專利名稱：直流電源監控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流電源監控系統，具體涉及一種基于AVR單片機的直流電源監控系統。
背景技術：
隨著社會不斷向前發展，用電量越來越高，對電力系統的要求也越來越高，如系統的可靠性、穩定性、可擴展性和對電池充放電管理的嚴密性是我們最為關心的問題，發電廠、變電站(所)等供配電部門通常用蓄電池直流電源作為控制、信號、保護、事故照明、直流油泵、分合閘等裝置的不間斷電源，直流電源裝置可靠與否直接影響到供配電系統的安全運行，而功能強弱則影響系統的良性運行和蓄電池的使用壽命。目前，國內電力操作直流電源監控系統主要有兩種基本形式其一為PLC+觸摸屏+采樣電路，但此種形式的監控系統由于PLC編程語言的局限性，與上位機通信協議適應性較差，并且采樣顯示精度低；其二為由單片機及其外圍電路組成，不過當前利用單片機開發的電力操作直流電源監控系統多采用分散結構，即將監控系統分成不同單元分別組裝安裝，而后與主CPU通訊，這種監控方式需要較多數目的CPU，且通訊程序復雜、電磁兼容性差、誤報率高、組屏復雜。
發明內容本實用新型的目的是為了解決現有技術中的缺陷，提供一種可靠性高、技術指標優越、易于實現集中控制的直流電源監控系統。為了達到上述目的，本實用新型提供了一種直流電源監控系統，包括主監控單元、 交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機； 所述主監控單元采用AVR單片機為核心；所述主監控單元的供電電源包括交、直流兩種；所述主監控單元分別與交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機通訊相連。對本實用新型的進一步改進在于上述主監控單元分別通過RS485總線與開關量檢測單元、電池巡檢單元和絕緣檢測單元通訊相連，通過RS232總線或RS485總線與上位機通訊相連。主控制裝置的供電電源為開關電源。其中，直流檢測單元包括CPU、存儲器、交直流模擬量A/D采集電路、數字量光耦隔離采集電路、繼電器開關量輸出控制電路、模擬量輸出控制電路和通訊接口 ；所述直流檢測單元通過通訊接口與主監控單元通訊相連。直流電源監控系統還包括觸摸屏，觸摸屏通過 RS232總線與主監控單元通訊相連。且上述開關量檢測單元、電池巡檢單元可通過外接靈活擴展，開關量檢測單元最多可擴展2個單元檢測60路輸入開關量，電池巡檢單元最多可巡檢4組168節電池的電池組；與該主監控單元外接的充電模塊也可靈活擴展，充電模塊最多可控制32臺。本實用新型相比現有技術具有以下優點采用高性能AVR單片機，集中結構方式， 占用空間少、易于組屏，電器性能及抗電磁干擾性能優越；本實用新型直流電源監控系統在運行時，主要完成數據的采集與處理，當數據異常時能及時給出告警信息，并做出相應的控制，同時通過RS232/RS485總線遠傳到后臺(如電力自動化系統)，并接受后臺發來的控制命令-一手動輸入的各種操作命令，如設定警限、控制模塊開關機、手動均浮充轉換；采用觸摸屏可以實現所有的數據的顯示和參數設置。
圖1為本實用新型直流電源監控系統的結構框圖。圖2為本實用新型直流電源監控系統的主程序流程圖。圖3為圖1中直流檢測單元的電路圖。圖4為圖1中交流檢測單元的電路圖。圖5為圖1中開關量檢測單元的輸出電路圖。圖6為圖1中開關量檢測單元的輸入電路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型直流電源監控系統進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型直流電源監控系統包括主監控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元、觸摸屏以及上位機。主監控單元的供電電源包括交、直流兩種，這兩種電源均采用開關電源。其中主監控單元采用AVR單片機為核心，系統包括四路通訊接口，一路通過RS232 總線用于主監控單元與人機界面通訊(RS232通訊接口)，一路通過RS485總線用于主監控單元與系統內部各個組成單元(電池巡檢單元、絕緣檢測單元、開關量檢測單元)之間的通訊(RS485接口)，一路通過RS232總線用于主監控單元與觸摸屏的通訊(RS232接口)，另一路通過RS485或RS232總線用于主監控單元與外部監控一上位機之間的通訊，并支持MK、 CDT、M0DBUS-RTU等通訊規約。主監控系統的主程序工作流程如圖2，首先是單片機端口初始化、變量初始化、定時器初始化、AD轉換器初始化、串口初始化、DSU887時鐘芯片初始化、TL16C552初始化，然后判斷均浮充電壓是否低于規定的85%，如果是轉換為均充模式，如果不是繼續浮充。下一步到達whileO函數進行循環執行調用EEPROM檢查函數、調用ADO函數、調用發送命令函數、設備是否啟動，如啟動執行調用報警檢測函數否則執行調用開關量輸入更新函數、調用模式更新函數、調用繼電器更新函數、內部通訊函數、觸摸屏通訊函數、外部通訊函數。結合圖3和圖4，直流檢測單元和交流檢測單元中的交直流模擬量A/D采集電路均由數據采集和測量采集兩部分組成。其中，數據采集部分為可靠性高的10位精度的A/D轉換器，最新技術的A/D轉換芯片內部包含了采樣保持及同步電路，具有轉換速度快、采樣偏差小、超小功耗及穩定性好等特點，采樣回路無可調整元件，不需要再現場作調整，具備高度的可靠性。結合圖5和圖6，開關量檢測單元設置了 8路輸入的開關量，提供專用的5V電源提供輸入電平；輸出部分提供12V電源，其中繼電器1和2采用反邏輯，來實現雙電源切換功能，繼電器3為放電標志指示，繼電器8為綜合報警指示。絕緣檢測單元購自深圳瑞宏達，電池巡檢單元為南京國臣“GC-DCXJ”。[0022]主監控單元的供電電源的供電回路采用開關電源模塊，在85-265V寬范圍內外接交、直流電源，以滿足不同使用場合的要求，并通過反饋控制保持其穩定，并給后面的智能控制單元提供+12V和兩路+5V工作電元。本實用新型直流電源監控系統可檢測如下信號1、兩路交流電壓(包括三相380V主入電源和三相380V備入電源)，通過交流檢測單元進行檢測，可自動進行切換；并可對欠壓，過壓以及缺相發出報警；具體工作原理如圖 4，首先三項輸入通過差分比例運放得到差分比例的輸出電壓如UA-UB=UAB;UAB通過后端的精密整流電路進行交流變直流，然后通過一個運放做的跟隨器輸出到單片機的AD轉換輸入口。通過AD轉換的結果和預先存儲在內部的欠壓電壓值和過壓報警值及缺相進行比較，然后判定是否輸出報警信息。2、兩路直流電壓(包括電池電壓和控母電壓)，通過直流檢測單元進行檢測，可對欠壓和過壓發出報警，同時可對兩路直流電流(充電電流和控母電流)進行檢測；具體工作原理如圖3，此為差分比例運放電路，比例A=(R50+R51+R52)/R58;比例輸出后在通過一個運放跟隨器輸出到單片機的AD輸入口。通過AD轉換的結果和預先存儲在內部的欠壓電壓值和過壓報警值進行比較，然后判定是否輸出報警信息！3、8路開關量輸入，用于輸入或饋出開關狀態檢測；具體工作原理如圖6 (僅為8 路中的1路)，通過單片機給信號到OUT來控制繼電器輸出，使常開變常閉即COM從和NC連接改為和NO連接。4、8路繼電器輸出，用于系統控制和報警輸；具體工作原理如圖5 (僅為8路中的 1路)，通過單片機給高電平到IN4來控制光耦導通，即VCC導通到14。5、1路溫度信號(精度0. 1°C，用于充電電壓的自動溫度調整)，另可選加電池組溫度檢測，用于電池組溫度高報警。當模塊有故障時，系統發出報警信號，并重新均分充電模塊負載；可本地或遠端控制整流模塊的開/關機、自動控制電池充電均浮充轉換；可本地或遠端連續設置整流模塊的輸出電壓；分別通過直流檢測單元和絕緣檢測單元監測各直流饋電輸出的電壓、電流，各饋電輸出開關狀態、絕緣狀態，當發生異常情況時發出報警；監測電池電壓及充放電電流; 當市電中斷由蓄電池維持向負載供電時，如果電池電壓降至低壓告警值，系統發出報警；當市電恢復后監控系統可對電池進行自動均衡充電管理。
權利要求1.一種直流電源監控系統，其特征在于包括主監控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、絕緣檢測單元、電池巡檢單元以及上位機；所述交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機分別與主監控單元相連。
2.根據權利要求1所述的直流電源監控系統，其特征在于所述主監控單元采用AVR 單片機為核心。
3.根據權利要求1所述的直流電源監控系統，其特征在于所述主監控單元分別通過 RS485總線與開關量檢測單元、電池巡檢單元和絕緣檢測單元通訊相連；所述主監控單元通過RS232總線或RS485總線與上位機通訊相連。
4.根據權利要求1所述的直流電源監控系統，其特征在于所述主監控單元的供電電源包括交、直流兩種，兩種均采用開關電源。
5.根據權利要求1所述的直流電源監控系統，其特征在于所述直流檢測單元包括 CPU、存儲器、交直流模擬量A/D采集電路、數字量光耦隔離采集電路、繼電器開關量輸出控制電路、模擬量輸出控制電路和通訊接口 ；所述直流檢測單元通過通訊接口與主監控單元通訊相連。
6.根據權利要求1所述的直流電源監控系統，其特征在于所述直流電源監控系統還包括觸摸屏；所述觸摸屏通過RS232總線與主監控單元通訊相連。
專利摘要本實用新型公開了一種直流電源監控系統，包括主監控單元、交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機；所述主監控單元采用AVR單片機為核心；所述主監控單元的供電電源包括交、直流兩種；所述主監控單元分別與交流檢測單元、直流檢測單元、開關量檢測單元、電池巡檢單元、絕緣檢測單元以及上位機通訊相連。本實用新型直流電源監控系統可靠性高、技術指標優越、易于實現集中控制。
文檔編號G05B19/418GK202210231SQ20112029505
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者陳文波 申請人:南京國臣信息自動化技術有限公司