變電站蓄電池遠程智能維護裝置的製作方法
2023-10-04 18:27:59 3
專利名稱：變電站蓄電池遠程智能維護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統變電站中的電性能的測試裝置，具體地說是一種變電站蓄電池遠程智能維護裝置。
背景技術：
目前變電站數位化程度越來越高，且國內絕大多數變電站已實現無人值守，直流電源系統直接為站內自動化裝置提供基礎的源動力，蓄電池又是整個直流電源系統的最後一道安全屏障，一但出現問題，隨之而來的便是保護失靈、開關拒動、通道中斷…後果不堪設想。近年來因蓄電池問題導致的重大電力事故時有發生，造成重大的經濟損失。由於蓄電池內在性能的複雜性及不可見性，蓄電池歷來都是電源維護工作的重點與難點；到目 前為止，除核對性容量測試外，很難有一種方法能對蓄電池性能進行全面定性、定量的測試和維護。早期，對蓄電池容量測試是採用可變電阻箱、電壓和電流表人工來完成的，費時費力，採集數據實時性差，而且無法實現恆流放電；隨著科技的發展，出現了智能放電負載，恆流放電，實現了放電過程的自動控制，使核對性容量測試試驗前進了一大步；但其必須現場操作，隨著電力系統的快速發展，變電站數量的增多，在有限人力物力的條件下很難利用智能負載按照規程要求完成蓄電池的定期核對性容量測試。由於以上困難的存在，很多單位很少對蓄電池進行容量測試，甚至不做容量校核試驗，這就給電力系統的安全運行埋下巨大隱患。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種能實現恆流放電、快速實時數據採集、遠端控制無需現場操作的蓄電池遠程智能維護裝置。為了解決上述技術問題，本發明的蓄電池遠程智能維護裝置，包括上位管理機和由微處理器、電壓傳感器、信號調理電路、功率驅動電路、光電耦合電路、IGBT管和PTC電阻所構成的五大迴路；
所述待測蓄電池正極穿過電流變送器連接PTC電阻的一端，PTC電阻的另一端連接IGBT管的C極，IGBT管的E極接至待測蓄電池負極構成容量測試主迴路；
所述電壓傳感器一次輸入端並聯於待測蓄電池兩端極，電壓傳感器二次信號輸出連接信號調理電路的同相輸入端，信號調理電路的輸出端連接微處理器的一個A/D輸入腳構成電壓採樣迴路；
所述電流傳感器穿心於待測蓄電池正極和PTC電阻連接，其二次信號輸出連接信號調理電路的同相輸入端，信號調理電路的輸出端連接微處理器的另一個A/D輸入腳構成電流採樣迴路； 所述微處理器的一個I/o腳和功率驅動電路的輸入相連，功率驅動電路的輸出與光電耦合電路的輸入相連，光電耦合電路的輸出連接IGBT管的控制G極構成負載調節控制迴路；
所述微處理器的RXIP、RXIN、TXOP、TXON腳連接網絡變壓器/RJ45接口電路構成通訊迴路；
所述通訊迴路通過乙太網與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據。採用上述的結構後，由於設置的上位管理機和和由微處理器、電壓傳感器、信號調理電路、功率驅動電路、光電耦合電路、IGBT管和PTC電阻構成的五大迴路，同時五大迴路中的通訊迴路通過乙太網與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據，由此利用了現有的計算機技術、實時乙太網通信技術結合五大迴路對蓄電池遙控容量測試，進行遠程維護，通過本發明的設置可以實現安全恆流放電，採集數據實時快速，實現了蓄電池容量測試的遠程自動控制，無需現場操作，且可同時對多個變電站開展核對性放電工作，避免了往返現場的勞頓，節約了大量的人力和物力，大大提高了工作效率。
圖1為本發明蓄電池遠程智能維護裝置的原理框 圖2為本發明蓄電池遠程智能維護裝置的電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
，對本發明的蓄電池遠程智能維護裝置作進一步詳細說明。如圖1所示，本發明的蓄電池遠程智能維護裝置，包括上位管理機和由微處理器、電壓傳感器、電流傳感器(I)、信號調理電路、功率驅動電路、光電耦合電路、IGBT管、RJ45接口電路和PTC電阻所構成的五大迴路；
其中，進一步需要說明的是本發明的上位管理機是一臺安裝了利用VC語言編制的蓄電池容量測試監控軟體的計算機，它連接在乙太網上，通過乙太網控制五大迴路。更具體地說，上位管理機是設計了一個蓄電池容量測試監控軟體專用應用程式，將它安裝在相應的連接在乙太網上的計算機裡，通過操作蓄電池容量測試監控軟體，向遠端的智能測試負載發送遙控指令，並接收智能測試負載上傳的遙測數據；所以準確地說，上位管理機的關鍵是一個裝入已連接在乙太網上的計算機裡的利用VC語言編制的蓄電池容量測試監控軟體專用應用程式。由微處理器、信號變送、信號調理、功率驅動、光電耦合、IGBT管和PTC陶瓷電阻組成的五大迴路，通過乙太網接收上位管理機遙控指令，並上傳總電壓、放電電流等相關數據，自動調節負載，實現恆流輸出。所述的調節負載恆流輸出是微處理器採用PWM脈寬調製方式，通過光耦驅動IGBT管控制PTC陶瓷電阻投切實現的。微處理器採用LM3S6938單片機，它是德州儀器(TI)公司提供的首款基於ARlfCortex -M3的32位控制器，256K的片內FLASH，64K片內SRAM，一個8通道的10位的A/D轉換器，內部集成10/100乙太網媒體訪問控制(MAC)以及物理層(PHY)，符合IEEE802. 3-2002規範，其優點在於它兼容了第三方TCP/IP協議棧，可實現單晶片的乙太網終端節點功能；RJ45接口電路採用網絡變壓器/RJ45接口晶片，型號為HR911105A;採用霍爾電流傳感器作為信號變送部分的電流變送，霍爾電流傳感器的型號為TBC50A ;採用電磁調製電壓傳感器作為電壓變送，電壓傳感器的型號為WPE-DV，輸入0-300V，輸出0-5V ；信號調理電路包括電壓放大和電流放大，都採用運放LM358 ;功率驅動電路是MC1413達林頓管，來提高驅動能力；光電耦合電路是TLP521-1，隔離強弱電；IGBT管採用仙童公司的25N120，25A 1200V ；PTC電阻具有體積小、重量輕、功率大、無紅熱現象等優點。上述各部分連接方式如下
待測蓄電池正極穿過電流變送器TBC50A後，連接PTC電阻的一端，PTC電阻的另一端連接IGBT管25N120的C極，IGBT管的E極接至待測蓄電池負極，而構成容量測試主迴路；電壓傳感器WPE-DV —次輸入端並聯於待測蓄電池兩端極，電壓傳感器二次信號輸出連接電壓運放LM358的同相輸入端，電壓運放LM358的輸出端連接微處理器LM3S6938的一個A/D輸入腳而構成電壓採樣迴路；
電流傳感器TBC50A穿心於待測蓄電池正極和PTC陶瓷電阻連接，其二次信號輸出連接電流運放LM358的同相輸入端，電流運放LM358的輸出端連接微處理器LM3S6938的另一個A/D輸入腳而構成電流採樣迴路；
微處理器LM3S6938的一個I/O腳和功率驅動晶片MC1413的輸入相連，MC1413的輸出與光耦TLP521-1的輸入相連，TLP521-1的輸出連接IGBT管25N120的控制G極而構成負載調節控制迴路；
微處理器LM3S6938的RXIP、RXIN、TXOP、TXON腳連接網絡變壓器/RJ45接口晶片HR911105A，構成通訊迴路，通過乙太網與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據。控制過程如下微處理器LM3S6938通過網絡變壓器/RJ45接口 HR911105A從乙太網上接收上位管理機遙控指令後，採用PWM脈寬調製方式，由LM3S6938的I/O 口連接功率驅動晶片MC1413，來驅動光耦TLP521-1，再由光耦推動IGBT管25N120來控制PTC陶瓷電阻投切，從而來調節待測蓄電池的放電電流，按照電力規程實現電流連續調節，恆流輸出；電壓、電流傳感器把電壓、電流強電信號隔離轉變為0 5V弱電信號傳遞給信號調理電路運放LM358 (兩路，一路電壓放大、一路電流放大)，經LM358放大後，分別傳遞給微處理器LM3S6938的兩個A/D輸入腳，微處理器採集、計算、整理得到電池總電壓、放電電流等相關數據，同時監測上述數據的變化，直到有任一數據滿足電力規程規定的放電終止條件保護停機或人為中止停機，並實時經網絡變壓器/RJ45接口通過乙太網向上位管理機上傳電池總電壓、放電電流等遙測數據。如圖2所示，LM3S6938單片機的GND、GNDA、GNDPHY、CMODO和CMODl與地線相連接；VDD, VDDA, VCCPHY 接 3. 3V 高電平;LD0、VDD25 接 2. 5V 高電平。單片機 LM3S6938 的 OSCO,OSCl腳分別與電容C4、C5的一端相連接，電容的另一端接地，並且在0SC0、OSCl之間接一個8M晶體振蕩器Ml ；XTALPPHYaTALNPHY腳分別與電容C2、C3的一端相連，電容的另一端接地，並且在XTALPPHY、XTALNPHY之間接一個25M晶振M2使單片機正常工作。電阻R1、R2、R3、R4、及網絡變壓器/RJ45接口 HR911105A的TXCT、RXCT共同和3. 3V電源相連接，電阻Rl另一端與LM3S6938的RXIN腳、HR911105A的RX-相連，電阻R2另一端與LM3S6938的RXIP腳、HR911105A 的 RX+ 相連，電阻 R3 另一端與 LM3S6938 的 TXON 腳、HR911105A 的 TX-相連，電阻 R4 另一端與 LM3S6938 的 TXOP 腳、HR911105A 的 TX+ 相連，HR911105A 的 GND 接地；R1、R2、R3、R4、及HR911105A組成乙太網接口電路，連接在乙太網上。單片機LM3S6938的RST腳與電阻Rll的一端及電容Cl的一端相連接，Rll的另一端接3. 3V電源，Cl的另一端接地，完成上電復位功能。LM3S6938的PC4腳和驅動晶片MC1413的I腳IN相連，MC1413的9腳COM與12V電源連接，MC1413的16腳OUT與光耦TLP521-1的2腳相連，TLP521-1的I腳連接12V電源，4腳與+12電源連接，TLP521-1的3腳與電阻R5的一端及IGBT管25N120的G極相連，R5的另一端接地，25N120的E極與待測電池連接，25N120的C極接PTC陶瓷電阻的一端，PTC電阻的另一端穿過電流變送器TBC50A後與待測電池「 + 」連接，PTC電阻、IGBT, TLP521-1、MC1413、R5、R6 一起構成容量測試主迴路及其控制電路。WPE-DV —次輸入端U+與待測電池「 + 」連接，U-與待測電池連接，電壓傳感器的+E腳接12V，GND腳接地，信號輸出端Us連接R8的一端，電阻R8的另一端與AMPl的3腳相連，電阻R7的一端接地，另一端與AMPl運放LM358的2腳及電位器Wl的I腳相連，電位器Wl的2、3腳與AMPl的I腳及LM3S6938的ADCO腳相連接，WPE-DV, R7、R8、Wl及AMPl —起構成電壓信號變送調理電路。電流傳感器TBC50A穿心於待測蓄電池「 + 」和PTC陶瓷電阻連接線，TBC50A的的+E腳接12V，-E腳接-12V，GND腳接地，信號輸出端Uz連接電阻RlO的一端，RlO的另一端與AMP2運放LM358的3腳相連，電阻R9的一端接地，另一端與AMP2的2腳及電位器W2的I腳相連，電位器W2的2、3腳與AMP2的I腳及LM3S6938的ADCl腳相連接，TBC50A、R9、RIO、W2及AMP2 —起構成電流信號變送調理電路。
權利要求
1.一種蓄電池遠程智能維護裝置，其特徵在於包括上位管理機和由微處理器、電壓傳感器、信號調理電路、功率驅動電路、光電耦合電路、IGBT管和PTC電阻構成的五大迴路；所述待測蓄電池正極穿過電流變送器連接PTC電阻的一端，PTC電阻的另一端連接 IGBT管的C極，IGBT管的E極接至待測蓄電池負極構成容量測試主迴路；所述電壓傳感器(I) 一次輸入端並聯於待測蓄電池兩端極，電壓傳感器二次信號輸出連接信號調理電路的同相輸入端，信號調理電路的輸出端連接微處理器的一個A/D輸入腳構成電壓採樣迴路；所述電流傳感器穿心於待測蓄電池正極和PTC電阻連接，其二次信號輸出連接信號調理電路的同相輸入端，信號調理電路的輸出端連接微處理器的另一個A/D輸入腳構成電流採樣迴路；所述微處理器的一個I/O腳和功率驅動電路的輸入相連，功率驅動電路的輸出與光電耦合電路的輸入相連，光電耦合電路的輸出連接IGBT管的控制G極構成負載調節控制迴路；所述微處理器的RXIP、RXIN、TXOP, TXON腳連接網絡變壓器/RJ45接口電路構成通訊迴路；所述通訊迴路通過乙太網與上位管理機進行通訊，接受遙控指令，上傳遙測數據。
全文摘要
本發明公開了一種電力系統變電站中的電性能的測試裝置，具體地說是一種變電站蓄電池遠程智能維護裝置。它包括上位管理機和由微處理器、電壓傳感器、信號調理電路、功率驅動電路、光電耦合電路、IGBT管和PTC電阻構成的五大迴路；採用上述的結構後，利用了現有的計算機技術、實時乙太網通信技術結合五大迴路對蓄電池遙控容量測試，進行遠程維護，通過本發明的設置可以實現安全恆流放電，採集數據實時快速，實現了蓄電池容量測試的遠程自動控制，無需現場操作，且可同時對多個變電站開展核對性放電工作，避免了往返現場的勞頓，節約了大量的人力和物力，大大提高了工作效率。
文檔編號G01R31/36GK102998627SQ20121055867
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者謝昌華, 牛延召, 陳從武, 周鵬, 周斌全, 章仲達 申請人:江蘇省電力公司鎮江供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網公司