專利名稱：一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統變電站直流系統蓄電池核對性容量測試裝置，尤其涉及一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置。
背景技術：
目前變電站數字化程度越來越高，且國內絕大多數變電站已實現無人值守，直流電源系統直接為站內自動化裝置提供基礎的源動力，蓄電池又是整個直流電源系統的最后一道安全屏障，一旦出現問題，隨之而來的便是保護失靈、開關拒動、通道中斷…后果不堪設想。近年來因蓄電池問題導致的重大電力事故時有發生，造成重大的經濟損失。由于蓄電池內在性能的復雜性及不可見性，蓄電池歷來都是電源維護工作的重點與難點；到目前為止，除放電測試外，很難有一種方法能對蓄電池性能進行全面定性、定量的測試和維護。早期，對蓄電池放電是采用可變電阻箱、電壓和電流表人工來完成的，費時費力，采集數據實時性差，而且無法實現恒流放電；隨著科技的發展，出現了智能放電負載，恒流放電，實現了放電過程的自動控制，使核對性放電試驗前進了一大步；但其必須現場操作，隨著電力系統的快速發展，變電站數量的增多，在有限人力物力的條件下很難利用智能負載按照規程要求完成蓄電池的定期放電試驗。由于以上困難的存在，很多單位很少對蓄電池進行放電容量試驗，甚至不做放電試驗，這就給電力系統的安全運行埋下巨大隱患。
發明內容
本發明用于提供一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置。一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中包括上位管理機、智能放電負載，智能放電負載的檢測端正、負極用于分別對應連接待測蓄電池的正、負極，上位管理機通過網絡連接所述智能放電負載的通訊端口。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的智能放電負載包括數據處理器、通訊單元、電壓信號采集單元、電流信號采集單元、功率驅動單元、功率開關單元、電阻單元，所述通訊單元的處理器連接端連接所述數據處理器的通訊端口，所述通訊單元的網絡連接端口用于連接網絡，所述電壓信號采集單元信號輸入端的正、負極用于分別對應連接在待測蓄電池的正、負極上，所述電壓信號采集單元的信號輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端，電流信號采集單元、電阻單元、功率開關單元串聯構成的電流采樣回路用于連接在待測蓄電池的正、負極之間，數據處理器的恒流控制信號輸出端通過功率驅動單元連接所述功率開關單元的控制端，電流信號采集單元的信號輸出端連接所述數據處理器的電流采樣信號輸入端。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的電流信號采集單元包括電流互感器、第二運算放大器，所述電流互感器用于穿心于待測蓄電池正極，所述電流互感器第二端通過電阻單元連接所述功率開關單元的第一端，所述功率開關單元的第二端用于連接待測蓄電池的負極，所述數據處理器的恒流控制信號輸出端通過功率驅動單元連接所述功率開關單元的控制端，電流互感器的信號輸出端連接第二運算放大器的同相輸入端，第二運算放大器的反相輸入端一路通過第二可調電位器連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器反相輸入端的另一路通過分壓電阻接地，第二運算放大器的輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的功率驅動單元包括功率驅動器、光電耦合器，所述的功率開關單元包括IGBT功率開關管，其中，功率驅動器的輸入端連接所述數據處理器的PWM脈寬調制的恒流控制信號輸出端，功率驅動器的輸出端連接所述光電耦合器中發光二極管的負極連接端，光電耦合器中發光二極管的正極連接電源，光電耦合器中光敏開關管的輸入端接電源，光電耦合器中光敏開關管的輸出端連接所述IGBT 功率開關管的G極，所述IGBT功率開關管的C極通過所述電阻單元串接所述電流互感器的第二端，所述IGBT功率開關管的E極用于連接所述待測蓄電池的負極。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的電阻單元采用PTC陶瓷電阻。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的電壓信號采集單元包括電壓互感器、第一運算放大器，其中，電壓互感器一次輸入端用于并接于待測蓄電池的正、負極上，電壓互感器的二次信號輸出端連接第一運算放大器的同相輸入端，第一運算放大器的反相輸入端一路通過第一可調電位器連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器反相輸入端的另一路通過分壓電阻接地，第一運算放大器的輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端。所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述上位管理機通過以太網連接所述智能放電負載的通訊端口。本發明采用上述的技術方案將達到如下的技術效果本發明的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，由上位管理機通過網絡向智能放電負載下發放電試驗遙控指令，智能放電負載通過網絡上傳遙測數據給上位管理機，無需現場操作，避免了往返現場的勞頓，節省了大量的人力、物力，提高了工作效率，對遠程待測蓄電池的放電過程實現自動控制、實時采集數據，對待測蓄電池進行全面定性、定量的測試和維護，符合了目前電力系統無人值守變電站數量增多的發展趨勢，進一步地，本發明的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置對待測蓄電池實現恒流放電，進一步提高了遙測數據的精確度。
圖1為本發明遠程蓄電池核對性放電試驗裝置的原理框圖；圖2為圖1所示遠程蓄電池核對性放電試驗裝置的一種電路原理圖。
具體實施例方式一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，如圖1所示，包括上位管理機、智能放電負載，智能放電負載的檢測端正、負極用于分別對應連接待測蓄電池的正、負極，上位管理機通過以太網連接所述智能放電負載的通訊端口。圖2為遠程蓄電池核對性放電試驗裝置的一種電路原理圖，其中，所述的智能放電負載包括微處理器U1、通訊單元、電壓信號采集單元、電流信號采集單元、功率驅動單元、IGBT功率開關管G1、PTC陶瓷電阻Rpl，微處理器Ul采用LM3S6938單片機，是德州儀器(Tl) 公司提供的首款基于ARM Cortex -M3的32位控制器，256K的片內FLASH，64K片內SRAM， 一個8通道的10位的A/D轉換器，內部集成10/100以太網媒體訪問控制(MAC)以及物理層(PHY)，符合IEEE 802. 3-2002規范，其優點在于它兼容了第三方TCP/IP協議棧，可實現單芯片的以太網終端節點功能；通訊單元中采用RJ-45以太網接口電路，其采用網絡變壓器/RJ45接口芯片，型號為HR911105A。電流信號采集單元包括電流互感器TBI、第二運算放大器AMP2，電流互感器TBl采用霍爾電流傳感器，型號為TBC50A。電壓信號采集單元包括電壓互感器WPl、第一運算放大器AMPl，電壓互感器WPl采用電磁調制電壓傳感器，型號為WPE-DV，輸入0-300V，輸出0-5V。第一、第二運算放大器AMP1、AMP2都采用運算放大器LM358。功率驅動單元包括功率驅動器U3、光電耦合器TLl，功率驅動器U3采用達林頓管 MC1413，來提高驅動能力；光電耦合TLl采用型號為TLP521-1，隔離強弱電。 IGBT功率開關管Gl采用仙童公司的型號為25附20的IGBT功率開關管，25A、 1200V ；PTC陶瓷電阻RPl具有體積小、重量輕、功率大、無紅熱現象等優點。待測蓄電池El正極穿過電流傳感器TBl后，連接PTC陶瓷電阻Rpl的一端，PTC 陶瓷電阻RPl的另一端連接IGBT功率開關管Gl的C極，IGBT功率開關管Gl的E極接至待測蓄電池El的負極，構成放電主回路；電流傳感器TBl的輸出端Jz連接第二運算放大器 AMP2的同相輸入端3腳，第二運算放大器AMP2的反相輸入端2腳一路通過第二可調電位器 W2連接第二運算放大器AMP2的輸出端1腳，第二運算放大器AMP2反相輸入端2腳的另一路通過分壓電阻R9接地，第二運算放大器的輸出端1腳連接所述微處理器Ul的A/D輸入端95腳；電壓傳感器WPl的一次輸入端并聯于待測蓄電池El的正、負極，電壓傳感器WPl 二次信號輸出端Uz連接第一運算放大器AMPl的同相輸入端3腳，第一運算放大器AMPl的反相輸入端2腳一路通過第一可調電位器Wl連接第一運算放大器AMPl的輸出端，第一運算放大器AMPl反相輸入端2腳的另一路通過分壓電阻R7接地，第一運算放大器AMPl的輸出端1腳連接微處理器Ul的A/D輸入端1腳，構成電壓采樣回路。微處理器Ul的25腳連接功率驅動器U3的輸入端1腳，功率驅動器U3的輸出端與光電耦合器TLl的輸入端相連，光電耦合器TLl的輸出端連接IGBT功率開關管Gl的G 極而構成負載調節控制回路；微處理器Ul的40、37、43、46腳分別連接RJ-45以太網接口電路U2的RX+、RX_、TX+、TX-構成通訊回路，通過以太網與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據。如圖2所示，微處理器Ul的所有GND、GNDA, GNDPHY接腳以及CMODO和CMODl接地，微處理器Ul的VDD、VDDA, VCCPHY接腳均連接3. 3V高電平，微處理器Ul的LDO、VDD25 接2. 5V高電平；微處理器Ul的0SC0、0SC1腳分別與電容C4、C5的一端相連接，電容C4、C5 的另一端接地，并且在微處理器Ul的0SC0、0SC1之間接一個8M晶體振蕩器Ml。微處理器 Ul的XTALPPHY、XTALNPHY腳分別與電容C2、C3的一端相連，電容C2、C3的另一端接地，并且在微處理器Ul的XTALPPHY、XTALNPHY腳之間接一個25M晶振M2使微處理器Ul正常工作。電阻Rl、R2、R3、R4的一端及RJ-45以太網接口電路U2的TXCT、RXCT腳共同與3. 3V 電源相連接，電阻Rl另一端與微處理器Ul的37腳(RXIN腳)、RJ-45以太網接口電路U2的RX-腳相連，電阻R2另一端與微處理器Ul的40腳(RXIP腳)、RJ-45以太網接口電路U2 的RX+腳相連，電阻R3另一端與微處理器Ul的46腳(ΤΧ0Ν腳)、RJ-45以太網接口電路U2 的TX-腳相連，電阻R4另一端與微處理器Ul的43腳(ΤΧ0Ρ腳)、RJ_45以太網接口電路U2 的TX+腳相連，RJ-45以太網接口電路U2的GND腳接地；電阻Rl、R2、R3、R4及RJ-45以太網接口電路U2組成以太網接口電路，用于連接在以太網上。微處理器Ul的RST腳與電阻 Rll的一端及電容Cl的一端相連接，電阻Rll的另一端接3. 3V電源，電容Cl的另一端接地，用于完成上電復位功能。微處理器Ul的PC4腳與功率驅動器U3的1腳(IN腳)相連， 功率驅動器U3的9腳(COM腳)與12V電源連接，功率驅動器U3的16腳(OUT腳)與光電耦合器TLl的2腳相連，光電耦合器TLl的1腳連接12V電源，光電耦合器TLl的4腳與另一經隔離的+12電源連接，光電耦合器TLl的3腳與電阻R5的一端及IGBT功率開關管Gl 的G極相連，電阻R5的另一端接地，IGBT功率開關管Gl的E極與待測蓄電池El的負極連接，IGBT功率開關管Gl的C極接PTC陶瓷電阻Rpl的一端，PTC陶瓷電阻Rpl的另一端穿過電流傳感器TBl后與待測蓄電池El正極連接，PTC陶瓷電阻Rpl、IGBT功率開關管G1、光電耦合器TL1、功率驅動器U3、電阻R5、電阻R6 —起構成主放電回路及其控制電路。電壓互感器WPl —次輸入端U+腳與待測蓄電池El正極連接，電壓互感器WPl —次輸入端U-腳與待測蓄電池El負極連接，電壓傳感器WPl 二次輸出端的+E腳接12V電源、GND腳接地， 電壓傳感器WPl 二次輸出端的信號輸出接腳Uz腳連接電阻R8的一端，電阻R8的另一端與第一運算放大器AMPl的同相輸入端3腳相連，電阻R7的一端接地，另一端與第一運算放大器AMPl的反相輸入端2腳及電位器Wl的第一定接點相連，電位器Wl的第二定接點、滑動點與第一運算放大器AMPl的輸出端1腳及微處理器Ul的1腳ADCO腳相連接，電壓傳感器 WP1、電阻R7、電阻R8、第一電位器Wl及第一運算放大器AMPl —起構成電壓信號調理電路。 電流傳感器TBl穿心于待測蓄電池El正極和PTC陶瓷電阻Rpl的一端連接線，電流傳感器 TBl輸出端的+E腳接12V、-E腳接-12V、GND腳接地、信號輸出端Uz連接電阻RlO的一端， 電阻RlO的另一端與第二運算放大器AMP2的3腳相連，電阻R9的一端接地，另一端與第二運算放大器AMP2的2腳及第二電位器W2的第一定接點1腳相連，電位器W2的第二定接點 2、滑定點3腳分別與第二運算放大器AMP2的1腳及微處理器Ul的95腳ADC7腳相連接， 電流互感器TBI、電阻R9、電阻R10、第二電位器W2及第二運算放大器AMP2 —起構成電流信號調理電路。 智能放電負載中的微處理器Ul通過通訊單元從以太網上接收上位管理機遙控放電指令后，采用PWM脈寬調制方式，由微處理器Ul的25腳通過功率驅動器U3來驅動光電耦合器TL1，再由光電耦合器TLl推動IGBT功率開關管Gl來控制PTC陶瓷電阻Rpl投切， 從而來調節待測蓄電池El的放電電流，按照電力規程實現電流連續調節，恒流輸出；電壓傳感器WPl、電流傳感器TBl分別把采集到的電壓、電流強電信號隔離轉變為0 5V弱電信號對應傳遞給第一、第二運算放大器AMP1、AMP2，經放大處理后，分別傳遞給微處理器Ul的 1腳、95腳，微處理器Ul采集、計算、整理得到待測蓄電池的總電壓、放電電流等相關數據， 同時監測上述數據的變化，直到有任一數據滿足電力規程規定的放電終止條件保護停機或人為中止停機，并實時經RJ-45以太網接口電路U2通過以太網向上位管理機上傳電池總電壓、放電電流等遙測數據。
權利要求
1.一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于包括上位管理機、智能放電負載，智能放電負載的檢測端正、負極用于分別對應連接待測蓄電池的正、負極，上位管理機通過網絡連接所述智能放電負載的通訊端口。
2.如權利要求1所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的智能放電負載包括數據處理器、通訊單元、電壓信號采集單元、電流信號采集單元、功率驅動單元、 功率開關單元、電阻單元，所述通訊單元的處理器連接端連接所述數據處理器的通訊端口， 所述通訊單元的網絡連接端口用于連接網絡，所述電壓信號采集單元信號輸入端的正、負極用于分別對應連接在待測蓄電池的正、負極上，所述電壓信號采集單元的信號輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端，電流信號采集單元、電阻單元、功率開關單元串聯構成的電流采樣回路用于連接在待測蓄電池的正、負極之間，數據處理器的恒流控制信號輸出端通過功率驅動單元連接所述功率開關單元的控制端，電流信號采集單元的信號輸出端連接所述數據處理器的電流采樣信號輸入端。
3.如權利要求2所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的電流信號采集單元包括電流互感器、第二運算放大器，所述電流互感器用于穿心于待測蓄電池正極，所述電流互感器第二端通過電阻單元連接所述功率開關單元的第一端，所述功率開關單元的第二端用于連接待測蓄電池的負極，所述數據處理器的恒流控制信號輸出端通過功率驅動單元連接所述功率開關單元的控制端，電流互感器的信號輸出端連接第二運算放大器的同相輸入端，第二運算放大器的反相輸入端一路通過第二可調電位器連接第二運算放大器的輸出端，第二運算放大器反相輸入端的另一路通過分壓電阻接地，第二運算放大器的輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端。
4.如權利要求3所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的功率驅動單元包括功率驅動器、光電耦合器，所述的功率開關單元包括IGBT功率管，其中，功率驅動器的輸入端連接所述數據處理器的PWM脈寬調制的恒流控制信號輸出端，功率驅動器的輸出端連接所述光電耦合器中發光二極管的負極連接端，光電耦合器中發光二極管的正極連接電源，光電耦合器中光敏開關管的輸入端接電源，光電耦合器中光敏開關管的輸出端連接所述IGBT功率管的G極，所述IGBT功率管的C極通過所述電阻單元串接所述電流互感器的第二端，所述IGBT功率管的E極用于連接所述待測蓄電池的負極。
5.如權利要求4所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的電阻單元采用PTC陶瓷電阻。
6.如權利要求1至5任一項所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的電壓信號采集單元包括電壓互感器、第一運算放大器，其中，電壓互感器一次輸入端用于并接于待測蓄電池的正、負極上，電壓互感器的二次信號輸出端連接第一運算放大器的同相輸入端，第一運算放大器的反相輸入端一路通過第一可調電位器連接第一運算放大器的輸出端，第一運算放大器反相輸入端的另一路通過分壓電阻接地，第一運算放大器的輸出端連接所述數據處理器的電壓采樣信號輸入端。
7.如權利要求6所述的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述上位管理機通過以太網連接所述智能放電負載的通訊端口。
全文摘要
一種遠程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中包括上位管理機、智能放電負載，智能放電負載的檢測端正、負極用于分別對應連接待測蓄電池的正、負極，上位管理機通過網絡連接所述智能放電負載的通訊端口。由上位管理機通過網絡向智能放電負載下發放電試驗遙控指令，智能放電負載通過網絡上傳遙測數據給上位管理機，無需現場操作，節省了人力、物力，提高了工作效率，對遠程待測蓄電池的放電過程實現自動控制、實時采集數據，對待測蓄電池進行全面定性、定量的測試和維護，符合了目前電力系統無人值守變電站數量增多的發展趨勢，進一步地，本發明的遠程蓄電池核對性放電試驗裝置對待測蓄電池實現恒流放電，進一步提高了遙測數據的精確度。
文檔編號G01R31/36GK102207540SQ20101013565
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月30日 優先權日2010年3月30日
發明者余曉鵬, 石光, 趙軍, 韓偉, 馬延強 申請人:河北創科電子科技有限公司, 河南電力試驗研究院