CN2685894Y

CN2685894Y - 蓄电池智能测试装置

Info

Publication number: CN2685894Y
Application number: CN 200420026009
Authority: CN
Inventors: 黄海宏
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology; Hefei Polytechnic University
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2014-03-31

Abstract

蓄电池智能测试装置，其特征是为每节蓄电池分别配置测试单元，测试单元内置作为信号处理电路的单片机，并以单节蓄电池端电压作为其电源输入；采用总线式结构形式，每一测试单元具有唯一通讯站号，各测试单元通过485驱动芯片挂接在上位机的485总线上，并按设定的通讯站号与上位机通讯。本实用新型使用寿命长、体积小、安全可靠、数据更新速率快。

Description

蓄电池智能测试装置

技术领域：

本实用新型涉及测试装置，更具体地说是一种用来对蓄电池使用状况进行测试的装置。

背景技术：

直流操作电源系统是变电站、发电厂不可缺少的二次设备。该系统由整流电源和蓄电池组组成。在正常情况下，由整流电源为变电站、发电厂内的直流设备供电，同时给蓄电池组充电，保证蓄电池处于满容状态。当发生交流停电时，由蓄电池组放电，保证直流设备不会停电。目前在电力系统广泛使用的是阀控式密封铅酸蓄电池。随着变电站等级的提高，蓄电池的容量呈递增状态，而蓄电池的费用也呈递增曲线。尤其是500kV变电站及发电厂用的直流操作电源系统，蓄电池组在整套设备的费用比重会远远大于整流电源所占的费用的比重。因此蓄电池的维护成为非常重要的问题。

测量蓄电池品质最直观的办法就是测量蓄电池的端电压，该端电压直接反映蓄电池的过充和欠充。为了及时得到每节蓄电池的情况，并且减少维护的工作量，顺应“无人值守”变电站的需求，在较为重要的变电站，特别是110kV及以上等级的变电站及发电厂的直流操作系统中，大多要求配置蓄电池检测装置。

阀控式密封铅酸蓄电池以2V为基本单元，大容量的蓄电池均采用2V/节，小容量的为内部6个单元串联，构成12V/节，也有些较少的品牌采用6V/节。我国变电站内部直流设备额定电压通常为220V/110V，220V的直流操作电源需配置18/19节12V蓄电池或103-108节2V蓄电池，110V的直流操作电源以次类推。蓄电池头尾串联，最后与整流器的输出并联。

为检测单节蓄电池电压，要在蓄电池两极引出采样线。例如：18节蓄电池一一串联组成蓄电池组，则要引出19根采样线；若是108节蓄电池组成蓄电池组，则需要109根采样线。目前应用比较普及的蓄电池测试仪采用巡检方式，通过端子接入采样线，蓄电池测试仪内部单片机控制继电器逐一进行切换，将每节电池分别与单片机测量系统共地相连，从而测得单节蓄电池端电压。采用巡检方式的蓄电池测试仪尽管造价低，但却存在着明显的缺点，主要包括：

现场连接线太多，尤其是采用2V蓄电池时，要连接大量的采样线。

连接采样线有一定的危险性。由于采样线是通过端子接入单片机系统，而考虑到体积和成本，相邻接线点距离很近，蓄电池采样线是带电体，因而连接蓄电池采样线具有相当的危险性，而长距离连接蓄电池采样线，尤其是采样线数量较多，不易分辨其顺序，不但操作任务较重，发生事故的机率也高。

可靠性低。蓄电池测试仪从直流母线上取电作为装置输入电源，若受到强电干扰，有可能造成某一时刻一节以上继电器动作，则蓄电池会通过采样线形成短路。

使用寿命受采样频率影响。目前较好品牌的继电器切换次数为10⁵-10⁶次，若切换频率较高，会影响继电器进而整个装置的使用寿命，因此采用巡检方式的蓄电池测试仪均以加大继电器切换时间来延长装置寿命，但这样会造成数据更新周期偏长。

目前，对于无人值守的通信基站也存在同样的问题。

发明内容：

本实用新型是为解决上述现有技术所存在的问题，提供一种使用寿命长、体积小、安全可靠、数据更新速率快的蓄电池智能测试装置。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型的结构特点是为每节蓄电池分别配置测试单元，测试单元内置作为信号处理电路的单片机，并以单节蓄电池端电压作为其电源输入，采用总线式结构形式，每一测试单元具有唯一通讯站号，各测试单元通过485驱动芯片挂接在上位机的485总线上，并按设定的通讯站号与上位机通讯。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型测试单元体积很小，并且是以每节蓄电池端电压作为其输入电源，因此可以就近连线，甚至置于蓄电池表面，在位置上与蓄电池一一对应，连接线的危险性大大降低，只要注意正负极即可。

2、本实用新型根据蓄电池节数配置测试单元，通用于直流操作电源和通信电源。目前的直流电源系统，包括直流操作电源和通讯电源均配置微机监控装置，其装置也多配有RS485通讯口，若其使用合适的RS485驱动芯片，最多可支持256个通信节点，则测试单元可直接进入上一级监控装置，进一步节省资源。

3、本实用新型中的测试单元通过端子上485总线，与上位机之间只有两根通讯线相连，取代了传统蓄电池巡检装置的大量采样长线，现场清爽、走线方便。

4、由于不采用继电器切换方式，不但使用寿命长，而且每个测试单元同时工作，数据更新速率取决于上位机召唤频率，数据刷新率大幅度提高。

具体实施方式：

图1为本实用新型结构框图。

图2为本实用新型电泵型DC/DC升压电路原理图。

图3为本实用新型测试单元原理图。

图4为本实用新型通讯口光耦隔离电路原理图。

具体实施方式：

参见图1，本实施例是为每节蓄电池E₁、E₂、En-₁、En分别配置测试单元，测试单元内置作为信号处理电路的单片机，并以单节蓄电池端电压作为其电源输入；每一测试单元通过跳线对应唯一通讯站号，上位机通过隔离的485总线带站号分别召唤每个测试单元，获得每个蓄电池的端电压数据。

根据铅酸蓄电池的电压级别，测试单元分为2V和12V两种。具体实施中，2V的测试单元要通过升压电路，将蓄电池端电压升到单片机的工作电压；而12V的测试单元则通过降压电路，将蓄电池端电压降到单片机的工作电压。

对于测试单元为12V系列，采用三端稳压器即可完成电压变换。

若测试单元为2V系列，可以采用如图2所示的专用电泵型DC/DC升压电路。在该升电压路中，NCP1402SN50T1芯片是ONSEMI公司生产的高效率、低功耗升压型DC/DC转换器，其内置PFM脉冲频率调制振荡器、PFM控制器、PFM比较器、软起动电路、电压基准及MOEFET开关管，还具有限流电路。其输入电压范围为0.8V～5.5V，输出为固定的5V电压，输出额定电流为200mA，效率为85％。在其输出端2脚设置滤波电容，并以该滤波电容的端电压为升压输出电压。当其内部MOSFET开关管导通时，管脚LX连接的47uH电感进行储能；内部MOSFET开关管关断时，电感释放能量，在管脚OUT产生高于输入电压的+5V，通过电容滤波，得到稳定输出电压。外接肖特基二极管1N5817，使得输出电压不会反回至输入端。

参见图3，图中B+和B-分别表示单节蓄电池正负极。蓄电池电压经电压变换电路变换成单片机的工作电压+5V。

在图3所示电路中，单片机可以采用P87LPC767，这种一次编程产品的价格较为低廉，其自带8位AD转换器，单片机电源电压即是AD模数转换的基准，将蓄电池电压信号接入单片机的AD输入口，单片机即可测出蓄电池的端电压。对于2V测试单元，可直接采集蓄电池电压；而12V测试单元，由于蓄电池端电压高于单片机电源电压，因此要用精度较高的电阻分压后再接入单片机的AD输入口。

图3所示，485驱动芯片一端通过光耦隔离电路与测试单元单片机的串行通讯口RXD和TXD进行数据传递，另一端A、B挂接在上位机485总线上。

参见图4，采用的485驱动芯片可以是MAX1483，485总线最多可支持256个通讯节点。在测试单元中，通过8位拨码开关设置测试单元的通讯站号，最多可设置256个站号。实际应用中，通讯站号应与蓄电池序号相符。上位机通过485总线带站号召唤，获得每节蓄电池端电压。

Claims

1、蓄电池智能测试装置，其特征是为每节蓄电池(E₁、E₂、En-₁、En)分别配置测试单元，测试单元内置作为信号处理电路的单片机，并以单节蓄电池端电压作为其电源输入；采用总线式结构形式，每一测试单元具有唯一通讯站号，各测试单元通过485驱动芯片挂接在上位机的485总线上，并按设定的通讯站号与上位机通讯。

2、根据权利要求1所述的蓄电池智能测试装置，其特征是所述485驱动芯片一端通过光耦隔离电路与测试单元单片机的串行通讯口RXD和TXD传递数据，另一端挂接在上位机485总线上。

3、根据权利要求1所述的蓄电池智能测试装置，其特征是针对2V蓄电池，在蓄电池端电压与测试单元单片机的电源输入端之间，设置输出为5V单片机工作电压的DC/DC升压电路，该2V蓄电池端电压直接接入测试单元单片机的AD模数转换输入口。

4、根据权利要求1所述的蓄电池智能测试装置，其特征是针对12V蓄电池，在蓄电池端电压与测试单元单片机的电源输入端之间，设置输出为5V单片机工作电压的三端稳压器，该12V蓄电池端电压经电阻分压后接入测试单元单片机的AD模数转换输入口。

5、根据权利要求3所述的蓄电池智能测试装置，其特征是采用NCP1402SN50T1升压型DC/DC转换器，在其输出端(2脚)设置滤波电容，并以该滤波电容的端电压为升压输出电压。