一種有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置的制作方法

本實用新型涉及有源配電網智能終端監測領域，具體涉及一種有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置。

背景技術：

有源配電網智能終端設備中的蓄電池作為后備電源，在停電的時候承擔著給智能終端和操作開關供電等作用。為了電網的可靠性，必須通過配設相應的裝置對有源配電網智能終端的蓄電池狀態進行監測。

傳統的用于對有源配電網智能終端蓄電池進行監測的裝置有兩類：其一，壓/頻轉換類裝置：其通過將電壓信號利用壓頻轉換芯片轉換成頻率信號，頻率信號通過高速光耦隔離傳給CPU采樣；此類裝置缺點是因電壓轉換成頻率的精度受限，造成采樣精度較低，同時由于對頻率信號不停的計數占用CPU資源較多，成本較高。其二，采用前端CPU進行AD采樣，通過隔離通訊串口將采樣信號傳輸給主CPU；此類裝置不足之處在于，前端采樣CPU易受到干擾，在增加大量保護電路的基礎上也難于滿足快瞬抗干擾、浪涌抗干擾等EMC試驗要求，同時由于采樣CPU與主CPU進行串行通訊，占用了主CPU的1路串行接口，給本來就需要多路串口的有源配電網智能終端造成硬件資源配置困難，同時也會造成外圍電路成本較高。

技術實現要素：

本實用新型的目的是：針對背景技術所提問題，提供一種結構簡單、成本較低、采用變壓器作為信號傳輸隔離實現載體、借用被監測的蓄電池電源作為信號傳輸的同步信號激勵源、通過在輸入信號端和變壓器副邊增加保護電路以達到浪涌和快速瞬變試驗抗干擾要求且使用時監測精度較高的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，包括信號采樣處理模塊，上述的信號采樣處理模塊設有第一、第二采樣信號輸入端；其結構特點是：還包括信號輸入保護模塊、信號隔離傳輸模塊和信號輸出保護模塊；

上述的信號輸入保護模塊設有第一和第二信號輸入端、第一和第二信號輸出端以及大地端；信號隔離傳輸模塊設有第一、第二信號輸入端和第一、第二信號輸出端；信號輸出保護模塊設有第一、第二信號輸入端和第一、第二采樣信號輸出端；

信號隔離傳輸模塊的第一和第二信號輸入端分別與信號輸入保護模塊的第一和第二信號輸出端對應電連接；信號輸出保護模塊的第一和第二信號輸入端分別與信號隔離傳輸模塊的第一和第二信號輸出端對應電連接；信號采樣處理模塊的第一和第二采樣信號輸入端分別與信號輸出保護模塊的第一和第二采樣信號輸出端對應電連接；使用時，信號輸入保護模塊的第一和第二信號輸入端與被監測的蓄電池的正極和負極對應電連接；信號輸入保護模塊的大地端接大地。

進一步的方案是：上述的信號隔離傳輸模塊包括電阻R1至R6共6只電阻、三極管Q1至Q4共4只三極管以及變壓器T；變壓器T設有第一原邊繞組、第二原邊繞組、第一副邊繞組和第二副邊繞組；變壓器T的第一原邊繞組設有第一端部接線端N1、第二端部接線端N2和中間接線端N3；變壓器T的第二原邊繞組設有第一端部接線端N4、第二端部接線端N5和中間接線端N6；變壓器T的第一副邊繞組設有第一端部接線端S1、第二端部接線端S2和中間接線端S3；變壓器T的第二副邊繞組設有第一端部接線端S4、第二端部接線端S5和中間接線端S6；電阻R3的一端與變壓器T的第一原邊繞組的中間接線端N3因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號隔離傳輸模塊的第一信號輸入端；電阻R4的一端、三極管Q1的射極以及三極管Q2的射極因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號隔離傳輸模塊的第二信號輸入端；電阻R3的另一端、電阻R4的另一端以及變壓器T的第二原邊繞組的中間接線端N6共線；三極管Q1的集電極與變壓器T的第一原邊繞組的第一端部接線端N1電連接；三極管Q1的基極串接電阻R1后與變壓器T的第二原邊繞組的第二端部接線端N5電連接；三極管Q2的集電極與變壓器T的第一原邊繞組的第二端部接線端N2電連接；三極管Q2的基極串接電阻R2后與變壓器T的第二原邊繞組的第一端部接線端N4電連接；三極管Q3的集電極與變壓器T的第一副邊繞組的第一端部接線端S1電連接；三極管Q4的集電極與變壓器T的第一副邊繞組的第二端部接線端S2電連接；變壓器T的第一副邊繞組的中間接線端S3即為上述的信號隔離傳輸模塊的第一信號輸出端；三極管Q3的基極串接電阻R5后與變壓器T的第二副邊繞組的第二端部接線端S5電連接；三極管Q4的基極串接電阻R6后與變壓器T的第二副邊繞組的第一端部接線端S4電連接；三極管Q3的射極、三極管Q4的射極以及變壓器T的第二副邊繞組的中間接線端S6因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號隔離傳輸模塊的第二信號輸出端。

進一步的方案是：上述的信號輸入保護模塊包括保險絲F1、壓敏電阻RV1、電感L1、TVS瞬態抑制二極管D1、電容CF1、電容C1以及電容C2；保險絲F1的一端即為上述的信號輸入保護模塊的第一信號輸入端；保險絲F1的另一端、壓敏電阻RV1的一端以及電感L1的一端共線；電感L1的另一端、電容C1的一端、TVS瞬態抑制二極管D1的一端以及電容C2的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號輸入保護模塊的第一信號輸出端；壓敏電阻RV1的另一端、電容CF1的一端、電容C1的另一端、TVS瞬態抑制二極管D1的另一端以及電容C2的另一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號輸入保護模塊的第二信號輸出端，同時也為上述的信號輸入保護模塊的第二信號輸入端；電容CF1的另一端即為上述的信號輸入保護模塊的大地端。

進一步的方案是：上述的信號輸出保護模塊包括TVS瞬態抑制二極管D2和電阻R7；TVS瞬態抑制二極管D2的一端與電阻R7的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為上述的信號輸出保護模塊的第一信號輸入端；電阻R7的另一端即為上述的信號輸出保護模塊的第一采樣信號輸出端；TVS瞬態抑制二極管D2的另一端即為上述的信號輸出保護模塊的第二信號輸入端，同時也為上述的信號輸出保護模塊的第二采樣信號輸出端。

本實用新型具有積極的效果：（1）本實用新型的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，其通過采用變壓器進行信號轉換以實現對蓄電池電壓狀態的監測，較之于現有技術中采用直接AD采樣信號再隔離傳輸的裝置，本實用新型的電路結構更為簡單；同時由于變壓器的變比為穩定的參數，從而能夠保證采樣信號的線性度，較之于現有技術中采用壓/頻轉換方案的裝置具有更好的精度，且能夠節約一個輸出端的降壓電路；（2）本實用新型的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，其通過直接利用被監測的蓄電池的電壓作為自激勵信號控制電路的震蕩傳輸，能夠節約一個隔離電源模塊；（3）本實用新型的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，不需要CPU不斷的中斷計數和占用CPU通信口，較之于現有技術中的裝置，本實用新型能夠有效節省CPU處理器的占用率，減少CPU的硬件資源需求，使其性價比更高。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結構示意框圖；

圖2為圖1中除信號采樣處理模塊以外其他3個模塊的電原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

（實施例1）

見圖1，本實施例的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，其主要由信號輸入保護模塊、信號隔離傳輸模塊、信號輸出保護模塊和信號采樣處理模塊組成。

信號輸入保護模塊設有第一和第二信號輸入端、第一和第二信號輸出端以及大地端；信號隔離傳輸模塊設有第一、第二信號輸入端和第一、第二信號輸出端；信號輸出保護模塊設有第一、第二信號輸入端和第一、第二采樣信號輸出端；信號采樣處理模塊設有第一、第二采樣信號輸入端。

信號隔離傳輸模塊的第一和第二信號輸入端分別與信號輸入保護模塊的第一和第二信號輸出端對應電連接；信號輸出保護模塊的第一和第二信號輸入端分別與信號隔離傳輸模塊的第一和第二信號輸出端對應電連接；信號采樣處理模塊的第一和第二采樣信號輸入端分別與信號輸出保護模塊的第一和第二采樣信號輸出端對應電連接；使用時，信號輸入保護模塊的第一和第二信號輸入端與被監測的蓄電池的正極和負極對應電連接；信號輸入保護模塊的大地端接大地。

見圖2，信號輸入保護模塊主要由保險絲F1、壓敏電阻RV1、電感L1、TVS瞬態抑制二極管D1、電容CF1、電容C1以及電容C2組成。保險絲F1的一端即為前述的信號輸入保護模塊的第一信號輸入端，其使用時與被監測的蓄電池的正極BAT+電連接；保險絲F1的另一端、壓敏電阻RV1的一端以及電感L1的一端共線；電感L1的另一端、電容C1的一端、TVS瞬態抑制二極管D1的一端以及電容C2的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號輸入保護模塊的第一信號輸出端；壓敏電阻RV1的另一端、電容CF1的一端、電容C1的另一端、TVS瞬態抑制二極管D1的另一端以及電容C2的另一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號輸入保護模塊的第二信號輸出端，同時也為前述的信號輸入保護模塊的第二信號輸入端，其使用時與被監測的蓄電池的負極BAT-電連接；電容CF1的另一端即為前述的信號輸入保護模塊的大地端，其使用時接大地。

信號隔離傳輸模塊主要由電阻R1至R6共6只電阻、三極管Q1至Q4共4只三極管以及變壓器T組成；變壓器T設有第一原邊繞組、第二原邊繞組、第一副邊繞組和第二副邊繞組；變壓器T的第一原邊繞組設有第一端部接線端N1、第二端部接線端N2和中間接線端N3；變壓器T的第二原邊繞組設有第一端部接線端N4、第二端部接線端N5和中間接線端N6；變壓器T的第一副邊繞組設有第一端部接線端S1、第二端部接線端S2和中間接線端S3；變壓器T的第二副邊繞組設有第一端部接線端S4、第二端部接線端S5和中間接線端S6。電阻R3的一端與變壓器T的第一原邊繞組的中間接線端N3因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號隔離傳輸模塊的第一信號輸入端；電阻R4的一端、三極管Q1的射極以及三極管Q2的射極因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號隔離傳輸模塊的第二信號輸入端；電阻R3的另一端、電阻R4的另一端以及變壓器T的第二原邊繞組的中間接線端N6共線；三極管Q1的集電極與變壓器T的第一原邊繞組的第一端部接線端N1電連接；三極管Q1的基極串接電阻R1后與變壓器T的第二原邊繞組的第二端部接線端N5電連接；三極管Q2的集電極與變壓器T的第一原邊繞組的第二端部接線端N2電連接；三極管Q2的基極串接電阻R2后與變壓器T的第二原邊繞組的第一端部接線端N4電連接；三極管Q3的集電極與變壓器T的第一副邊繞組的第一端部接線端S1電連接；三極管Q4的集電極與變壓器T的第一副邊繞組的第二端部接線端S2電連接；變壓器T的第一副邊繞組的中間接線端S3即為前述的信號隔離傳輸模塊的第一信號輸出端；三極管Q3的基極串接電阻R5后與變壓器T的第二副邊繞組的第二端部接線端S5電連接；三極管Q4的基極串接電阻R6后與變壓器T的第二副邊繞組的第一端部接線端S4電連接；三極管Q3的射極、三極管Q4的射極以及變壓器T的第二副邊繞組的中間接線端S6因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號隔離傳輸模塊的第二信號輸出端。

信號輸出保護模塊主要由TVS瞬態抑制二極管D2和電阻R7組成；TVS瞬態抑制二極管D2的一端與電阻R7的一端因共線而形成一個公共接點，該公共接點即為前述的信號輸出保護模塊的第一信號輸入端；電阻R7的另一端即為前述的信號輸出保護模塊的第一采樣信號輸出端；TVS瞬態抑制二極管D2的另一端即為前述的信號輸出保護模塊的第二信號輸入端，同時也為前述的信號輸出保護模塊的第二采樣信號輸出端。

本實施例的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，其在使用時，將信號輸入保護模塊的第一和第二信號輸入端分別與被監測的蓄電池的正極BAT+和負極BAT-電連接；信號輸入保護模塊具有3級防護功能，其第一級由保險絲F1和壓敏電阻RV1組成，保險絲F1主要保護后級短路，因為若被監測的蓄電池后級短路是比較危險的狀態；壓敏電阻RV1對雷擊浪涌信號進行一級過濾；第二級由電感L1和C1組成的低通濾波電路，進一步過濾高頻信號；第三級由TVS瞬態抑制二極管D1構成，對浪涌差模干擾信號進一步過濾和鉗壓；同時電容CF1對共模信號過濾到大地。

信號隔離傳輸模塊將信號輸入保護模塊發送的電壓信號經過三極管Q1和三極管Q2的交替將電壓信號調制成方波，經過變壓器T耦合傳輸，變壓器副邊的方波信號經過三極管Q3和三極管Q4在同步信號的控制下完成整流，最后調制成直流信號發送給信號輸出保護模塊。

信號輸出保護模塊的TVS瞬態抑制二極管D2用于抑制耦合的高電壓，電阻R7用于限流，信號隔離傳輸模塊發送的采樣信號經信號輸出保護模塊后，最后發送給信號采樣處理模塊進行采樣和處理并輸出相應的監測結果，從而實現對有源配電網智能終端蓄電池的狀態監測。

從前述可知，本實施例的有源配電網智能終端蓄電池隔離監測裝置，其通過采用變壓器T進行信號轉換以實現對蓄電池電壓狀態的監測，其較之于現有技術中采用直接AD采樣信號再隔離傳輸的裝置，電路結構更為簡單；同時由于變壓器的變比為穩定的參數，從而能夠保證采樣信號的線性度，較之于現有技術中采用壓/頻轉換方案的裝置具有更好的精度，且能夠節約一個輸出端的降壓電路；其通過直接利用被監測的蓄電池的電壓作為自激勵信號控制電路的震蕩傳輸，能夠節約一個隔離電源模塊；同時，其較之于現有技術中的裝置，不需要CPU不斷的中斷計數和占用CPU通信口，能夠有效節省CPU處理器的占用率，減少CPU的硬件資源需求，使其性價比更高。

以上實施例是對本實用新型的具體實施方式的說明，而非對本實用新型的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本實用新型的專利保護范圍。