CN200950162Y

CN200950162Y - 全在线式电池组放电测试系统

Info

Publication number: CN200950162Y
Application number: CNU2006200751092U
Authority: CN
Inventors: 石卫涛; 蒋志翔; 孙研; 江帆
Original assignee: 石卫涛
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2016-07-11

Abstract

本实用新型提供一种全在线式电池组放电测试系统，包括蓄电池组、由蓄电池组作为后备电源供电的通信设备，以及串行连接到其中一组蓄电池组的电池组放电测试设备，所述电池组放电测试设备具有三根电源输出线，所述三根电源输出线的三个接线端子分别连接至所述蓄电池组的正极接线端子、负极接线端子以及通信电源供电正极汇集排，从而实现蓄电池组的全在线测试，解决了通信行业几十年来蓄电池容量放电测试的安全隐患问题，降低了现网电池组维护工作难度，简化了蓄电池容量放电测试的操作流程，并解决了后备蓄电池组离线放电中的耗能问题，达到了安全、节能环保的效果，延长了通信电池组更换周期。

Description

全在线式电池组放电测试系统

【技术领域】

本实用新型是涉及通信网内电源维护设备，特别是涉及一种全在线式电池组放电测试系统。

【背景技术】

根据整个通信行业现有的蓄电池维护管理方法，现网的电池组维护管理工作难度大、风险大、工作量大且存在安全隐患和浪费能源问题，致使大部分测试维护工作未能落实到位，这些问题几十年来一直困扰着整个通信行业电源维护管理工作者和现场维护人员。据近年来的数据统计，在电源设备导致的通信中断事故中由蓄电池引发的事故占到了70％。当前维护测试现状分析如下：

一、目前通信机房常用的蓄电池容量放电测试方法有以下两种：

(一)、离线式测量法，如图1所示：

1、将电池组从直流供电系统脱离出来，外接假负载，进行10小时率放电试验；

2、放电结束后要对蓄电池组进行充电恢复。

(二)、在线评估式测量法，如图2所示：

1、调整整流器输出电压至保护电压(如46V)，让蓄电池对实际通信负荷供电。在放电中找出蓄电池组中电压最低、容量最差的一只蓄电池作为容量试验对象；

2、调整整流器对电池组进行充电恢复；

3、利用单体充放电设备对放电时找出的最差那只蓄电池进行10小时率放电试验和充电恢复。

二、目前通信机房常用的蓄电池容量放电测试方法的直观弊端分析：

(一)、离线式测量法弊端如下：

1、测试的蓄电池组进行长时间离线测试，造成直流供电系统蓄电池组后备时间缩短，系统安全性大大降低，易发生通信中断事故；

2、离线操作实施过程中，若操作不当有可能发生短路，存在高风险；

3、对仍在线的蓄电池组剩余的容量难以预测，维护人员操作时提心吊胆，工作过程战战兢兢。若所在线的蓄电池组有严重欠容现象，一旦交流供电中断，极有可能导致通信中断事故的发生；

4、离线测试的蓄电池组，恢复在线并联操作时，因与所在线电池组间存在较大电压差，若操作不当将引起超大电流反灌充电，并产生巨大火花，极易发生人员伤亡和通信中断事故，如图3所示，若U2＞U1，则会引起如图中箭头所示的电流反灌；

5、离线式测量方法将造成电能的巨大浪费：首先，电池组储存的电能全部以热能形式消耗掉，其次，为了消除电池组放电产生的热能，空调设备还需要将近消耗2倍的电能。

(二)、在线评估式测量法弊端如下：

1、直流供电系统上并联的电池组全部投入对实际通信负荷放电，处于应急备用的电池组电能将大大减少，系统安全性大大降低，一旦交流供电中断或开关电源发生故障，后备蓄电池容量将不可逆转，系统供电安全保障工作难以保证，极易发生系统供电中断事故。因此，该在线放电方式，不宜作容量深度放电测试，难以预估电池组后备供电保障时间，也无法对电池组进行正常有效的维护；

2、多组电池长时间在线并联放电，易造成电池组间放电电流严重不平衡，并难以发现电池组的质量问题，存在安全隐患；

3、通信机房的实际负荷往往比较大，放电容量少、时间短，难以发现电池组落后问题，存在安全隐患。

三、目前通信机房常用的蓄电池容量放电测试方法的潜在弊端分析：

(一)、维护规程未得到真正落实，埋下安全隐患

由于目前的两种测试方法均存在安全隐患，操作时容易人为引起安全事故，导致个别维护人员没有严格按要求对电池组测试维护到位，电池组存在的问题没有得到及时发现和排除，到真正需要电池组发挥应急作用时，应急供电时间往往得不到保障。

(二)、电池组被提前报废，造成投资浪费

个别维护人员由于没有对电池组实际容量进行放电测试，同时又顾及到潜在的安全隐患，所以常常提前申请报废更换电池组来确保网络安全运行，致使电池组的投资造成巨大的浪费。

综上所述，电池组维护管理方式存在巨大安全隐患和能源浪费，导入创新的安全节能的电池组放电测试系统设备迫在眉睫。

【发明内容】

本实用新型的第一目的在于提供一种安全、节能，并且使用方便的全在线式电池组放电测试系统。

本实用新型的第二目的在于提供一种可在全在线式电池组放电测试系统中使用的电池组放电测试设备，同时该电池组放电测试设备可以作为单体电池的充电器。

为实现上述第一目的，本实用新型提供一种全在线式电池组放电测试系统，包括蓄电池组、由蓄电池组作为后备电源供电的通信设备，以及通信设备的正常工作电源，还包括进行在线电池组放电测试的电池组放电测试设备，所述电池组放电测试设备的电源输入端连接在其中一组蓄电池组或外接辅助电源上，作为电池组在线测试设备的工作电源，该组蓄电池组即作为被测蓄电池组，所述电池组放电测试设备的电源输出端串行连接到被测蓄电池组与通信设备工作电源之间。

本实用新型可进一步具体为：

所述电池组放电测试设备包括并联连接的安全控制保护电路安全保护电路，以及提供高频开关电源的DC-DC变换器，安全控制保护电路的输出端分别连接至输入连接反向隔离保护电路以及A\D转换控制电路，DC-DC变换器的输出端连接至一数据采集电路，A\D转换控制电路以及数据采集电路分别与一CPU自动程序控制单元连接，输入连接反向隔离保护电路、一DC/DC电源输入及软启动供电电路与一DC/DC转换器依次串行连接，并进而串接到另一DC/DC转换器，该DC/DC转换器又与一A\D转换控制电路、CPU自动程序控制单元、以及CPU液晶显示屏连接。

所述输入连接反向隔离保护电路上引出一电源输出线具有一第一接线端子，相互并联连接的安全控制保护电路、安全保护电路以及DC-DC变换器的两端公共点上分别引出一电源输出线分别具有第二接线端子以及第三接线端子，这些接线端子都同时与数据采集电路连接，所述第一接线端子连接至被测蓄电池组的负极接线端子，所述第二接线端子连接至被测蓄电池组的正极接线端子，所述第三端子连接到通信电源供电正极汇集排。

在上述电池组放电测试设备电路结构基础上，增加一电源输入端子，并将输入连接反向隔离保护电路替换为一双电源输入自动选择隔离及反向保护电路，该电源输入端子连接至双电源输入自动选择隔离及反向保护电路，则原第一接线端子以及该电源输入端子之间外接辅助电源，作为电池组放电测试设备的工作电源，而其他部分连接方式不变，对被测蓄电池组进行全在线放电测试。

为实现上述第二目的，本实用新型提供一种电池组放电测试设备，其与上述实现第一目的中使用的电池组放电测试设备的区别在于，将输入连接反向隔离保护电路替换为一双电源输入自动选择隔离及反向保护电路，所述DC/DC电源输入及软启动供电电路上引出一电源输出线，具有一第一接线端子，所述双电源输入自动选择隔离及反向保护电路上引出一电源输入线，具有一第二接线端子，相互并联连接的安全控制保护电路、安全保护电路以及DC-DC变换器的两端公共点上分别引出一电源输出线，分别具有第三接线端子以及第四接线端子，当所述第一接线端子、第二接线端子之间外接辅助电源时，第三接线端子以及第四接线端子可以直接连接单体电池，为单体电池进行充电，第三接线端以及第四端子也可以串接在被测蓄电池组与在线通信设备工作电源之间时，进行电池组的全在线放电测试。

本实用新型全在线式电池组放电测试系统的优点在于：彻底解决了通信行业几十年来蓄电池容量放电测试的安全隐患问题，降低了现网电池组维护工作难度，简化了蓄电池容量放电测试的操作流程，提高了电源系统的维护安全性，并彻底解决了后备蓄电池组离线放电中的耗能问题，达到了安全、节能环保的效果，延长了通信电池组更换周期，具体阐述如下：

1、该全在线式电池组放电测试系统的设计与应用，以在线通信后备蓄电池组放电的电压或外接辅助电源(包含在线系统设备工作的供电电源)为测试设备的输入工作电源，满足蓄电池放电特性、相关通信电源运行维护规程标准及蓄电池组维护测试要求，放电检测全在线式并维护了放电安全。

2、通过无缝连接技术，与被测试的电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，实现被测的蓄电池组以测试设备设定的放电参数在线对实际负荷放电；

3、完成放电容量测试之后，由测试设备自动控制进行在线限流充电，并完成等电位安全连接。

4、与传统使用智能化假负载进行离线测试对比，有效地解决了离线放电操作、供电及恢复在线全过程维护测试安全隐患问题，具有节能、操作简便安全、在线供电安全、测试结束自动进行在线充电及恢复等电位连接等优点。

5、单体电池在线检测和告警保护功能，在“设备”电路设计中采用单体无线电压测试管理系统或单体有线电压测试管理系统，维护检测操作简便，提高系统维护工作安全。

6、该全在线式电池组放电测试系统的输出具有稳压限流、稳流限压控制保护功能，以及输出过电流、过电压关机保护功能，具备通信后备电池组在线放电容量检测和安全供电保护特点；

7、该全在线式电池组放电测试系统具备维护操作、参数设置简单，智能化程度高，保护功能强等特点，该全在线式电池组放电测试系统操作界面友好，依照系统提示操作，即可完成通信在线电池组质量检测，并自动保存数据，以便维护分析与管理；

8、该全在线式电池组放电测试系统PC设置一路交流备份电源，以便适时查阅、读取、拷贝测试数据，以及历史事件记录；

9、该全在线式电池组放电测试系统的PC输出均有标准数据接口，应用灵活方便。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1是现有离线式蓄电池组测试结构示意图。

图2是现有在线评估式蓄电池组测试结构示意图。

图3是现有离线式蓄电池组测试结构缺点说明示意图。

图4是本实用新型全在线式电池组放电测试系统中电池组放电测试设备原理方框图。

图5是使用本实用新型全在线式电池组放电测试系统进行测试的一-48V通信电源系统示意图。

图6是电池组放电测试设备与通信电源系统接线示意图。

图7是本实用新型全在线式电池组放电测试系统一实施例的在线放电原理电路图。

图8是图7中实施例的在线自动充电原理电路图。

图9是本实用新型全在线式电池组放电测试系统中电池组放电测试设备的另一实施例的原理方框图。

图10是使用图9中所示电池组放电测试设备对单体电池进行充电的接线连接图。

【具体实施方式】

本实用新型全在线式电池组放电测试系统包括蓄电池组，由蓄电池组作为后备电源供电的通信设备，以及连接到蓄电池组的电池组放电测试设备1。请参阅图4，是本实用新型全在线式电池组放电测试系统中使用的电池组放电测试设备1的原理方框图，该电池组放电测试设备1包括安全控制保护电路10、安全保护电路12、提供高频开关电源的DC-DC(直流-直流)变换器20、输入连接反向隔离保护电路30、A\D(模\数)转换控制电路40、数据采集电路50、CPU(中央处理器)自动程序控制单元60、DC/DC电源输入及软启动供电电路70、DC/DC转换器80、90、AC/DC变换器100、连接到CPU自动程序控制单元60的CPU液晶显示屏110，以及蓄电池组单体电压检测设备120。

其中安全控制保护电路10作为在线蓄电池组放电测试结束、自动限流充电和自恢复等电位连接安全控制保护电路，该种安全控制保护电路10为现有实现方式较成熟的电路，本电路以PC系统程序为控制模式，其与安全保护电路12、DC-DC变换器20采用并联连接，该安全保护电路12与被测试的电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电；安全控制保护电路10的输出端分别连接至输入连接反向隔离保护电路30以及A\D转换控制电路40，提供这些电路的安全保护；DC-DC变换器20的输出端连接至数据采集电路50；A\D转换控制电路40以及数据采集电路50分别与CPU自动程序控制单元60连接。输入连接反向隔离保护电路30、DC/DC电源输入及软启动供电电路70与DC/DC转换器80依次串行连接，并进而串接到DC/DC转换器90，作为PC主机电源，该DC/DC转换器90与A\D转换控制电路40、CPU自动程序控制单元60、以及CPU液晶显示屏110连接，提供这些电路单元的电源。蓄电池组单体电压检测设备120连接到CPU自动程序控制单元60，可以检测蓄电池组的单体电压。另外，另设一AC/DC变换器(开关电源)100备用电源串接到DC/DC转换器90，也可作为PC主机电源的交流输入供电电源。

输入连接反向隔离保护电路30上引出一电源输出线，具有一接线端子A，并接的安全控制保护电路10、安全保护电路12以及DC-DC变换器20的两端公共点上分别引出一电源输出线，分别具有一接线端子C以及一接线端子D。接线端子A、接线端子C以及接线端子D都同时与数据采集电路50连接。

下面以-48V通信电源后备蓄电池组在线放电容量测试工作原理为例，说明全在线式电池组放电测试系统的应用工作原理。

如图5所示，为现有通信机房常用-48V通信电源后备蓄电池组给通信设备进行供电的原理框图，一48V整流器与一-48VDC直流配电屏连接后与蓄电池组并接，对通信设备进行后备电源的提供。

使用时，通过“设备”无缝连接技术，使该电池组放电测试设备与被测试的蓄电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电。电池组放电测试设备的输入工作电源由被测蓄电池组提供。操作过程中，被测蓄电池组仅拆电池组正极端子或电池组负极接线端子一处的输出连接线(电源工作地线)，操作简单安全。

在线无缝连接技术的操作过程如下所述：被测蓄电池组全在线无缝连接操作，将电池组放电测试设备串接在被测的蓄电池组的正极或负极上，即与整流器、负载设备的供电电源的正极或负极汇集线间进行串联连接，全在线式电池组放电测试系统的接入应遵守“先接三，后拆一”的原则，电池组放电测试设备完成测试退出服务时，应遵守“先接一，后拆三”的原则。请参阅图6，以-48V通信电源被测蓄电池组为例，“先接三，后拆一”即为：先接电池组放电测试设备的电源输出线L1、L2、L3，即将该测试设备的接线端子C、A、D分别连接至被测蓄电池组正极接线端子C1、负极接线端子A1和-48V通信电源供电正极汇集排GD，后拆被测蓄电池组正极接线端原电源连接线L5，即断开蓄电池组正极接线端子C1与-48V通信电源供电正极汇集排GD的连接；“先接一，后拆三”即为：被测蓄电池组完成测试，并自动进行限流充电到等电位自动连接退出服务，应先接被测蓄电池组正极端子C1的原电源连接线L5，后拆C1端电源线L1、A1端电源线L2和GD端电源线L3。

请参阅图7，该电池组放电测试设备1已经通过无缝连接技术连接到一由-48V通信后备电源蓄电池组供电的通信系统上，组成一完整的全在线式电池组放电测试系统。

全在线式电池组放电测试系统的在线放电原理如下所述。

被测蓄电池组容量放电通过在线串接该电池组放电测试设备提升在线供电电压，并以自动稳流或恒功率控制输出，使被测蓄电池组对在线负载设备进行供电，从而实现被测蓄电池组恒电流放电容量测试或恒功率放电测试，达到安全节能维护效果。

现在选择其中一组-48V蓄电池组进行放电容量测试，如图7中所示的蓄电池组200进行在线放电容量测试，被测蓄电池组采用无缝连接不影响对通信设备的正常供电，根据测试参数设置，以I_放电电流进行自动稳流控制输出电压U_O，提高在线输出稳定的电压U_在线＝U_电池组+U₀，保持恒定电流进行放电I_放电＝I_放电1+I_放电2+I_浮充(I_放电1为串接电池组放电测试设备的输入工作电流，I_放电2为被测蓄电池组I对通信设备负载供电电流)，在线通信设备工作电流I_负载＝I_整流器+I_放电2，此时，正常工作的整流器或高频开关电源输出电流I_整流器小于通信设备负载工作电流I_负载；在正常工作情况下，其整流器或高频开关输出电流I_整流器为通信设备负载工作电流I_负载与蓄电池组放电电流I_放电2之和。放电过程，被测蓄电池组200的电压随着放电电流和时间的延长，电池组电压也随之下降，通过电池组放电测试设备自动稳流控制调整输出电压U_O，提升在线工作电压，使之保持被测蓄电池组200以恒定的电流进行放电容量测试。进行放电测试的全在线式电池组放电测试系统的保护功能具有：设备在线电压限压保护、过压保护，被测蓄电池组放电低压保护、单体电池放电终止低压保护，以及电池放电工作限流和过流保护。具体参数设置，用户可根据实际测试需求进行设定，为避免用户参数设置错误，全在线式电池组放电测试系统具有参数设置上限保护功能，以保证全在线设备系统运行使用安全。

在线放电结束后，自动充电到等电位恢复连接原理如图8所示：

被测蓄电池组在线放电测试结束后的充电恢复过程，利用在线系统整流器或高频开关电源设备的输出，通过电池组放电测试设备自动控制完成对被测的蓄电池组进行限流充电，整流器或开关电源输出电流I_整流器＝I_负载+I_充电1，被测蓄电池组200充电电流I_充电2＝I_充电1-(I_设备+I_浮充)，随着充电电流和时间的延长，被测蓄电池组200的电压也随之升高，当接近与在线电压趋于等电位时，由全在线式电池组放电测试系统的智能诊断满足条件时，自动完成等电位连接，以及提示用户将被测电池组I恢复连接，可将电池组放电测试设备退出服务，完成蓄电池组维护检测全过程。

如图9所示，为电池组放电测试设备1的第二实施例的原理电路框图，其在上述电池组放电测试设备1电路结构基础上，增加一电源输入端子B，并将输入连接反向隔离保护电路3替换为一双电源输入自动选择隔离及反向保护电路30’，其连线方式相对于上述第一种电池组放电测试设备1的改变如下：电源输入端子B连接至双电源输入自动选择隔离及反向保护电路30’，而电源端子A直接连接至DC/DC电源输入及软启动供电电路70，其他部分连接方式不变。电池组放电测试设备1的这一实施方式除了具有全在线式电池组放电测试的功能，并且具有单体电池充电管理功能，如图10所示。

当不使用电源输入端子B时，该电池组放电测试设备1与通信系统的连接方式与上述实施例所述完全相同，即以在线放电测试的蓄电池组作为电池组放电测试设备1的输入工作电源，进行被测蓄电池组的全在线放电测试。当使用电源输入端子B时，该电池组放电测试设备1具有两种功能：(1)电池组放电测试设备1作为单体电池充电器，其连接方式如图10所示，对单体电池进行充电，接线端子A、B分别作为负极以及正极接入外部电源，接线端子C为负极端子，D为正极端子作为电池组放电测试设备1的输出电源连接至单体电池，根据PC菜单功能选择、测试参数设置，实现单体电池充电管理；(2)作为全在线电池组测试设备，将其输出接线端子C(负极)、D(正极)串接在被测蓄电池组与在线通信设备工作电源之间，其连接方式与上述第一实施例相同，而接线端子A(负极)和B(正极)之间外接辅助电源(包括在线通信设备工作电源)，作为电池组在线测试设备1的工作电源。

综上所述，全在线式电池组放电测试系统工作原理如下：

通过被测蓄电池组或外接辅助电源(包括在线通信设备工作电源)连接电池组在线测试设备的输入接线端子A(负极)和B或C(正极)端子作为电池组在线测试设备的工作电源。其输出接线端子C(负极)、D(正极)串接在被测蓄电池组与在线通信设备工作电源之间。经电池组在线测试设备根据PC菜单选择、参数设置后，自动控制输出电压(接线端子C、D两端电压)，提升在线通信设备工作电压，起到电池组全在线放电测试目的。

Claims

1.一种全在线式电池组放电测试系统，包括至少一组蓄电池组、由蓄电池组作为后备电源供电的通信设备，以及通信设备的正常工作电源，其特征在于：包括进行在线电池组放电测试的电池组放电测试设备，所述电池组放电测试设备的电源输入端连接在其中一组蓄电池组或外接辅助电源上，作为电池组在线测试设备的工作电源，该组蓄电池组即作为被测蓄电池组，所述电池组放电测试设备的电源输出端串行连接到被测蓄电池组与通信设备工作电源之间。

2.如权利要求1所述的全在线式电池组放电测试系统，其特征在于：所述电池组放电测试设备包括并联连接的安全控制保护电路(10)、安全保护电路(12)，以及提供高频开关电源的DC-DC变换器(20)，安全控制保护电路的输出端分别连接至输入连接反向隔离保护电路(30)以及A\D转换控制电路(40)，DC-DC变换器(20)的输出端连接至一数据采集电路(50)，A\D转换控制电路以及数据采集电路分别与一CPU自动程序控制单元(60)连接，输入连接反向隔离保护电路、一DC/DC电源输入及软启动供电电路(70)与一DC/DC转换器(80)依次串行连接，并进而串接到DC/DC转换器(90)，所述DC/DC转换器(90)与A\D转换控制电路、CPU自动程序控制单元、以及CPU液晶显示屏连接。

3.如权利要求2所述的全在线式电池组放电测试系统，其特征在于：所述输入连接反向隔离保护电路上引出一电源输出线，具有一第一接线端子，相互并联连接的安全控制保护电路、安全保护电路以及DC-DC变换器的两端公共点上分别引出一电源输出线，分别具有第二接线端子以及第三接线端子，这些接线端子都同时与数据采集电路连接，所述第一接线端子连接至被测蓄电池组的负极接线端子，所述第二接线端子连接至被测蓄电池组的正极接线端子，所述第三端子连接到通信电源供电正极汇集排。

4.如权利要求2所述的全在线式电池组放电测试系统，其特征在于：一蓄电池组单体电压检测设备(120)连接到所述CPU自动程序控制单元。

5.如权利要求2所述的全在线式电池组放电测试系统，其特征在于：一AC/DC变换器(100)备用电源串接到所述DC/DC转换器(90)，所述AC/DC变换器外接交流电源。

6.如权利要求1所述的全在线式电池组放电测试系统，其特征在于：所述电池组放电测试设备包括并联连接的安全控制保护电路(10)、安全保护电路(12)，以及提供高频开关电源的DC-DC变换器(20)，安全控制保护电路的输出端分别连接至双电源输入自动选择隔离及反向保护电路(30’)以及A\D转换控制电路(40)，DC-DC变换器(20)的输出端连接至一数据采集电路(50)，A\D转换控制电路以及数据采集电路分别与一CPU自动程序控制单元(60)连接，双电源输入自动选择隔离及反向保护电路、一DC/DC电源输入及软启动供电电路(70)与一DC/DC转换器(80)依次串行连接，并进而串接到DC/DC转换器(90)，所述DC/DC转换器(90)与A\D转换控制电路、CPU自动程序控制单元、以及CPU液晶显示屏连接，所述DC/DC电源输入及软启动供电电路上引出一电源输出线，具有一第一接线端子，所述双电源输入自动选择隔离及反向保护电路上引出一电源输入线，具有一第二接线端子，相互并联连接的安全控制保护电路、安全保护电路以及DC-DC变换器的两端公共点上分别引出一电源输出线，分别具有第三接线端子以及第四接线端子，所述第一接线端子以及第二接线端子间外接辅助电源，所述所述第三接线端子连接至被测蓄电池组的正极接线端子，所述第四端子连接到通信电源供电正极汇集排。