CN110687471A - 一种直流电源老化监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流电源老化监测系统，包括监测装置、中央处理器和终端，所述监测装置与数据录入模块相连，所述中央处理器分别与数据录入模块、GPS定位模块、报警模块和数据传输模块相连，所述数据传输模块与监测管理云平台无线连接，所述终端与监测管理云平台无线连接。本发明通过测试开关电源输出的高次纹波、稳压性能、内阻、电压与交流分量，对直流电源的老化程度进行实时监测，提高设备运行可靠性，避免直流电源老化给电力二次设备运行带来的安全隐患。

Description

一种直流电源老化监测系统

技术领域

本发明涉及电力检测领域，尤其涉及一种直流电源老化监测系统。

背景技术

直流开关电源应用十分广泛，据不完全统计，在电力行业中，直流开关电源几乎占据了所有控制保护设备的电源模块份额，然而开关电源受限于内部电容器的工艺问题会逐渐老化，有时会给电力二次设备的运行带来较大隐患，很多变电站控制保护系统的缺陷或事故均来自于内部电源的供电问题。开关电源模块与传统线性稳压电源比较，具有体积小、效率高、成本低、自动化程度高的优点，因此在工业控制领域大量采用。然而开关电源也具有明显的缺点，老化速度快，给供电的设备带来了安全隐患。

开关电源通过内部开关管控制开关，同时利用PWM斩波原理来调节、变换电压，开关频率需要达到30KHz以上才能保证开关电源具备较小的体积和较高的效率。这么高的开关频率对输出端的滤波电容有较高要求，由于普通无极性电容容量小，因此输出端的滤波电容必须采用电解电容，电解电容高频损耗很大，在高频电流作用下会发热以致老化干枯，而随着电解电容的逐步老化，电源模块的滤波效果也会逐年降低、输出的纹波会逐年增大。而现有技术无法对电源模块输出纹波进行检测以判断直流电源老化程度，因此难以有效解决开关电源老化导致的隐患。

发明内容

本发明主要解决原有的无法对电源模块输出纹波进行检测以判断开关电源老化的技术问题，提供一种直流电源老化监测系统，测试开关电源输出的高次纹波、稳压性能、内阻、电压与交流分量，对直流电源的老化程度进行实时监测，提高设备运行可靠性，避免直流电源老化给电力二次设备运行带来的安全隐患。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括监测装置、中央处理器和终端，所述监测装置与数据录入模块相连，所述中央处理器分别与数据录入模块、GPS定位模块、报警模块和数据传输模块相连，所述数据传输模块与监测管理云平台无线连接，所述终端与监测管理云平台无线连接。中央处理器为以单片机为核心的控制电路，监测装置安装在直流电源上，监测直流电源老化程度并定期将监测数据通过数据录入模块传输至中央处理器，中央处理器将监测数据与设定阈值比较进行判断，若超过阈值立即控制报警模块报警，并通过数据传输模块将报警信息和位置信息发送到监测管理云平台以通知用户及时处理，同时将监测数据、位置信息、处理结果等信息上传到监测管理云平台，用户可使用终端访问监测管理云平台以获取直流电源信息，保证设备的安全运行。

作为优选，所述的监测装置包括交流毫伏表、直流电压表、工作电源、直流电流表、取样电阻、稳压二极管、选择开关、第一电容和负载电阻，所述信号输入端正极、第一电容、取样电阻、直流电流表和信号输入端负极依次串联，所述稳压二极管、取样电阻和交流毫伏表的采样端相互并联形成并联电路，所述负载电阻并联于第一电容和取样电阻串联成的串联电路，直流电压表的采样端与监测装置的信号输入端并联，工作电源与交流毫伏表、直流电压表以及直流电流表的工作电源端并联。负载电阻用于提供不同负载，以对比输出电压纹波值大小，精确地区分出不良电源模块。稳压二极管用于防止表计接入瞬间电容器充电的冲击电流损坏交流毫伏表。第一电容和第二电容用于隔离直流分量以便于测量交流分量。取样电阻用于泄放电容的电导电流并完成取样。交流毫伏表用于测量纹波电压的大小。

作为优选，包括第二电容，所述第一电容与信号输入端正极之间设有选择开关，所述选择开关静触点与信号输入端正极相连，所述选择开关两个动触点分别与第一电容和第二电容的一端相连，第二电容的另一端和第一电容的另一端相连，所述第一电容和第二电容容量不同。两个电容的容量不同，以此测量不同频率的电压纹波值，一个测量工频，一个测量高频，进一步提高检测效果。

作为优选，所述的工作电源包括太阳能电池板和蓄电池。工作电源通过太阳能电池板发电，增加监测装置的持续工作时间，蓄电池保证了监测装置的电流稳定。

作为优选，所述的报警模块包括声光报警灯，所述声光报警灯与中央处理器相连。当监测数据超过阈值时，中央处理器立即控制报警模块报警，声光报警器发出警报提醒工作人员对直流电源进行更换维修。

作为优选，所述的监测装置安装在直流电源上。用于检测直流电源的输出纹波大小，以判断直流开关老化程度。

作为优选，所述的终端包括电脑、手机和其他手持设备。用户能够借助电脑、手机和其他手持设备访问监测管理云平台，查看直流电源的信息并及时更换，避免直流电源老化给电力二次设备运行带来的安全隐患。

本发明的有益效果是：通过测试开关电源输出的高次纹波、稳压性能、内阻、电压与交流分量，对直流电源的老化程度进行实时监测，提高设备运行可靠性，避免直流电源老化给电力二次设备运行带来的安全隐患。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接结构框图。

图2是本发明的监测装置的电路图。

图中1监测装置，1.1交流毫伏表，1.2直流电压表，1.3工作电源，1.4直流电流表，1.5取样电阻，1.6稳压二极管，1.7第一电容，1.8第二电容，1.9负载电阻，1.10选择开关，2数据录入模块，3中央处理器，4GPS定位模块，5报警模块，6数据传输模块，7监测管理云平台，8终端，10信号输入端

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种直流电源老化监测系统，如图1所示，包括监测装置1、数据录入模块2、中央处理器3、GPS定位模块4、报警模块5、数据传输模块6、监测管理云平台7和终端8。监测装置1与数据录入模块2通过电缆或无线网络相连，中央处理器3为以单片机为核心的控制电路，分别与数据录入模块2、GPS定位模块4、报警模块5和数据传输模块6相连，报警模块5包括声光报警灯，声光报警灯与中央处理器3相连。当监测数据超过阈值时，中央处理器3立即控制报警模块报警，声光报警器发出警报提醒工作人员对直流电源进行更换维修。数据传输模块6与监测管理云平台7无线连接，终端8与监测管理云平台7无线连接，终端8包括电脑、手机和其他手持设备，用户能够借助电脑、手机和其他手持设备访问监测管理云平台7，查看直流电源的信息，以实现对直流电源的远程实时监测。

监测装置1安装在直流电源上，如图2所示，监测装置1包括交流毫伏表1.1、直流电压表1.2、工作电源1.3、直流电流表1.4、取样电阻1.5、稳压二极管1.6、选择开关1.10、第一电容1.7、第二电容1.8和负载电阻1.9。稳压二极管1.6、取样电阻1.5和交流毫伏表1.1的采样端相互并联形成并联电路，稳压二极管1.6用于防止表计接入瞬间电容器充电的冲击电流损坏交流毫伏表，取样电阻1.5用于泄放电容的电导电流并完成取样，交流毫伏表用于测量纹波电压的大小。取样电阻1.5与信号输入端10正极之间设有选择开关1.10，选择开关1.10的静触点与信号输入端10正极相连，选择开关1.10的两个动触点分别与第一电容1.7和第二电容1.8相连，第一电容1.7和第二电容1.8用于隔离直流分量以便于测量交流分量，且第一电容1.7和第二电容1.8容量不同，用于测量不同频率的电压纹波值，一个测量工频，一个测量高频，进一步提高检测效果，负载电阻1.9用于为检测电路提供不同负载，以对比输出电压纹波值大小，精确地区分出不良电源模块。直流电流表1.4串联于取样电阻1.5与监测装置信号输入端10的负极之间，直流电压表1.2的采样端与监测装置1的信号输入端10并联，用于测量直流电流和直流电压数值。工作电源1.3与交流毫伏表1.1、直流电压表1.2以及直流电流表1.4的工作电源端并联，用于为交流毫伏表1.1、直流电压表1.2以及直流电流表1.4提供电源，工作电源1.3包括太阳能电池板和蓄电池，工作电源1.3通过太阳能电池板发电，增加监测装置1的持续工作时间，蓄电池保证了监测装置的电流稳定。

开关电源输出的直流电压本来就是一连串具有一定占空比的脉冲电压，只有经过输出端的滤波电容平波后才能变为平滑的直流电压供负载使用。电容器老化后，其介质损耗会大幅上升，从而令电容器通过高次交流分量的能力下降，其电容量也会减小，从而令放电速度增快，因此开关电源一旦滤波电容老化，从其输出电压波形的波动程度会明显增大，通过检测电源模块的输出纹波大小即可判断直流电源老化程度。

工作时，使用第一电容1.7和第二电容1.8隔离直流分量，在检测电路中加入负载电阻1.9为检测电路提供不同负载，通过取样电阻1.5泄放电容器的电导电流并完成取样，即可通过与取样电阻1.5并联的交流毫伏表1.1测出纹波电压的大小。同时监测电路中加入稳压二极管1.6用于防止表计接入瞬间电容器充电的冲击电流损坏交流毫伏表，第一电容1.7和第二电容1.8容量不同，分别与选择开关两触点相连，用于测量不同频率的电压纹波值，一个测量工频，一个测量高频，进一步提高检测效果。串联于取样电阻1.5与监测装置信号输入端10负极之间的直流电流表1.4和与信号输入端10并联的直流电压表1.2用于测量直流电流和直流电压数值。监测装置1采集完开关电源数据后定期将监测数据通过数据录入模块2传输至中央处理器3，中央处理器3将监测数据与设定阈值比较进行判断，若超过阈值立即控制报警模块5报警，并通过数据传输模块6将报警信息和通过GPS定位模块4获取的位置信息发送到监测管理云平台7以通知用户及时处理，同时将监测数据、位置信息、处理结果等信息上传到监测管理云平台7，用户可使用终端8访问监测管理云平台7以获取直流电源信息，保证设备的安全运行。

Claims (6)

1.一种直流电源老化监测系统，其特征在于，包括监测装置(1)、中央处理器(3)和终端(8)，所述监测装置(1)与数据录入模块(2)相连，所述中央处理器(3)分别与数据录入模块(2)、GPS定位模块(4)、报警模块(5)和数据传输模块(6)相连，所述数据传输模块(6)与监测管理云平台(7)无线连接，所述终端(8)与监测管理云平台(7)无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种直流电源老化监测系统，其特征在于，所述监测装置(1)包括交流毫伏表(1.1)、直流电压表(1.2)、工作电源(1.3)、直流电流表(1.4)、取样电阻(1.5)、稳压二极管(1.6)、选择开关(1.10)、第一电容(1.7)和取样电阻(1.5)，所述信号输入端(10)正极、第一电容(1.7)、取样电阻(1.5)、直流电流表(1.4)和信号输入端(10)负极依次串联，所述稳压二极管(1.6)、取样电阻(1.5)和交流毫伏表(1.1)的采样端相互并联形成并联电路，所述负载电阻(1.9)并联于第一电容(1.7)和取样电阻(1.5)串联成的串联电路，直流电压表(1.2)的采样端与监测装置的信号输入端(10)并联，工作电源(1.3)与交流毫伏表(1.1)、直流电压表(1.2)以及直流电流表(1.4)的工作电源端并联。

3.根据权利要求2所述的一种直流电源老化监测系统，其特征在于，包括第二电容(1.8)，所述第一电容(1.7)与信号输入端(10)正极之间设有选择开关(10)，所述选择开关(1.10)静触点与信号输入端(10)正极相连，所述选择开关(1.10)两个动触点分别与第一电容(7)和第二电容(8)的一端相连，第二电容的另一端和第一电容的另一端相连，所述第一电容(1.7)和第二电容(1.8)容量不同。

4.根据权利要求2所述的一种直流电源老化监测系统，其特征在于，所述工作电源(1.3)包括太阳能电池板和蓄电池。

5.根据权利要求2所述的一种直流电源老化监测系统，其特征在于，所述报警模块(5)包括声光报警灯，所述声光报警灯与中央处理器(3)相连。

6.根据权利要求1所述的一种直流电源老化监测系统，其特征在于，所述终端(8)包括电脑、手机和其他手持设备。

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