CN101408594A - 一种适用于直流电源纹波系数监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于直流电源纹波系数监测装置，本装置包括直流电源，电压采集模块，纹波采集模块，电池电压采集模块，A/D采样模块，信号处理控制单元，液晶显示模块，电池欠压报警模块，RS232通信，电池供电模块。直流电源成套装置制造厂出厂产品普遍具有技术性能指标高的特点，但大部分直流电源成套装置都没有考虑纹波系数的运行监测要求，新投运的直流电源其纹波含量经过长期运行后其纹波系数和数值参数一定会发生变化，本发明能全自动测量能直流读取被测直流电源的直流电压，纹波电压值，纹波系数等各项指标，充分的保证了电网的安全运行，减少了事故发生率。

Description

一种适用于直流电源纹波系数监测装置

本发明的应用领域

本发明涉及一种适用于实时准确地对变电站直流电源纹波含量和纹波系数做全程监测的测量仪器。

本发明的技术背景

随着电力电子技术及微机技术水平的不断提高，国内的变电站现场都大量的安装了新型的直流电源，新型的直流电源就是采用阀控式电池和高频电源的充电机的技术结合，其性能稳定得到了进一步的应用。微机型的继电保护装置在变电技术中大量使用。由于微机对其工作电源有很高的技术要求，特别是对电源纹波的要求更加苛刻，因此变电站对直流电源的各种技术指标和可行性提出了更高的要求。目前直流电源成套装置制造厂出厂产品普遍具有技术性能指标高的特点，但大部分直流电源成套装置都没有考虑纹波系数的运行监测要求，新投运的直流电源其纹波含量经过长期运行后其纹波系数和数值参数一定会发生变化，对于了解实时的直流电源纹波就显得十分有必要，解决直流电源实际运行中留下的安全隐患。

新型阀控式铅酸电池由于其结构原理、生产工艺与开口电池相比都有较大的变化；小体积、贫液式对充电机和其应用环境都提出了新的要求，如蓄电池要求在+25℃的环境下，充电机的纹波系数≤0.5％等参数。为了提高变电站和电网的安全运行，就对直流电源的纹波系数进行监测提出了明确的规定，特别是对其供电质量有较高的要求。

目前为止，直流电源的纹波监测装置存在以下几个问题：

1、设备笨重，不能便携，不易在各变电站之间现场使用，仅采用直流电源生产厂家使用。

2、大多采用示波器，波形记录仪等使用不方便。

3、测量出的交流纹波电压值后，其纹波系数还要采用人工计算方法进行，没有直接读出纹波系数的仪器。

4、采用多种设备合成，现场测量要采用电源供电，容易造成直交直流串接，安全性差。

本发明的发明内容

本发明的目的

本发明的目的是在于为变电站直流电源现场提供一种能方便测试纹波系数的的专用工具，也可以使用于需要测量直流电源纹波系数的地方测量。

本发明技术方案

为了达到上述目的，本发明是这样实现的：一种适用于直流电源纹波系数监测装置包括：1、直流电源，2、电压采集模块，3、纹波采集模块，4、电池电压采集模块，5、A/D采样模块，6、信号处理控制单元，7、液晶显示模块，8、电池欠压报警模块，9、RS232通信，10、电池供电模块。直流电源1的I输出端通过一个电压采集模块2接到A/D采样模块5的I输入端；直流电源1的II输出端通过一个纹波采集模块3接到A/D采样模块5的II输入端；电池供电模块10的II输出端通过一个电池电压采集模块4接到A/D采样模块5的III输入端；A/D采样模块5的输出端接到信号处理控制单元6的输入端；信号处理控制单元6的I输出端接液晶显示模块7，信号处理控制单元6的II输出端接电池欠压报警模块8，信号处理控制单元6的III输出端接RS232通信9；电池供电模块10的I输入端对装置中的用电模块供电。

本发明与现有技术中采用的测量设备相比具有以下的优点：

1、使用安全可靠，不需要带任何防护装置。

本装置使用时不需要交流电源供电，不会产生任何不良后果。它不会造成任何的人身事故问题，不会对人身安全造成伤害，不会造成交直流串接现象，使用安全。

2、整个装置重量小于1kg，可以携带到任何现场使用。

本测试仪器结构简单、整体重量小于0.5kg，是一种便携式的仪器，一个人就可随时移动，可以在任何现场更换，解决了以前监测时设备繁重，接线复杂而造成的使用不便。

3、本仪器测试适应于不同品牌，进口和国产的都可以使用，也适用于不同类型的充电机。

4、本仪器能全自动测量能直流读取被测直流电源的直流电压，纹波电压值，纹波系数等，并可以保存，测量时不需要人工干预。

本发明附图

为了更好的进一步说明，下面附图予以详细说明。

图1是本发明提供的装置总结构图

图2是本发明提供的电压采集模块原理图

本发明的具体实施

下面结合附图对本发明予以详细的说明：

图1是本装置总体结构图，主要包括：1、直流电源，2、电压采集模块，3、纹波采集模块，4、电池电压采集模块，5、A/D采样模块，6、信号处理控制单元，7、液晶显示模块，8、电池欠压报警模块，9、RS232通信，10、电池供电模块。直流电源1的I输出端通过一个电压采集模块2接到A/D采样模块5的I输入端；直流电源1的II输出端通过一个纹波采集模块3接到A/D采样模块5的II输入端；电池供电模块10的II输出端通过一个电池电压采集模块4接到A/D采样模块5的III输入端；A/D采样模块5的输出端接到信号处理控制单元6的输入端；信号处理控制单元6的I输出端接液晶显示模块7，信号处理控制单元6的II输出端接电池欠压报警模块8，信号处理控制单元6的III输出端接RS232通信9；电池供电模块10的I输入端对装置中的用电模块供电。A/D采样模块5采用芯片TCL1543，品牌TCL，厂家Texas Instruments，TLC1543是由TI公司开发的开关电容式AD转换器，10位精度、11通道、三种内建的自测模式、提供EOC(转换完成)信号等。该芯片与单片机的接口采用串行接口方式，引线很少，与单片机连接简单。信号处理控制单元6采用芯片AT89C52，厂家ATMEL公司。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM)，40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写串口。大致工作原理为：测量到的信号经电压采集模块2，纹波采集模块3，电池电压采集模块4进行采样处理，处理后的信号送人A/D采样模块5进行模数转换，模数转换完后的信号送人信号处理控制单元6进行处理，经过信号处理控制单元6处理的信号由I路输出到液晶显示模块7进行显示，由II路输出到电池欠压报警模块8进行欠压报警，由III路输出到RS232通信端口9与上位机进行通信。电池10对整个设备进行供电。

图2是本发明电压采集模块的原理图，主要包括电阻R1、R2、R3、R4、R5，二极管D8、D9、D11，电容C7，电位器VR2，运算放大器U4C等。电阻R1的一端接地，R2的一端和信号的正输入端VIN+相接，R3的一端和信号的负输入端VIN-相接，R1的另一端与R2的另一端相并接后分别和二极管D8的正端、D9的负端相并接到运算放大器U4C的正输入端(第10脚)；R3的另一端和D8的负端、D9的正端相并接到运算放大器U4C的负输入端(第9脚)；D9的正输入端并接电阻R4；电阻R4的另一端和运算放大器U4C的输出端相接；运算放大器U4C的输出端和电阻R5相接；电阻R5的另一端和稳压二极管D11的正端相接；稳压二极管D11的正端又和电容C7的相并接；电容C7的一端接电位器VR2的输入端；稳压二极管D11的负端、电容C7的另一端、电位器VR2的另一端和大地相并接地；其中二极管D8、D9采用IN4007二极管，运算放大器采用LM324，电位器采用3296系列1K电位器，电阻R1、R2、R3、R4、R5电阻值分别为10K、330K、330K、5K、1K的1/4瓦金属膜精密电阻，稳压二极管D11为1瓦5.1V，电容C7电容值为104pf的瓷片电容。电阻R2、R3为输入电阻，电阻R4为反馈电阻，电阻R5为输出电阻，SAPMU为信号输出端。大致工作原理为：测量到的信号经过输入电阻R2和R3后送到运算放大器U4C进行放大处理，运算放大器U4C对信号处理后经电阻R5输出，稳压二极管D11为保护元件，将高电压信号进行稳压处理，保证输出到A/D转换器的电压不高于5V。

Claims (1)

1. 一种直流电源纹波系数监测装置。本测试装置包括：1、直流电源，2、电压采集模块，3、纹波采集模块，4、电池电压采集模块，5、A/D采样模块，6、信号处理控制单元，7、液晶显示模块，8、电池欠压报警模块，9、RS232通信，10、电池供电模块。

   其电路连接为：直流电源1的I输出端通过一个电压采集模块2接到A/D采样模块5的I输入端；直流电源1的II输出端通过一个纹波采集模块3接到A/D采样模块5的II输入端；电池供电模块10的II输出端通过一个电池电压采集模块4接到A/D采样模块5的III输入端；A/D采样模块5的输出端接到信号处理控制单元6的输入端；信号处理控制单元6的I输出端接液晶显示模块7，信号处理控制单元6的II输出端接电池欠压报警模块8，信号处理控制单元6的III输出端接RS232通信9；电池供电模块10的I输入端对装置中的用电模块供电。

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