：陳洪濤，
類型：實用新型
國別省市：