CN110412474A - 一种站内直流在线监测辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种站内直流在线监测辅助系统，包括：均衡活化单元，用于对蓄电池进行补偿充、放电，以实现蓄电池均衡活化；电池采集单元，用于检测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电压；监视报警单元，用于对所述蓄电池所位于的直流系统的运行状态进行检测，当检测到所述直流系统的运行状态异常时，输出告警信号；监控主机，所述监控主机与所述均衡活化单元、所述电池采集单元和所述监视报警单元相连，用于获取所述电池采集单元、监视报警单元的检测数据，向所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元下发控制指令，所述控制指令用于控制所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元的工作状态，实现了对电池设备有效的养护。

Description

一种站内直流在线监测辅助系统

技术领域

本发明涉及电力检测设备技术领域，具体涉及一种站内直流在线监测辅 助系统。

背景技术

在UPS、EPS、电力直流电源、通信电源等系统中，蓄电池组是重要的储 能设备，它可保证通信设备及动力设备的不间断供电。但如果不能妥善地管 理使用蓄电池组，例如过充电、过放电及电池老化等现象都会导致电池损坏 或电池容量急剧下降(即使只有一节电池性能恶化，也会严重影响整组电池 的性能)，从而影响设备的正常供电。

因此，及时可靠的对电池组进行巡回检测对于维护通信系统设备的正常 运转具有十分重要的意义。

许多缺乏电池测试和维护计划的电源系统用户都已得到了这样一个惨痛 的教训，即：在市电断电时，系统没能维持几分钟就陷入瘫痪。引起这一严 重后果的因素源于蓄电池。很多电源系统用户已经意识到通过对电池实时监 测可以及时发现蓄电池潜在的危险。因此制定一个完整、有效、定期的蓄电 池维护测试规程是非常重要的。从长远来看，不仅能确保系统安全运行也可 节约大量维护成本及不必要的损失。

目前变电站蓄电池组主要采用定期维护的方式，一般定期人工对蓄电池 的电压、内阻进行测量，每年对蓄电池组进行一次核对性放电，存在维护工 作量大、无法及时掌握蓄电池组运行状况等问题。另外，有些厂家的蓄电池 组带巡检仪，但巡检仪普遍存在准确性差、稳定性差、故障率高等问题，而 且只是巡检单体电池的电压。就蓄电池的维护而言最常规的做法是至少每年 对蓄电池组进行一次核对性放电测试。因为如果蓄电池组3～4年都不进行一 次充/放电，蓄电池组电解液就会出现分层现象，即电解液会分解为酸溶液浓度各不相同的液体层，这会影响到蓄电池在断电时的供电能力。这种现象会 最终导致在硫酸浓度较高的区域出现极板腐蚀。但是采取这种计划性的维护， 由于两次维护间隔时间太长，而并不能连续监测蓄电池的状态；同时用户在 进行过放电测试后的第二天就不敢说蓄电池组是否将会正常运行下去；另外， 放电测试通常会消耗几天的时间，这是一个高成本、对电池具有破坏性、不 安全的过程(包括重新充满电蓄电池组)。

针对蓄电池的运行机理和失效模式，国内已经有相关的标准出台，在直 流供电的场合安装对蓄电池监测的必要装置，例如电压巡检仪等。但是根据 蓄电池的工作条件，有可能长期不放电，在两次定期核对性放电测试期间， 同样有可能失效，而电池的端电压是完全正常的。

传统的电池监控系统只能监测电池的电压参数，而由上述说明可以看出， 端电压正常并不能说明蓄电池是否有效的充分条件，因此仅检测电池端电压 是完全不够的，而且还容易误导用户将坏电池作为好电池来使用，急需一种 能够对电池进行有效养护以保证电池能够正常使用的设备。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种站内直流在线监测辅助系统，以对电 池设备进行有效的养护。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种站内直流在线监测辅助系统，包括：

均衡活化单元，用于对蓄电池进行补偿充、放电，以实现蓄电池均衡活 化；

电池采集单元，用于检测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电压；

监视报警单元，用于对所述蓄电池所位于的直流系统的运行状态进行检 测，当检测到所述直流系统的运行状态异常时，输出告警信号；

监控主机，所述监控主机与所述均衡活化单元、所述电池采集单元和所 述监视报警单元相连，用于获取所述电池采集单元、监视报警单元的检测数 据，向所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元下发控制指令，所 述控制指令用于控制所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元的工 作状态。

可选的，上述方案中，所述均衡活化单元与蓄电池并联，当所述采用所 述均衡活化单元对所述蓄电池进行活化时，所述均衡活化单元用于生成具有 预设能量的正向尖峰脉冲至所需活化的蓄电池，并且，所述正向尖峰脉冲的 电流值小于与所述蓄电池相匹配的预设电流值。

可选的，上述方案中，所述监视报警单元包括：

电桥网络，所述电桥网络的输入端与所述直流系统的母线相连；

第一采样电路，所述第一采样电路的输入端与所述电桥网络的输出端相 连；

高通滤波器，所述高通滤波器的输入端与所述第一采样电路的输出端相 连；

低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述采样电阻的输出端相连；

微处理器，所述微处理器的第一ADC采样接口与所述低通滤波器的输出 端相连，所述微处理器的第二ADC采样接口与所述高通滤波器的输出端相连；

告警器，所述告警器通过继电器与所述微处理器的第一输出端相连；

第一光耦隔离器，所述第一光耦隔离器的第一端与所述微处理器的第二 输出端相连；

第一无线通讯装置，所述第一无线通信装置与所述第一光耦隔离器的第 二端相连，用于实现所述微处理器与所述监控主机之间的数据交互；

桥控制电路，所述桥控制电路的输入端与所述微处理器的第三输出端相 连，所述桥控制电路的输出端与所述电桥网络的控制端相连；

所述微处理器具体用于，接收所述高通滤波器和低通滤波器的输出信号， 并将所述高通滤波器和低通滤波器的输出信号通过所述第一光耦隔离器和第 一无线通讯装置上传至所述监控主机，当所述高通滤波器的输出信号大于第 一预设值或所述低通滤波器的输出信号大于第二预设值时，控制所述继电器 闭合，以控制所述告警器进行告警。

可选的，上述方案中，所述电池采集单元，包括：

第二光耦隔离器，所述第二光耦隔离器的第一端与蓄电池的正极相连；

第三光耦隔离器，所述第三光耦隔离器的第一端与蓄电池的负极相连；

第二采样电路，所述第二采样电路的第一端与所述第二光耦隔离器的第 二端相连，所述采集电路的第二端与所述第三光耦隔离器的第二端以及地相 连；

跟随器，所述跟随器的输入端与所述第二采样电路的输出端相连；

第一CPU处理器，所述第一CPU处理器的ADC信号接口与所述跟随器 的输出端相连；

第四光耦隔离器，所述第四光耦隔离器的输入端与所述第一CPU处理器 的输出端相连；

第二无线通讯装置，所述第二无线通信装置与所述第四光耦隔离器的第 二端相连，用于实现所述第一CPU处理器与所述监控主机之间的数据交互；

功率电阻，所述功率电阻的第一端与所述第二光耦隔离器的第二端相连；

功率开关管，所述功率开关管的第一端与所述功率电阻的第二端相连；

电流检测电路，所述电流检测电路的第一端与所述功率开关管的第二端 相连，输出端与所述第一CPU处理器的ADC信号接口相连；

第一放电开关，所述第一放电开关的第一端与所述电流检测电路的第二 端相连，所述第一放电开关的第二端接地，所述第一放电开关用于对所述电 流检测电路进行放电；

隔离驱动电路，所述隔离驱动电路的第一端与所述第一CPU处理器的驱 动信号输出端相连，所述隔离驱动电路的输出端与所述功率开关管的控制端 相连，所述隔离驱动电路用于依据所述第一CPU处理器的PWM输出信号控 制所述功率开关管的导通状态。

可选的，上述方案中，所述第一CPU处理器具体用于依据所述PWM输 出信号的占空比以及电流检测电路输出的检测电流值计算得到所述蓄电池的 内阻。

可选的，上述方案中，所述电池采集单元，还包括：

温度采集器，所述温度采集器用于检测所述蓄电池的温度信息，所述温 度采集器的输出端与所述第一CPU处理器的温度采集端相连。

可选的，上述方案中，所述均衡活化单元，包括：

正极开关，所述正极开关的第一端与所述蓄电池的正极相连；

负极开关，所述负极开关的第一端与所述蓄电池的负极相连；

限流电阻，所述限流电阻的第一端与所述正极开关的第二端相连；

充电开关，所述充电开关的第一端与所述限流电阻的第二端相连；

降压元件，所述降压元件的输出端与所述充电开关的第二端相连，所述 降压元件的输入端与直流电源相连；

第二放电开关，所述第二放电开关的第一端与所述限流电阻的第二端相 连，所述第二放电开关的第二端与所述负极开关的第二端以及地相连；

第二CPU处理器，所述第二CPU处理器的控制端与所述正极开关、负极 开关、第二放电开关和充电开关的控制端相连；

第五光耦隔离器，所述第五光耦隔离器的输入端与所述第二CPU处理器 的输出端相连；

第三无线通讯装置，所述第三无线通信装置与所述第五光耦隔离器的第 二端相连，用于实现所述第二CPU处理器与所述监控主机之间的数据交互。

可选的，上述方案中，在获取到所述监控主机下发的充电信号时，所述 第二CPU处理器，具体用于：控制所述正极开关、负极开关以及充电开关闭 合，控制所述第二放电开关断开；

在获取到所述监控主机下发的放电信号时，所述第二CPU处理器，具体 用于：控制所述正极开关、负极开关以及第二放电开关闭合，控制所述充电 开关断开。

可选的，上述方案中，所述监控主机在向所述第二CPU处理器下发充电 信号后，还用于：

通过所述电池采集单元检测所述蓄电池的充电电压，当检测到所述蓄电 池的充电电压达到预设值时，通过所述第二CPU处理器控制所述正极开关、 负极开关以及充电开关断开；

所述监控主机在向所述第二CPU处理器下发放电信号后，还用于：

通过所述电池采集单元检测所述蓄电池的放电电压，当检测到所述蓄电 池的放电电压达到预设值时，通过所述第二CPU处理器控制所述正极开关、 负极开关以及第二放电开关断开。

可选的，上述方案中，还包括：

交换机，所述交换机与所述监控主机相连；

人机交互平台，所述人机交换平台通过所述交换机与所述监控主机相连， 用于获取所述监控主机接收到的数据，并通过所述交换机向所述监控主机下 发控制指令。

当所述站内直流在线监测辅助系统处于工作状态时，所述电池采集单元 基于预设的设定周期对所述检测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电 压进行测量，所述监视报警单元基于预设的设定周期对所述直流系统的工况 进行测量，将所述测量数据发送至监控主机，所述监控主机在获取到所述电 池采集单元和监视报警单元上传的检测数据后，可以将所述检测数据上传至 人机交互平台，当然，也可以自行对数据进行分析，例如，当基于电池采集 单元上传的数据检测到蓄电池内阻过大时，向所述均衡活化单元输出活化指 令，控制所述均衡活化单元对所述内阻过大的蓄电池进行活化，当所述蓄电 池的端电压过低或过高时，控制所述均衡活化单元对所述蓄电池进行充电或 者是放电，以使得所述电池采集单元上传的充电电压或放电电压达到设定值， 通过上述方案可见，本申请上述方案中，所述均衡活化单元能够周期性的或 依据监控主机下发的活化指令对蓄电池进行活化，以消除电池极板上的硫酸 铅晶体，降低了电池内阻，提高了蓄电池使用寿命，能够对蓄电池进行有效 的养护，保证了电池能够正常使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种站内直流在线监测辅助系统的结构示意 图；

图2为本申请实施例公开的一种监视报警单元的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的一种电池采集单元的结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种均衡活化单元的结构示意图；

图5为本申请另一实施例公开的一种站内直流在线监测辅助系统的结构 示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

通过试验证实测量电池的内阻及温升来确定电池的状态是非常可靠的方 法，因此，蓄电池内阻测试及温升测试是蓄电池维护中必备、且快捷有效的 维护方法之一。通过内阻参数及温升来预测电池的性能在蓄电池测试领域也 必然成为了一次技术性重大变革。急需开发既能监测电池电压、内阻，还能 监测每节电池温度，对落后电池进行均衡活化处理的站内直流在线监测辅助 系统，彻底解决电池维护的难题！

基于对蓄电池进行内阻测试的方案，本申请公开了一种站内直流在线监 测辅助系统，参见图1，所述站内直流在线监测辅助系统，包括：均衡活化单 元100、电池采集单元200、监视报警单元300以及监控主机400。

均衡活化单元100，用于对蓄电池进行补偿充、放电，以实现蓄电池均衡 活化，所述均衡活化单元100又称为电池活化单元，用于采用脉冲活化的方式 消除蓄电池极板上的硫酸结晶，在本方案中，所述蓄电池指的是单体电池， 具体的，在本申请实施例公开的技术方案中，所述均衡活化单元100与蓄电池 并联，依据预设周期或由监控主机400下发的活化指令对蓄电池进行活化，当 所述采用所述均衡活化单元100对所述蓄电池进行活化时，所述均衡活化单元 100用于生成具有预设能量的正向尖峰脉冲至所需活化的蓄电池，并且，所述 正向尖峰脉冲的电流值小于与所述蓄电池相匹配的预设电流值。在使用时， 所述均衡活化单元100长期并联于在线电池两端，其能产生一定能量的脉冲输 出到蓄电池上，对于已经硫化的单体蓄电池可以起到渐进除硫的效果，达到 在线修复并提升落后电池容量的作用，以使部分落后电池得以继续在网使用， 降低蓄电池的报废数量。利用此技术可对蓄电池组进行在线除硫养护。其具 体的除硫原理如下：蓄电池中形成晶体的分子结构确定以后都有谐振频率， 找到谐振点施以一定的能量便可将其击碎。晶体谐振频率与晶体的尺寸大小 有关，尺寸越大晶体谐振频率低，尺寸越小晶体谐振频率高。脉冲谐振除硫 采用扫频技术，产生正向尖峰脉冲输出到蓄电池组里，与硫酸铅晶体产生谐 振效应。由于上升沿陡峭的脉冲含有丰富的谐波，而谐波又具有低频部分振 幅大，高频部分小的特点，这样大的硫酸铅晶体从而获得能量大、小的硫酸 铅晶体获得能量小，这样大的硫酸铅晶体较小的硫酸铅晶体更容易被振碎。 从结晶硫体的重结晶过程可知道，小结晶尺寸的溶解度大于大结晶尺寸的溶 解度。均衡活化单元100在脉冲除硫充电期间，大的硫酸铅晶体逐渐被振碎变 为小的硫酸铅晶体，而小的硫酸晶体逐渐被溶解，从而附在电池极板上的硫 酸铅晶体就慢慢消失，达到除硫效果。充电时产生的脉冲扰动，破坏了硫酸 铅继续生长的条件，只要控制均衡活化单元100输出的电流值基本不会对正极 板造成损伤，是一种有别于其它的无损修复技术。

电池采集单元200，用于检测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电 压，所述电池采集单元200内置有电池内阻检测电路、温度采集器213、以及 蓄电池电压检测电路，其中，所述电池内阻检测电路用于测量电池内阻，所 述温度采集器213用于采集所述蓄电池的温度信息，所述蓄电池电压检测电路 用于测量所述蓄电池的充电电压和放电电压等电压参数；

监视报警单元300，用于对所述蓄电池所位于的直流系统的运行状态进行 检测，当检测到所述直流系统的运行状态异常时，输出告警信号，例如，可 以检测所述直流系统的母线电流、母线电压等，通过将采集到的母线电流或 母线电压与预设值进行比较的方式来判断所述直流系统是否处于异常状态；

监控主机400，所述监控主机400与所述均衡活化单元100、所述电池采 集单元200和所述监视报警单元300相连，用于获取所述电池采集单元200、 监视报警单元300的检测数据，向所述均衡活化单元100、电池采集单元200、 监视报警单元300下发控制指令，所述控制指令用于控制所述均衡活化单元 100、电池采集单元200、监视报警单元300的工作状态。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，当所述站内直流在线监测辅助 系统处于工作状态时，所述电池采集单元200基于预设的设定周期对所述检 测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电压进行测量，所述监视报警单 元300基于预设的设定周期对所述直流系统的工况进行测量，将所述测量数 据发送至监控主机400，所述监控主机400在获取到所述电池采集单元200和 监视报警单元300上传的检测数据后，可以将所述检测数据上传至人机交互 平台，当然，也可以自行对数据进行分析，例如，当基于电池采集单元200 上传的数据检测到蓄电池内阻过大时，向所述均衡活化单元100输出活化指 令，控制所述均衡活化单元100对所述内阻过大的蓄电池进行活化，当所述 蓄电池的端电压过低或过高时，控制所述均衡活化单元100对所述蓄电池进 行充电或者是放电，以使得所述电池采集单元200上传的充电电压或放电电 压达到设定值，通过上述方案可见，本申请上述方案中，所述均衡活化单元 100能够周期性的或依据监控主机400下发的活化指令对蓄电池进行活化，以 消除电池极板上的硫酸铅晶体，降低了电池内阻，提高了蓄电池使用寿命， 能够对蓄电池进行有效的养护，保证了电池能够正常使用。

具体的，参见图2，本申请还公开了一种监控主机400的具体结构示意图， 参见图2，所述监视报警单元300的具体包括：

电桥网络310，所述电桥网络310的输入端与所述直流系统的母线相连， 所述电桥网络310具体可以理解为一个电桥，所述电桥的工作状态由电桥控 制电路390控制；

采样电路320，所述采样电路320的输入端与所述电桥网络310的输出端 相连，所述采样电路320用于对电桥网络310的输出端的输出信号进行采样；

高通滤波器330，所述高通滤波器330的输入端与所述采样电路320的输 出端相连，采用高通滤波器330对采样电路320的输出信号进行高通滤波， 提取所述第一采样电路320的采样得到的直流电流电压中的交流信号，形成 一路交流电压信号；

低通滤波器340，所述低通滤波器340的输入端与所述采样电阻的输出端 相连，所述低通滤波器340对第一采样电路320的输出信号进行低通滤波， 提取所述第一采样电路320的采样得到的直流电流电压中的直流信号，形成 一路直流电压信号，其中，所述低通滤波器340可以为两级低通滤波器340， 在本申请实施例公开的技术方案中，所述第一采样电路320之后，高通滤波 器330和低通滤波器340之前，还可以包括一个差分放大器，用于对第一采 样电路320的输出信号进行放大，所述差分放大器以及低通滤波器340均可 以使用TI的双电源高精度运算放大器TL072；

微处理器350，所述微处理器350的第一ADC采样接口与所述低通滤波 器340的输出端相连，所述微处理器350的第二ADC采样接口与所述高通滤 波器330的输出端相连，以监测滞留系统的母线中的交流串如电压，所述微 处理器350的第一ADC采样接口和第二ADC采样接口用于实现模拟信号与 数字信号之间的转换，以使得所述微处理器350能够识别所述高通滤波器330 和低通滤波器340的输出信号；

告警器360，所述告警器360通过继电器与所述微处理器350的第一输出 端相连，用于在所述微处理器350的控制下输出告警信息号，以下现场提示 工作人员滞留系统处于异常状态；

第一光耦隔离器370，所述第一光耦隔离器370的第一端与所述微处理器 350的第二输出端相连，在本申请实施例公开的技术方案中，所述光耦隔离器 均是用于实现信号隔离的，其中们所述光耦隔离器可以采用高速光耦6N136 做光电隔离，隔离电压可达2500VRMS；

第一无线通讯装置380，所述第一无线通信装置与所述第一光耦隔离器 370的第二端相连，用于实现所述微处理器350与所述监控主机400之间的数 据交互，例如，将所述微处理器350采集到的信号均上传到所述监控主机400， 其中，所述第一无线通讯装置380480可以采用RS485收发单元，RS485收发 单元采用TI的65LBC184，该芯片具有良好的ESD特性；

桥控制电路390，所述桥控制电路390的输入端与所述微处理器350的第 三输出端相连，所述桥控制电路390的输出端与所述电桥网络310的控制端 相连，所述桥控制电路390作为所述电桥网络310的控制器，用于控制所述 电桥网络310的工作状态；

在本方案中，所述微处理器350主要用于对模拟量进行采样，并输出与 采集到的模拟量对应的数字量，具体的，其用于，接收所述高通滤波器330 和低通滤波器340的输出信号，并将所述高通滤波器330和低通滤波器340 的输出信号通过所述第一光耦隔离器370和第一无线通讯装置380上传至所 述监控主机400，以使得所述监控主机400能够及时获取所述直流系统的运行 参数，当所述高通滤波器330的输出信号大于第一预设值或所述低通滤波器 340的输出信号大于第二预设值时，表明所述直流系统处于异常状态，控制所 述继电器闭合，以控制所述告警器360进行告警。

具体的，在本申请实施例公开的技术方案中，所述电池采集单元200可 以对多个蓄电池进行数据采集，并且，同一时间内，所述电池采集单元200 仅可以对一个蓄电池进行采集，可以通过控制开关来切换电池采集单元200 的采集对象，例如，该给控制开关可以为光耦隔离器。

在本实施例中，还公开了一种电池采集单元200的具体结构，参见图3， 所述电池采集电路200具体可以包括：

第二光耦隔离器201，所述第二光耦隔离器201的第一端与蓄电池的正极 相连，用于实现信号隔离；

第三光耦隔离器202，所述第三光耦隔离器的第一端与蓄电池的负极相 连，用于实现信号隔离；

第二采样电路203，所述采样电路320的第一端与所述第二光耦隔离器 201的第二端相连，所述采集电路的第二端与所述第三光耦隔离器的第二端以 及地相连，所述第二采样电路203用于通过所述第二光耦隔离器201和第三 光耦隔离器202采集蓄电池的端电压；

跟随器204，所述跟随器204的输入端与所述第二采样电路203的输出端 相连，所述跟随器204用于输出跟随所述第二采样电路203采样得到的采样 电压变化的电压信号，并将该电压信号发送至所述第一CPU处理器205；

第一CPU处理器205，所述第一CPU处理器205的ADC信号接口与所 述跟随器204的输出端相连，以通过所述跟随器204和第二采样电路203获 取所述蓄电池的端电压；

第四光耦隔离器206，所述第四光耦隔离器206的输入端与所述第一CPU 处理器205的输出端相连，用于实现信号隔离；

第二无线通讯装置207，所述第二无线通信装置与所述第四光耦隔离器 206的第二端相连，用于实现所述第一CPU处理器205与所述监控主机400 之间的数据交互，所述第二无线通讯装置207同样可以为RS485收发单元；

功率电阻208，所述功率电阻208的第一端与所述第二光耦隔离器201的 第二端相连；

功率开关管209，所述功率开关管209的第一端与所述功率电阻208的第 二端相连；

电流检测电路210，所述电流检测电路210的第一端与所述功率开关管 209的第二端相连，输出端与所述第一CPU处理器205的ADC信号接口相连， 用于检测流过所述功率电阻208的电流值，并将检测结果发送给所述第一CPU 处理器205；

第一放电开关211，所述第一放电开关211的第一端与所述电流检测电路 210的第二端相连，所述第一放电开关211的第二端接地，所述第一放电开关 211用于对所述电流检测电路210进行放电；

隔离驱动电路212，所述隔离驱动电路212的第一端与所述第一CPU处 理器205的驱动信号输出端相连，所述隔离驱动电路212的输出端与所述功 率开关管209的控制端相连，所述隔离驱动电路212用于依据所述第一CPU 处理器205的PWM输出信号控制所述功率开关管209的导通状态；

在本方案中，所述第一CPU处理器205产生PWM信号，PWM信号经 过隔离驱动电路212后加在所述功率开关管209的基极。其中，PWM信号占 空比越大，功率开关管209上消耗的电压越低，这样功率电阻208上的消耗 的电压就越高，放电电流就越大。同时第一CPU处理器205不断通过电流检 测电路210测量实时流过所述功率电阻208的电流值，基于所述电流值、所 述PWM信号的占空比以及由所述采样电路320采集到的蓄电池的端电压进行 逻辑判断，由于所述功率电阻208的阻值、PWM信号的占空比、电流值以及 蓄电池的端电压为已知参数，因此，即可根据这些已知参数计算得到蓄电池 的内阻，整个放电回路形成闭环控制系统，实现内阻测量。

进一步的，所述蓄电池的温度不同，其在该温度下对应的正常内阻也就 不同，参见图3，因此，所述电池采集单元200，还可以还包括：

温度采集器213，所述温度采集器213用于检测所述蓄电池的温度信息， 所述温度采集器213的输出端与所述第一CPU处理器205的温度采集端相连， 温度采集器213所述可以采用数字温度传感器DS18B20，其具有体积小，抗 干扰能力强等优点，并且精度可到达0.5℃；

此时，所述第一CPU处理器205在计算得到蓄电池的内阻后，还可以依 据所述温度采集器213采集到的温度信息对计算得到的蓄电池的内阻进行修 正。

进一步的，在本申请实施例公开的站内直流在线监测辅助系统中，可以 包括有多个电池采集单元200，所述多个电池采集单元200可以共用一个第一 CPU处理器205。

在本实施例中，还公开了一种均衡活化单元100的具体结构，参见图4， 所述均衡活化单元100，包括：

正极开关101，所述正极开关101的第一端与所述蓄电池的正极相连；

负极开关102，所述负极开关102的第一端与所述蓄电池的负极相连；

限流电阻103，所述限流电阻103的第一端与所述正极开关101的第二端 相连；

充电开关104，所述充电开关104的第一端与所述限流电阻103的第二端 相连；

降压元件105，所述降压元件105的输出端与所述充电开关104的第二端 相连，所述降压元件105的输入端与直流电源相连；

第二放电开关106，所述第二放电开关106的第一端与所述限流电阻103 的第二端相连，所述第二放电开关106的第二端与所述负极开关102的第二 端以及地相连；

第二CPU处理器107，所述第二CPU处理器107的控制端与所述正极开 关101、负极开关102、第二放电开关106和充电开关104的控制端相连，用 于依据预设周期或所述监控主机400的下发指令控制所述述正极开关101、负 极开关102、第二放电开关106和充电开关104的导通状态；

第五光耦隔离器108，所述第五光耦隔离器108的输入端与所述第二CPU 处理器107的输出端相连；

第三无线通讯装置109，所述第三无线通信装置与所述第五光耦隔离器 108的第二端相连，用于实现所述第二CPU处理器107与所述监控主机400 之间的数据交互。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述监控主机400可以依据电池采 集单元200采集到的蓄电池的端电压与预设端电压的比较结果向所述第二 CPU处理器107下发充电信号或放电信号，以保证蓄电池的电压值保持在所 述预设端电压，例如，当端电压大于预设端电压时，下发放电信号，当端电 压小于预设端电压时，下发充电信息号。

在上述方案中，所述正极开关101、负极开关102、限流电阻103、充电 开关104和第二放电开关106可采用固态非触点继电器，其具有无拉弧、无 明火、寿命长的优点；

所述第二CPU处理器107在获取到所述监控主机400下发的充电信号时， 具体用于：控制所述正极开关101、负极开关102以及充电开关104闭合，控 制所述第二放电开关106断开，此时外部电源输出的电流信号流经所述充电 开关104、限流电阻103、正极开关101流入到所述单体电池，以对所述蓄电 池进行充电，；

所述第二CPU处理器107在获取到所述监控主机400下发的放电信号时， 具体用于：控制所述正极开关101、负极开关102以及第二放电开关106闭合， 控制所述充电开关104断开，此时，所述单体电池的输出电流流经正极开关 101、限流电阻103以及第二放电开关106后至地，以对蓄电池进行放电。

所述监控主机400在向所述第二CPU处理器107下发充电信号后，还用 于：

通过所述电池采集单元200检测所述蓄电池的充电电压，当检测到所述 蓄电池的充电电压达到预设值时，停止向所述第二CPU处理器107下发充电 信号，以通过所述第二CPU处理器107控制所述正极开关101、负极开关102 以及充电开关104断开；

所述监控主机400在向所述第二CPU处理器107下发放电信号后，还用 于：

通过所述电池采集单元200检测所述蓄电池的放电电压，当检测到所述 蓄电池的放电电压达到预设值时，停止向所述第二CPU处理器107下发放电 信号，以通过所述第二CPU处理器107控制所述正极开关101、负极开关102 以及第二放电开关106断开。

在本申请实施例公开的技术方案中，为了方便工作人员了解各个蓄电池 的电池状况、直流系统的工况信息，参见图5，上述方案还包括交换机500以 及人机交互平台600：

交换机500，所述交换机与所述监控主机400相连，用于实现人机交互平 台与所述监控主机400的数据交互，将所述监控主机400所采集到的数据上 传给所述人机交互平台，将所述人机交互平台的下发指令下发给所述监控主 机400；

人机交互平台600，所述人机交换平台通过所述交换机与所述监控主机 400相连，用于获取所述监控主机400接收到的数据，并通过所述交换机向所 述监控主机400下发控制指令。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述 的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用 本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易 见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，包括：

均衡活化单元，用于对蓄电池进行补偿充、放电，以实现蓄电池均衡活化；

电池采集单元，用于检测蓄电池的内阻、温度、充电电压以及放电电压；

监视报警单元，用于对所述蓄电池所位于的直流系统的运行状态进行检测，当检测到所述直流系统的运行状态异常时，输出告警信号；

监控主机，所述监控主机与所述均衡活化单元、所述电池采集单元和所述监视报警单元相连，用于获取所述电池采集单元、监视报警单元的检测数据，向所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元下发控制指令，所述控制指令用于控制所述均衡活化单元、电池采集单元、监视报警单元的工作状态。

2.根据权利要求1所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述均衡活化单元与蓄电池并联，当所述采用所述均衡活化单元对所述蓄电池进行活化时，所述均衡活化单元用于生成具有预设能量的正向尖峰脉冲至所需活化的蓄电池，并且，所述正向尖峰脉冲的电流值小于与所述蓄电池相匹配的预设电流值。

3.根据权利要求1所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述监视报警单元包括：

电桥网络，所述电桥网络的输入端与所述直流系统的母线相连；

第一采样电路，所述第一采样电路的输入端与所述电桥网络的输出端相连；

高通滤波器，所述高通滤波器的输入端与所述第一采样电路的输出端相连；

低通滤波器，所述低通滤波器的输入端与所述采样电阻的输出端相连；

微处理器，所述微处理器的第一ADC采样接口与所述低通滤波器的输出端相连，所述微处理器的第二ADC采样接口与所述高通滤波器的输出端相连；

告警器，所述告警器通过继电器与所述微处理器的第一输出端相连；

第一光耦隔离器，所述第一光耦隔离器的第一端与所述微处理器的第二输出端相连；

第一无线通讯装置，所述第一无线通信装置与所述第一光耦隔离器的第二端相连，用于实现所述微处理器与所述监控主机之间的数据交互；

桥控制电路，所述桥控制电路的输入端与所述微处理器的第三输出端相连，所述桥控制电路的输出端与所述电桥网络的控制端相连；

所述微处理器具体用于，接收所述高通滤波器和低通滤波器的输出信号，并将所述高通滤波器和低通滤波器的输出信号通过所述第一光耦隔离器和第一无线通讯装置上传至所述监控主机，当所述高通滤波器的输出信号大于第一预设值或所述低通滤波器的输出信号大于第二预设值时，控制所述继电器闭合，以控制所述告警器进行告警。

4.根据权利要求1所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述电池采集单元，包括：

第二光耦隔离器，所述第二光耦隔离器的第一端与蓄电池的正极相连；

第三光耦隔离器，所述第三光耦隔离器的第一端与蓄电池的负极相连；

第二采样电路，所述第二采样电路的第一端与所述第二光耦隔离器的第二端相连，所述采集电路的第二端与所述第三光耦隔离器的第二端以及地相连；

跟随器，所述跟随器的输入端与所述第二采样电路的输出端相连；

第一CPU处理器，所述第一CPU处理器的ADC信号接口与所述跟随器的输出端相连；

第四光耦隔离器，所述第四光耦隔离器的输入端与所述第一CPU处理器的输出端相连；

第二无线通讯装置，所述第二无线通信装置与所述第四光耦隔离器的第二端相连，用于实现所述第一CPU处理器与所述监控主机之间的数据交互；

功率电阻，所述功率电阻的第一端与所述第二光耦隔离器的第二端相连；

功率开关管，所述功率开关管的第一端与所述功率电阻的第二端相连；

电流检测电路，所述电流检测电路的第一端与所述功率开关管的第二端相连，输出端与所述第一CPU处理器的ADC信号接口相连；

第一放电开关，所述第一放电开关的第一端与所述电流检测电路的第二端相连，所述第一放电开关的第二端接地，所述第一放电开关用于对所述电流检测电路进行放电；

隔离驱动电路，所述隔离驱动电路的第一端与所述第一CPU处理器的驱动信号输出端相连，所述隔离驱动电路的输出端与所述功率开关管的控制端相连，所述隔离驱动电路用于依据所述第一CPU处理器的PWM输出信号控制所述功率开关管的导通状态。

5.根据权利要求4所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述第一CPU处理器具体用于依据所述PWM输出信号的占空比以及电流检测电路输出的检测电流值计算得到所述蓄电池的内阻。

6.根据权利要求4所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述电池采集单元，还包括：

温度采集器，所述温度采集器用于检测所述蓄电池的温度信息，所述温度采集器的输出端与所述第一CPU处理器的温度采集端相连。

7.根据权利要求4所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述均衡活化单元，包括：

正极开关，所述正极开关的第一端与所述蓄电池的正极相连；

负极开关，所述负极开关的第一端与所述蓄电池的负极相连；

限流电阻，所述限流电阻的第一端与所述正极开关的第二端相连；

充电开关，所述充电开关的第一端与所述限流电阻的第二端相连；

降压元件，所述降压元件的输出端与所述充电开关的第二端相连，所述降压元件的输入端与直流电源相连；

第二放电开关，所述第二放电开关的第一端与所述限流电阻的第二端相连，所述第二放电开关的第二端与所述负极开关的第二端以及地相连；

第二CPU处理器，所述第二CPU处理器的控制端与所述正极开关、负极开关、第二放电开关和充电开关的控制端相连；

第五光耦隔离器，所述第五光耦隔离器的输入端与所述第二CPU处理器的输出端相连；

第三无线通讯装置，所述第三无线通信装置与所述第五光耦隔离器的第二端相连，用于实现所述第二CPU处理器与所述监控主机之间的数据交互。

8.根据权利要求7所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，在获取到所述监控主机下发的充电信号时，所述第二CPU处理器，具体用于：控制所述正极开关、负极开关以及充电开关闭合，控制所述第二放电开关断开；

在获取到所述监控主机下发的放电信号时，所述第二CPU处理器，具体用于：控制所述正极开关、负极开关以及第二放电开关闭合，控制所述充电开关断开。

9.根据权利要求8所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，所述监控主机在向所述第二CPU处理器下发充电信号后，还用于：

通过所述电池采集单元检测所述蓄电池的充电电压，当检测到所述蓄电池的充电电压达到预设值时，通过所述第二CPU处理器控制所述正极开关、负极开关以及充电开关断开；

所述监控主机在向所述第二CPU处理器下发放电信号后，还用于：

通过所述电池采集单元检测所述蓄电池的放电电压，当检测到所述蓄电池的放电电压达到预设值时，通过所述第二CPU处理器控制所述正极开关、负极开关以及第二放电开关断开。

10.根据权利要求8所述的站内直流在线监测辅助系统，其特征在于，还包括：

交换机，所述交换机与所述监控主机相连；

人机交互平台，所述人机交换平台通过所述交换机与所述监控主机相连，用于获取所述监控主机接收到的数据，并通过所述交换机向所述监控主机下发控制指令。