CN209148852U - 蓄电池电压采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了蓄电池电压采集装置，属于电力监控设备技术领域，采集装置包括蓄电池跨接模块和电池参数采集模块，电池参数采集模块包括蓄电池切换模块、调理模块及AD转换模块，蓄电池切换模块的输出端与调理模块输入端连接，调理模块的输出端与AD转换模块输入端连接，AD转换模块的输出端借助单片机与本地监控装置通信连接；蓄电池切换模块包括一组继电器，所述的继电器为双刀继电器，继电器与蓄电池的数量相同并一一对应，每个蓄电池分别借助一个继电器与调理模块连接。提高了对蓄电池组电压的监测准确性及运行安全性，大大提高了直流电源的运行监控状态，实现了远程的平台化管理。

Description

蓄电池电压采集装置

技术领域

本实用新型属于电力监控设备技术领域，涉及到蓄电池电压采集装置。

背景技术

直流电源为控制负荷、动力负荷、事故照明等提供工作电源，是保证变电站正常运行的重要系统之一，是当代电力系统控制、保护的基础，其可靠性与稳定性直接影响到电力运行的安全性和稳定性。近年来因直流电源出现问题导致电力系统重大事故的案例时有发生，造成重大的经济损失和不良的社会影响。所以对蓄电池运行参数的及时准确采集至关重要。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的缺陷，设计了蓄电池电压采集装置，提高了蓄电池组的监测准确性及运行安全性，大大提高了直流电源的运行监控状态，实现了远程的平台化管理。

本实用新型所采取的具体技术方案是：蓄电池电压采集装置，包括蓄电池跨接模块和电池参数采集模块，蓄电池跨接模块和电池参数采集模块的输出端都与本地监控装置连接，关键在于：所述的电池参数采集模块包括蓄电池切换模块、调理模块及AD转换模块，蓄电池切换模块的输入端与变电站直流蓄电池组连接，蓄电池切换模块的输出端与调理模块输入端连接，调理模块的输出端与AD转换模块输入端连接，AD转换模块的输出端借助单片机与本地监控装置通信连接；所述的蓄电池切换模块包括一组继电器，所述的继电器为双刀继电器，所述的继电器与蓄电池的数量相同并一一对应，每个蓄电池分别借助一个继电器与调理模块连接。

所述的调理模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及运放芯片U1，所述的第六电阻R6与第七电阻R7串联形成检测电路，该检测电路借助继电器与待测的蓄电池连接，所述的第八电阻R8串联在第六电阻R6与第七电阻R7的串联节点与运放芯片U1的反向输入端之间，所述的第九电阻R9串联在第七电阻R7末端与运放芯片U1的同向输入端之间，所述的运放芯片U1的反向输入端与输出端之间还串联有第十电阻R10，所述的运放芯片U1的输出端借助AD转换模块与单片机连接。

所述的第七电阻R7的阻值小于第六电阻R6的阻值。

所述的第七电阻R7两端还并联有第三电容C3。

所述的蓄电池跨接模块包括跨接电路及警报电路，跨接电路包括跨接二极管D1及与跨接二极管D1串联的电流传感器，电流传感器的输出端与单片机电连接，单片机的控制端与警报电路连接。

所述的警报电路包括驱动电路及报警器，驱动电路借助继电器KM控制报警器通断，驱动电路包括使能模块及开关模块，使能模块包括依次串接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一三极管Q1，所述的第一电阻R1串接在单片机的控制端，第三电阻R3与第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2与第三电阻R3串接的节点与第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与开关模块连接；

开关模块包括依次串接的第四电阻R4、第五电阻R5及第二三极管Q2，第四电阻R4与第一三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与电源之间串联有继电器KM的线圈。

所述的第二电阻R2与第三电阻R3串接形成的串联电路还并联有第一电容C1，第五电阻R5与第四电阻R4的连接节点与第二三极管Q2的发射极之间串联有第二电容C2，继电器KM的线圈还并联有第二二极管D2，第二二极管D2的导通方向与继电器KM的电流方向反向设置。

本实用新型的有益效果是：借助继电器的依次、逐个闭合将蓄电池逐个的接入到调理模块中，借助调理模块将蓄电池的电压信号逐个采集后经过AD转换模块及单片机整理后上传给本地监控装置，从而完成数据的上报，方便远程工作人员对蓄电池组进行维护和管理，可以提高直流电源的远程监测水平。当蓄电池开路时，蓄电池跨接模块可以自动无延时地跨接在该蓄电池上，保证蓄电池组不间断供电，有效避免直流母线失电、保护装置拒动情况的发生。蓄电池跨接模块和电池参数采集模块配合，提高了对蓄电池组电压的监测准确性及运行安全性，大大提高了直流电源的运行监控状态，实现了远程的平台化管理。

附图说明

图1为本实用新型中电池参数采集模块的原理图。

图2为本实用新型中蓄电池跨接模块的原理图。

图3为本实用新型中跨接电路的原理图。

附图中，1代表AD转换模块，2代表单片机，3代表电流传感器，4代表报警器，5代表本地监控装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细说明：

具体实施例，如图1、图2和图3所示，蓄电池电压采集装置，包括蓄电池跨接模块和电池参数采集模块，蓄电池跨接模块和电池参数采集模块的输出端都与本地监控装置5连接，所述的电池参数采集模块包括蓄电池切换模块、调理模块及AD转换模块1，蓄电池切换模块的输入端与变电站直流蓄电池组连接，蓄电池切换模块的输出端与调理模块输入端连接，调理模块的输出端与AD转换模块1输入端连接，AD转换模块1的输出端借助单片机2与本地监控装置5通信连接；所述的蓄电池切换模块包括一组继电器，所述的继电器为双刀继电器，所述的继电器与蓄电池的数量相同并一一对应，每个蓄电池分别借助一个继电器与调理模块连接。

借助继电器的依次、逐个闭合将蓄电池逐个的接入到调理模块中，借助调理模块将蓄电池的电压信号逐个采集后经过AD转换模块1及单片机2整理后上传给本地监控装置5即工控机，从而完成数据的上报。所述的蓄电池切换模块的作用是借助继电器将蓄电池逐个接入进行检测，实现单个蓄电池的参数采样，原理是通过对应的继电器闭合，从而对单个蓄电池形成闭合回路，借助电阻采样进行相关参数的获取，实现精细化的电池性能监测。

电池参数采集模块能够获取单个蓄电池的电压参数并发送给本地监控装置5，本地监控装置5通过网络信号传输到远程监控系统，方便远程工作人员对蓄电池组进行维护和管理，可以提高直流电源的远程监测水平。当蓄电池开路时，蓄电池跨接模块可以自动无延时地跨接在该蓄电池上，保证蓄电池组不间断供电，有效避免直流母线失电、保护装置拒动情况的发生。蓄电池跨接模块和电池参数采集模块配合，提高了对蓄电池组电压的监测准确性及运行安全性，大大提高了直流电源的运行监控状态，实现了远程的平台化管理。

作为对本实用新型的进一步改进，调理模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及运放芯片U1，所述的第六电阻R6与第七电阻R7串联形成检测电路，该检测电路借助继电器与待测的蓄电池连接，所述的第八电阻R8串联在第六电阻R6与第七电阻R7的串联节点与运放芯片U1的反向输入端之间，所述的第九电阻R9串联在第七电阻R7末端与运放芯片U1的同向输入端之间，所述的运放芯片U1的反向输入端与输出端之间还串联有第十电阻R10，所述的运放芯片U1的输出端借助AD转换模块1与单片机2连接。在某个继电器借助单片机2驱动闭合后，该继电器所对应的蓄电池与第六电阻R6与第七电阻R7组成闭合回路，由于第六电阻R6与第七电阻R7阻值大，电流微小，避免出现短路风险，设置的运放芯片U1搭建构成减法电路结构，从而采集到第七电阻R7两端的电压，整体电流小，对元器件的要求低，便于降低元器件的成本，适合大面积推广应用。

作为对本实用新型的进一步改进，第七电阻R7的阻值小于第六电阻R6的阻值。使得第七电阻R7的分压较小，避免大电压冲击器件导致的击穿等危险，保证了设备的安全运行。

由于双触点继电器的双触点闭合可能存在一定时差或者接触不稳导致电压波动，为避免出现电压波动导致的影响，第七电阻R7两端还并联有第三电容C3，借助第三电容C3滤除第七电阻R7两端电压突变情况，保证采样的精确进行。

作为对本实用新型的进一步改进，蓄电池跨接模块包括跨接电路及警报电路，跨接电路包括跨接二极管D1及与跨接二极管D1串联的电流传感器3，电流传感器3的输出端与单片机2电连接，单片机2的控制端与警报电路连接。当电流传感器3检测到电流后默认是跨接二极管D1导通，说明此时该跨接电路所跨接的蓄电池发生故障，跨接生效，通过单片机2判定电流传感器3检测到电流信号后，单片机2上传报警信号到工控机，由工控机上报远程服务器，方便远程人员对现场情况进行了解，现场这边由单片机2启动警报电路对现场的工作人员进行提示，提醒工作人员及时进行检查维修，避免事故扩大。跨接电路无需使用单独的工作电源，利用二极管单向导电性，使用时只需反向并联于蓄电池两端即可，一旦蓄电池极性反转，二极管自动导通，无时间间隙，安全可靠。

作为对本实用新型的进一步改进，警报电路包括驱动电路及报警器4，驱动电路借助继电器KM控制报警器4通断，驱动电路包括使能模块及开关模块，使能模块包括依次串接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一三极管Q1，所述的第一电阻R1串接在单片机2的控制端，第三电阻R3与第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2与第三电阻R3串接的节点与第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与开关模块连接；

开关模块包括依次串接的第四电阻R4、第五电阻R5及第二三极管Q2，第四电阻R4与第一三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与电源之间串联有继电器KM的线圈。

驱动电路的工作原理是：当单片机2的控制端即IO口输出高电平后，第二电阻R2与第三电阻R3由于串联分压，此时第一三极管Q1的基极电压低于发射极电压，第一三极管Q1导通，借助该部分的使能电路提高了单片机2控制端的负载能力，随后第二三极管Q2的基极上电，第二三极管Q2导通，使得继电器KM的线圈上电，经过使能模块及开关模块的共同驱动，既能够提高单片机2的负载能力，又提高了开关模块的受控精确度，又保证了较大功率的继电器KM线圈能够顺利接通，实现无延时跨接，保证蓄电池组不间断供电，有效避免直流母线失电、保护装置拒动情况的发生，更加安全可靠。

作为对本实用新型的进一步改进，第二电阻R2与第三电阻R3串接形成的串联电路还并联有第一电容C1，借助第一电容C1消除单片机2的控制端即IO口输出电平的尖波等杂波，提高信号质量，当第一电容C1逐渐充电后，第一三极管Q1逐渐导通，可以避免突变。第五电阻R5与第四电阻R4的连接节点与第二三极管Q2的发射极之间串联有第二电容C2，继电器KM的线圈还并联有第二二极管D2，第二二极管D2的导通方向与继电器KM的电流方向反向设置，第二电容C2与第一电容C1的工作原理相同，避免了控制继电器KM的大电流的直接接入，提高了电路的稳定性。

Claims (7)

1.蓄电池电压采集装置，包括蓄电池跨接模块和电池参数采集模块，蓄电池跨接模块和电池参数采集模块的输出端都与本地监控装置(5)连接，其特征在于：所述的电池参数采集模块包括蓄电池切换模块、调理模块及AD转换模块(1)，蓄电池切换模块的输入端与变电站直流蓄电池组连接，蓄电池切换模块的输出端与调理模块输入端连接，调理模块的输出端与AD转换模块(1)输入端连接，AD转换模块(1)的输出端借助单片机(2)与本地监控装置(5)通信连接；所述的蓄电池切换模块包括一组继电器，所述的继电器为双刀继电器，所述的继电器与蓄电池的数量相同并一一对应，每个蓄电池分别借助一个继电器与调理模块连接。

2.根据权利要求1所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的调理模块包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9及运放芯片U1，所述的第六电阻R6与第七电阻R7串联形成检测电路，该检测电路借助继电器与待测的蓄电池连接，所述的第八电阻R8串联在第六电阻R6与第七电阻R7的串联节点与运放芯片U1的反向输入端之间，所述的第九电阻R9串联在第七电阻R7末端与运放芯片U1的同向输入端之间，所述的运放芯片U1的反向输入端与输出端之间还串联有第十电阻R10，所述的运放芯片U1的输出端借助AD转换模块(1)与单片机(2)连接。

3.根据权利要求2所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的第七电阻R7的阻值小于第六电阻R6的阻值。

4.根据权利要求2所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的第七电阻R7两端还并联有第三电容C3。

5.根据权利要求1所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的蓄电池跨接模块包括跨接电路及警报电路，跨接电路包括跨接二极管D1及与跨接二极管D1串联的电流传感器(3)，电流传感器(3)的输出端与单片机(2)电连接，单片机(2)的控制端与警报电路连接。

6.根据权利要求5所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的警报电路包括驱动电路及报警器(4)，驱动电路借助继电器KM控制报警器(4)通断，驱动电路包括使能模块及开关模块，使能模块包括依次串接的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第一三极管Q1，所述的第一电阻R1串接在单片机(2)的控制端，第三电阻R3与第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2与第三电阻R3串接的节点与第一三极管Q1的发射极连接，第一三极管Q1的集电极与开关模块连接；

开关模块包括依次串接的第四电阻R4、第五电阻R5及第二三极管Q2，第四电阻R4与第一三极管Q1的集电极连接，第五电阻R5与第二三极管Q2的基极连接，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与电源之间串联有继电器KM的线圈。

7.根据权利要求6所述的蓄电池电压采集装置，其特征在于：所述的第二电阻R2与第三电阻R3串接形成的串联电路还并联有第一电容C1，第五电阻R5与第四电阻R4的连接节点与第二三极管Q2的发射极之间串联有第二电容C2，继电器KM的线圈还并联有第二二极管D2，第二二极管D2的导通方向与继电器KM的电流方向反向设置。