一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统，以实现蓄电池及周边设备的监控测试系统化、自动化。此系统包括待测蓄电池组、充电机、监控主机以及分别通过相应的RS485接口与监控主机通信的电压均衡模块、充电特性测试模块、放电负载、视频系统和手机通信模块；监控主机通过电力系统专网或以太网连接至电网中控室以实现网络远程监控。此系统可以将所有变电站的蓄电池组的电压电流，充放电测试，内阻测试，容量测试，电压均衡，充电装置的稳压稳流纹波系数等嵌入到一个系统内介入到高度系统化的电力系统中，实现电力系统七大组成部分的统一化管理控制，使得对备用电源及周边设备的测试只用一只鼠标即可完成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统
本技术涉及一种直流电源系统中蓄电池设备的监测控制系统，可用于对蓄电 池组及周边设备进行远程监测、控制与管理。
技术介绍
现今，发电厂和变电站中的电力操作电源采用的都是直流电源，它为信号设备、保 护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供工作电源；直流电源是当代电 力系统控制、保护的基础。直流电源系统有七大组成部分:整流模块系统、监控系统、绝缘监 测单元、蓄电池单元、开关量检测单元、降压单元及配电单元。其中蓄电池单元是直流系统 的心脏，对蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。由国家电网公司颁布的《直流系 统运行规范》中提出每年都要对电池及充电装置做测试，以检查蓄电池的荷电能力和充电 装置的合格性。《直流系统运行规范》的“第十五条阀控蓄电池组的运行及维护”中明确地提出了 作为备用电源中的蓄电池组在运行时要监测蓄电池组的端电压值、浮充电流值、每只单体 蓄电池的电压值、运行环境温度、蓄电池组及直流母线的对地电阻值和绝缘状态、电压偏差 值等参数以及要对电池组进行周期性充放电和“第二十一条维护及检测”中应定期进行稳 压精度、稳流精度、纹波系数和高频开关电源型充电装置的均流不平衡度等参数测试。目前，对蓄电池的各种测试的传统方法是每周测试电池组的总电压及每节电池的 电压、电流，将电池从系统脱离后对电池做充放电测试,将充电柜断电后测试充电柜的稳压 精度、稳流精度和纹波系数。工作人员每周都要去测量并记录这些参数，并每年都要将各个 站的电池组脱离系统，在电池上接一百多根采集线，放电3个小时以上，有的要八个甚至十 小时，这种工作至少要两个人来做，不但工作量大，时间长，并且由于测试线多，现场乱，安 全性和可靠性非常差。在测试过程中若有一根线夹不好和不小心碰脱落了，则所有工作都 将白做，必须第二天来重新测试。近年来也有通过测试单节电池的内阻来判断电池的优劣等。具体是使用蓄电池内 阻仪，通过测试蓄电池的内阻来间接测试出电池的容量，这种方法测试效率尚能满意，但也 需要跑到每个地方且要一节一节电池的测量，工作量也非常大，工作人员往往劳苦功不高。 而对充电装置的测试因为要面对动力电不但工作人员的危险性高，更重要的是测试时必须 要断开系统来单独测试。这项工作各地只有在大的检修停电时才有机会测试的。不管是对 蓄电池组还是充电装置现行的测试办法不但工作零散量大，危险性高，可靠性差，自动化程 度低，而且每次测试项目单一，对系统造成的隐患太大。以上两种方法，虽然能够完成所有的测试，但是都需要将电池组或充电装置脱离 系统，并且要接成百根的测试线，或者测试人员要在电池室内一节一节地测试，每个站每年 都要做如此大量的工作，不但需要很大的财力和物力，并且存在着很大的弊端和很高的风 险，这都与电力系统高度自动化和可靠性的要求和发展趋势相悖。现代化的直流系统已经将其他六大部分归为统一，因此，亟需实现蓄电池及周边设备的监控测试系统化、自动化。
技术实现思路
本技术提供一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统，以实现蓄 电池及周边设备的监控测试系统化、自动化。本技术提出的解决方案如下:一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统，包括待测蓄电池组、充电 机、监控主机以及分别通过相应的RS485接口与监控主机通信的电压均衡模块、充电特性 测试模块、放电负载、视频系统和手机通信模块；监控主机通过电力系统专网或以太网连接 至电网中控室以实现网络远程监控；监控主机采用DXP芯片作为控制核心，电压均衡模块由DXP芯片控制以实现待测 蓄电池组的电压电流采集、内阻测量以及均衡待测蓄电池组的电压；放电负载与待测蓄电 池组通过监控主机的执行机构并联起来；充电特性测试模块与充电机相连以实现对稳压精 度、稳流精度和纹波系数的分别采集，并通过数据交换处理模块与DXP芯片连接；视频系统 的视频信号输出端也连接至DXP芯片；DXP芯片的数据输出端通过MAX3232芯片与监控主 机的显示屏和手机通信模块连接。基于上述基本技术方案，本技术还可以进一步作如下优化限定:上述待测蓄电池组的电压采集是由DXP芯片内部的A/D采集系统来完成，电流 采集是通过霍尔元件采集，内阻测量是采用按照脉冲放电法设置的包含有专用精密电阻 TR100系列的电路结构，待测蓄电池组的各节电池的电压输出端均与DXP芯片和充电机构 成反馈控制电路。上述放电负载中设置有作为导通元件的CMOS管，DXP芯片采用PWM控制放电负载 中的CMOS管的占空比以调节电流保持恒定。上述监控主机具体是采用ENC28J60网络接口与电力系统专网或以太网连接。本技术具有以下优点:本系统可以将所有变电站的蓄电池组的电压电流，充放电测试，内阻测试，容量测 试，电压均衡，充电装置的稳压稳流纹波系数等嵌入到一个系统内介入到高度系统化的电 力系统中，实现电力系统七大组成部分的统一化管理控制，使得对备用电源及周边设备的 测试只用一只鼠标即可完成。附图说明图1为本技术的系统结构框图。图2为本技术的监控系统中某个变电站的配置示意图。图3为本技术的监控系统中采集电压电流内阻均衡等框图。图4为本技术的监控系统中测试充电机特性的框图。图5为本技术的监控系统中放电设备的框图。具体实施方式本技术实时监测控制系统，包括监控主机、电压均衡模块、待测蓄电池组、充电机、放电负载、视频系统以及手机通信模块；监控主机通过电力系统专网或以太网连接至 电网中控室以实现网络远程监控；监控主机采用高精度DXP芯片构建，是本系统的智能核 心部分，可以监测到各个模块的相关参数，可以对各个模块下发命令，可以通过彩色屏幕显 示出各参数值。监控主机与各个功能模块有机连接如图1所示。电压均衡模块:这一模块可以实现对电池组的电压电流采集，内阻测量，均衡电压 等功能，如图3所示。这部分功能通过高精度DXP芯片的监控主机来控制各单元模块。蓄电 池的各电压通过高精度DXP芯片内部高精度的A/D采集系统来完成，电流通过霍尔元件采 集，内阻的测量使用高精度专用精密电阻TR100系列通过脉冲放点法测试，均衡模块由高 精度DXP芯片来均衡每节电池的电压，使得所有电压趋于统一，电压差非常小，控制在3mV 之内。所有单元模块均采用485通信与主机连接。充电特性测试主要是测试充电柜的稳压精度、稳流精度和纹波系数。如图4所示， 监控主机通过充电特性测试模块和充电柜相连。充电特性测试模块使用20M的采样频率来 提高电压电流和纹波的精度，使用三个AD8607和一个AD707和来采集充电模块的三个参 数，之后通过ADM2483芯片将采集到数据与监控主机内部的高精度DXP芯片进行交换。最 后将数据运算后得出结果通过MAX3232来在监控主机的显示屏上显示或通过通讯单元传 输到以太网。放电负载为维护电池的必备设备之一。如图5所示，放电负载与蓄电池组通过监 控主机的执行机构并联起来，工作人员可以通过监控主机或者网络来操作是蓄电池组放 电，从而测试出电池的准确容量。通过现场监控主机或者网络远程控制都可以将命令发送 到放电负载中的控制口，来控制放电。来自现场或网络的命令通过485通讯方式发送到放 电负载后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统，其特征在于：包括待测蓄电池组、充电机、监控主机以及分别通过相应的RS485接口与监控主机通信的电压均衡模块、充电特性测试模块、放电负载、视频系统和手机通信模块；监控主机通过电力系统专网或以太网连接至电网中控室以实现网络远程监控；监控主机采用DXP芯片作为控制核心，电压均衡模块由DXP芯片控制以实现待测蓄电池组的电压电流采集、内阻测量以及均衡待测蓄电池组的电压；放电负载与待测蓄电池组通过监控主机的执行机构并联起来；充电特性测试模块与充电机相连以实现对稳压精度、稳流精度和纹波系数的分别采集，并通过数据交换处理模块与DXP芯片连接；视频系统的视频信号输出端也连接至DXP芯片；DXP芯片的数据输出端通过MAX3232芯片与监控主机的显示屏和手机通信模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种直流电源系统中蓄电池设备的实时监测控制系统，其特征在于:包括待测蓄电 池组、充电机、监控主机以及分别通过相应的RS485接口与监控主机通信的电压均衡模块、 充电特性测试模块、放电负载、视频系统和手机通信模块；监控主机通过电力系统专网或以 太网连接至电网中控室以实现网络远程监控；监控主机采用DXP芯片作为控制核心，电压均衡模块由DXP芯片控制以实现待测蓄电 池组的电压电流采集、内阻测量以及均衡待测蓄电池组的电压；放电负载与待测蓄电池组 通过监控主机的执行机构并联起来；充电特性测试模块与充电机相连以实现对稳压精度、 稳流精度和纹波系数的分别采集，并通过数据交换处理模块与DXP芯片连接；视频系统的 视频信号输出端也连接至DXP芯片；DXP芯片的数据输出端通过M...

【专利技术属性】
技术研发人员：田锁太，高建平，闫树贵，徐飞，王新功，洪琚水，任宇新，
申请(专利权)人：陈洪涛，
类型：实用新型
国别省市：