專利名稱：一種遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力系統(tǒng)變電站直流系統(tǒng)蓄電池核對性容量測試裝置，尤其涉及 一種遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置。
技術(shù)背景目前變電站數(shù)字化程度越來越高，且國內(nèi)絕大多數(shù)變電站已實現(xiàn)無人值守，直流 電源系統(tǒng)直接為站內(nèi)自動化裝置提供基礎(chǔ)的源動力，蓄電池又是整個直流電源系統(tǒng)的最后 一道安全屏障，一旦出現(xiàn)問題，隨之而來的便是保護(hù)失靈、開關(guān)拒動、通道中斷…后果不堪 設(shè)想。近年來因蓄電池問題導(dǎo)致的重大電力事故時有發(fā)生，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。由于蓄電 池內(nèi)在性能的復(fù)雜性及不可見性，蓄電池歷來都是電源維護(hù)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(jìn)行全面定性、定量的測試和維護(hù)。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(shù)據(jù)實 時性差，而且無法實現(xiàn)恒流放電；隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了智能放電負(fù)載，恒流放電，實現(xiàn)了 放電過程的自動控制，使核對性放電試驗前進(jìn)了一大步；但其必須現(xiàn)場操作，隨著電力系統(tǒng) 的快速發(fā)展，變電站數(shù)量的增多，在有限人力物力的條件下很難利用智能負(fù)載按照規(guī)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(jìn)行放電容 量試驗，甚至不做放電試驗，這就給電力系統(tǒng)的安全運行埋下巨大隱患
實用新型內(nèi)容
本實用新型用于提供一種遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置。一種遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中包括上位管理機(jī)、智能放電負(fù)載，智 能放電負(fù)載的檢測端正、負(fù)極用于分別對應(yīng)連接待測蓄電池的正、負(fù)極，上位管理機(jī)通過網(wǎng) 絡(luò)連接所述智能放電負(fù)載的通訊端口。所述的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的智能放電負(fù)載包括數(shù)據(jù)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(qū)動單元、功率開關(guān)單元、電 阻單元，所述通訊單元的處理器連接端連接所述數(shù)據(jù)處理器的通訊端口，所述通訊單元的 網(wǎng)絡(luò)連接端口用于連接網(wǎng)絡(luò)，所述電壓信號采集單元信號輸入端的正、負(fù)極用于分別對應(yīng) 連接在待測蓄電池的正、負(fù)極上，所述電壓信號采集單元的信號輸出端連接所述數(shù)據(jù)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(guān)單元串聯(lián)構(gòu)成的電流采 樣回路用于連接在待測蓄電池的正、負(fù)極之間，數(shù)據(jù)處理器的恒流控制信號輸出端通過功 率驅(qū)動單元連接所述功率開關(guān)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(shù) 據(jù)處理器的電流采樣信號輸入端。所述的遠(yuǎn)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(guān)單元的第一端，所述功率開關(guān)單元的第二端用于連 接待測蓄電池的負(fù)極，所述數(shù)據(jù)處理器的恒流控制信號輸出端通過功率驅(qū)動單元連接所述功率開關(guān)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(diào)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(shù) 據(jù)處理器的電壓采樣信號輸入端。所述的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述的功率驅(qū)動單元包括功率驅(qū) 動器、光電耦合器，所述的功率開關(guān)單元包括IGBT功率開關(guān)管，其中，功率驅(qū)動器的輸入端 連接所述數(shù)據(jù)處理器的PWM脈寬調(diào)制的恒流控制信號輸出端，功率驅(qū)動器的輸出端連接所 述光電耦合器中發(fā)光二極管的負(fù)極連接端，光電耦合器中發(fā)光二極管的正極連接電源，光 電耦合器中光敏開關(guān)管的輸入端接電源，光電耦合器中光敏開關(guān)管的輸出端連接所述IGBT 功率開關(guān)管的G極，所述IGBT功率開關(guān)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(guān)管的E極用于連接所述待測蓄電池的負(fù)極。所述的遠(yuǎn)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(yuǎn)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(fù) 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(diào)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(shù)據(jù)處理器的電 壓采樣信號輸入端。所述的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中所述上位管理機(jī)通過以太網(wǎng)連接 所述智能放電負(fù)載的通訊端口。本實用新型采用上述的技術(shù)方案將達(dá)到如下的技術(shù)效果本實用新型的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，由上位管理機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)向智能放 電負(fù)載下發(fā)放電試驗遙控指令，智能放電負(fù)載通過網(wǎng)絡(luò)上傳遙測數(shù)據(jù)給上位管理機(jī)，無需 現(xiàn)場操作，避免了往返現(xiàn)場的勞頓，節(jié)省了大量的人力、物力，提高了工作效率，對遠(yuǎn)程待測 蓄電池的放電過程實現(xiàn)自動控制、實時采集數(shù)據(jù)，對待測蓄電池進(jìn)行全面定性、定量的測試 和維護(hù)，符合了目前電力系統(tǒng)無人值守變電站數(shù)量增多的發(fā)展趨勢，進(jìn)一步地，本實用新型 的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置對待測蓄電池實現(xiàn)恒流放電，進(jìn)一步提高了遙測數(shù)據(jù)的 精確度。

圖1為本實用新型遠(yuǎn)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(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置的一種電路原理圖。
具體實施方式
一種遠(yuǎn)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(jī)、智能放電負(fù) 載，智能放電負(fù)載的檢測端正、負(fù)極用于分別對應(yīng)連接待測蓄電池的正、負(fù)極，上位管理機(jī) 通過以太網(wǎng)連接所述智能放電負(fù)載的通訊端口。圖2為遠(yuǎn)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(fù)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(qū)動單元、 IGBT功率開關(guān)管G1、PTC陶瓷電阻Rpl，微處理器U1采用LM3S6938單片機(jī)，是德州儀器(TI) 公司提供的首款基于ARM Cortex -M3的32位控制器，256K的片內(nèi)FLASH，64K片內(nèi)SRAM， 一個8通道的10位的A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部集成10/100以太網(wǎng)媒體訪問控制(MAC)以及物理 層(PHY)，符合IEEE 802. 3-2002規(guī)范，其優(yōu)點在于它兼容了第三方TCP/IP協(xié)議棧，可實現(xiàn) 單芯片的以太網(wǎng)終端節(jié)點功能；通訊單元中采用RJ-45以太網(wǎng)接口電路，其采用網(wǎng)絡(luò)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TBI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WP1、第一運算放大器AMP1，電壓互感器WP1采 用電磁調(diào)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(qū)動單元包括功率驅(qū)動器U3、光電耦合器TL1，功率驅(qū)動器U3采用達(dá)林頓管 MC1413，來提高驅(qū)動能力；光電耦合TL1采用型號為TLP521-1，隔離強(qiáng)弱電。 IGBT功率開關(guān)管G1采用仙童公司的型號為25附20的IGBT功率開關(guān)管，25A、 1200V ；PTC陶瓷電阻RP1具有體積小、重量輕、功率大、無紅熱現(xiàn)象等優(yōu)點。待測蓄電池E1正極穿過電流傳感器TBI后，連接PTC陶瓷電阻Rpl的一端，PTC 陶瓷電阻RP1的另一端連接IGBT功率開關(guān)管G1的C極，IGBT功率開關(guān)管G1的E極接至 待測蓄電池E1的負(fù)極，構(gòu)成放電主回路；電流傳感器TBI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(diào)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U1的A/D輸入 端95腳；電壓傳感器WP1的一次輸入端并聯(lián)于待測蓄電池E1的正、負(fù)極，電壓傳感器WP1 二次信號輸出端Uz連接第一運算放大器AMP1的同相輸入端3腳，第一運算放大器AMP1的 反相輸入端2腳一路通過第一可調(diào)電位器W1連接第一運算放大器AMP1的輸出端，第一運 算放大器AMP1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AMP1的輸 出端1腳連接微處理器U1的A/D輸入端1腳，構(gòu)成電壓采樣回路。微處理器U1的25腳連接功率驅(qū)動器U3的輸入端1腳，功率驅(qū)動器U3的輸出端 與光電耦合器TL1的輸入端相連，光電耦合器TL1的輸出端連接IGBT功率開關(guān)管G1的G 極而構(gòu)成負(fù)載調(diào)節(jié)控制回路；微處理器U1的40、37、43、46腳分別連接RJ-45以太網(wǎng)接口電 路U2的RX+、RX-、TX+、TX-構(gòu)成通訊回路，通過以太網(wǎng)與上位管理機(jī)進(jìn)行通訊，接受遙控指 令，上傳遙測數(shù)據(jù)。如圖2所示，微處理器U1的所有GND、GNDA、GNDPHY接腳以及CM0D0和CM0D1接 地，微處理器U1的VDD、VDDA、VCCPHY接腳均連接3. 3V高電平，微處理器U1的LDO、VDD25 接2. 5V高電平；微處理器U1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U1的0SC0、0SC1之間接一個8M晶體振蕩器Ml。微處理器 U1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U1的XTALPPHY、XTALNPHY腳之間接一個25M晶振M2使微處理器U1正常工 作。電阻Rl、R2、R3、R4的一端及RJ-45以太網(wǎng)接口電路U2的TXCT、RXCT腳共同與3. 3V電源相連接，電阻R1另一端與微處理器U1的37腳(RXIN腳)、RJ-45以太網(wǎng)接口電路U2 的RX-腳相連，電阻R2另一端與微處理器U1的40腳(RXIP腳)、RJ_45以太網(wǎng)接口電路U2 的RX+腳相連，電阻R3另一端與微處理器U1的46腳(TX0N腳)、RJ_45以太網(wǎng)接口電路U2 的TX-腳相連，電阻R4另一端與微處理器U1的43腳(TX0P腳)、RJ_45以太網(wǎng)接口電路U2 的TX+腳相連，RJ-45以太網(wǎng)接口電路U2的GND腳接地；電阻Rl、R2、R3、R4及RJ-45以太 網(wǎng)接口電路U2組成以太網(wǎng)接口電路，用于連接在以太網(wǎng)上。微處理器U1的RST腳與電阻 R11的一端及電容C1的一端相連接，電阻R11的另一端接3. 3V電源，電容C1的另一端接 地，用于完成上電復(fù)位功能。微處理器U1的PC4腳與功率驅(qū)動器U3的1腳(IN腳)相連， 功率驅(qū)動器U3的9腳(COM腳)與12V電源連接，功率驅(qū)動器U3的16腳(OUT腳)與光電 耦合器TL1的2腳相連，光電耦合器TL1的1腳連接12V電源，光電耦合器TL1的4腳與另 一經(jīng)隔離的+12電源連接，光電耦合器TL1的3腳與電阻R5的一端及IGBT功率開關(guān)管G1 的G極相連，電阻R5的另一端接地，IGBT功率開關(guān)管G1的E極與待測蓄電池E1的負(fù)極連 接，IGBT功率開關(guān)管G1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TBI后與待測蓄電池E1正極連接，PTC陶瓷電阻Rpl、IGBT功率開關(guān)管G1、光 電耦合器TL1、功率驅(qū)動器U3、電阻R5、電阻R6 —起構(gòu)成主放電回路及其控制電路。電壓 互感器WP1 —次輸入端U+腳與待測蓄電池E1正極連接，電壓互感器WP1 —次輸入端U-腳 與待測蓄電池E1負(fù)極連接，電壓傳感器WP1 二次輸出端的+E腳接12V電源、GND腳接地， 電壓傳感器WP1 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AMP1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AMP1的反相輸入端2腳及電位器W1的第一定接點相連，電位器W1的第二定接點、滑動 點與第一運算放大器AMP1的輸出端1腳及微處理器U1的1腳ADC0腳相連接，電壓傳感器 WP1、電阻R7、電阻R8、第一電位器W1及第一運算放大器AMP1 —起構(gòu)成電壓信號調(diào)理電路。 電流傳感器TBI穿心于待測蓄電池E1正極和PTC陶瓷電阻Rpl的一端連接線，電流傳感器 TBI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R10的一端， 電阻R10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U1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(gòu)成電流信 號調(diào)理電路。 智能放電負(fù)載中的微處理器U1通過通訊單元從以太網(wǎng)上接收上位管理機(jī)遙控放 電指令后，采用PWM脈寬調(diào)制方式，由微處理器U1的25腳通過功率驅(qū)動器U3來驅(qū)動光電 耦合器TL1，再由光電耦合器TL1推動IGBT功率開關(guān)管G1來控制PTC陶瓷電阻Rpl投切， 從而來調(diào)節(jié)待測蓄電池E1的放電電流，按照電力規(guī)程實現(xiàn)電流連續(xù)調(diào)節(jié)，恒流輸出；電壓 傳感器WP1、電流傳感器TBI分別把采集到的電壓、電流強(qiáng)電信號隔離轉(zhuǎn)變?yōu)? 5V弱電信 號對應(yīng)傳遞給第一、第二運算放大器AMP1、AMP2，經(jīng)放大處理后，分別傳遞給微處理器U1的 1腳、95腳，微處理器U1采集、計算、整理得到待測蓄電池的總電壓、放電電流等相關(guān)數(shù)據(jù)， 同時監(jiān)測上述數(shù)據(jù)的變化，直到有任一數(shù)據(jù)滿足電力規(guī)程規(guī)定的放電終止條件保護(hù)停機(jī)或 人為中止停機(jī)，并實時經(jīng)RJ-45以太網(wǎng)接口電路U2通過以太網(wǎng)向上位管理機(jī)上傳電池總電 壓、放電電流等遙測數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求一種遠(yuǎn)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(jī)、智能放電負(fù)載，智能放電負(fù)載的檢測端正、負(fù)極用于分別對應(yīng)連接待測蓄電池的正、負(fù)極，上位管理機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接所述智能放電負(fù)載的通訊端口。
2.如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)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(fù)載包括數(shù)據(jù)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(qū)動單元、 功率開關(guān)單元、電阻單元，所述通訊單元的處理器連接端連接所述數(shù)據(jù)處理器的通訊端口， 所述通訊單元的網(wǎng)絡(luò)連接端口用于連接網(wǎng)絡(luò)，所述電壓信號采集單元信號輸入端的正、負(fù) 極用于分別對應(yīng)連接在待測蓄電池的正、負(fù)極上，所述電壓信號采集單元的信號輸出端連 接所述數(shù)據(jù)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(guān)單元串 聯(lián)構(gòu)成的電流采樣回路用于連接在待測蓄電池的正、負(fù)極之間，數(shù)據(jù)處理器的恒流控制信 號輸出端通過功率驅(qū)動單元連接所述功率開關(guān)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(shù)據(jù)處理器的電流采樣信號輸入端。
3.如權(quán)利要求2所述的遠(yuǎn)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(guān)單元的第一端，所述功率開關(guān) 單元的第二端用于連接待測蓄電池的負(fù)極，所述數(shù)據(jù)處理器的恒流控制信號輸出端通過功 率驅(qū)動單元連接所述功率開關(guān)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(diào)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(shù)據(jù)處理器的電壓采樣信號輸入端。
4.如權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其特征在于所述的功率驅(qū) 動單元包括功率驅(qū)動器、光電耦合器，所述的功率開關(guān)單元包括IGBT功率管，其中，功率驅(qū) 動器的輸入端連接所述數(shù)據(jù)處理器的PWM脈寬調(diào)制的恒流控制信號輸出端，功率驅(qū)動器的 輸出端連接所述光電耦合器中發(fā)光二極管的負(fù)極連接端，光電耦合器中發(fā)光二極管的正極 連接電源，光電耦合器中光敏開關(guān)管的輸入端接電源，光電耦合器中光敏開關(guān)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(fù)極。
5.如權(quán)利要求4所述的遠(yuǎn)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(quán)利要求1至5任一項所述的遠(yuǎn)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(fù)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(diào)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(shù)據(jù)處理器的電壓采樣信號輸入端。
7.如權(quán)利要求6所述的遠(yuǎn)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(jī)通過以太網(wǎng)連接所述智能放電負(fù)載的通訊端口。
專利摘要一種遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置，其中包括上位管理機(jī)、智能放電負(fù)載，智能放電負(fù)載的檢測端正、負(fù)極用于分別對應(yīng)連接待測蓄電池的正、負(fù)極，上位管理機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)連接所述智能放電負(fù)載的通訊端口。由上位管理機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)向智能放電負(fù)載下發(fā)放電試驗遙控指令，智能放電負(fù)載通過網(wǎng)絡(luò)上傳遙測數(shù)據(jù)給上位管理機(jī)，無需現(xiàn)場操作，節(jié)省了人力、物力，提高了工作效率，對遠(yuǎn)程待測蓄電池的放電過程實現(xiàn)自動控制、實時采集數(shù)據(jù)，對待測蓄電池進(jìn)行全面定性、定量的測試和維護(hù)，符合了目前電力系統(tǒng)無人值守變電站數(shù)量增多的發(fā)展趨勢，進(jìn)一步地，本實用新型的遠(yuǎn)程蓄電池核對性放電試驗裝置對待測蓄電池實現(xiàn)恒流放電，進(jìn)一步提高了遙測數(shù)據(jù)的精確度。
文檔編號G01R31/36GK201637835SQ201020144899
公開日2010年11月17日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者余曉鵬, 石光, 趙軍, 韓偉, 馬延強(qiáng) 申請人:河南電力試驗研究院;河北創(chuàng)科電子科技有限公司