专利名称：一种直流电源及蓄电池在线监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流电源及蓄电池在线监测系统，属于检测技术领域。
背景技术：
由蓄电池及直流充电机组成的后备电源系统作为电源系统的重要组成部分，起着 储备电能、应付电网异常和特殊工作情况、维持系统正常运转的关键作用，是需要高可靠电 能保障领域的最后一道防线。该系统广泛应用于电力、通信、政府机关、金融、证券、保险、广 播电视、交通运输、制造、军队、教育、科研、公共设施等行业领域。后备电源系统的稳定性和 在放电过程中能提供给负载的实际容量对确保设备的安全运行具有十分重要的意义。但是 在实际应用中，由于缺乏有效的监测手段，不能及时、准确地掌握后备电源系统的状态，无 法消除存在的隐患，在电力供应异常或中断时后备电源系统不能正常投入工作，或工作时 间很短就失效，从而造成停电事故，产生重大经济损失的事例屡见不鲜。 由于受当前技术诊断水平的制约，对后备电源系统的检测大都采取人工巡检的方 式，或只针对蓄电池的功能单一的在线监测方式，存在着很多缺陷 1、人工巡检方式的缺陷(l)安全风险大。由于现场条件复杂、空间小、电压高，并 且存在易燃及腐蚀性气体，工作人员到现场检测，存在较大的风险。(2)费时费力，成本高， 工作效率低下；(3)无法随时随地掌握现场设备的状况，出现安全隐患时，无法立即得知， 往往酿成重大事故，造成重大经济和人员损失。(4)无法实现设备状况的趁势预测。(5)数 据量大时，数据管理及各种报表、查询统计较为困难。 2、没有用系统的观点来认识问题。实际上，直流系统包含着多个子系统，各个子系 统相互影响。蓄电池只是其中的一个子系统。只针对蓄电池的功能单一的检测、监测方式 的缺陷蓄电池是复杂的电化学产品，为保证其正常使用和延长寿命，需要精细的管理和维 护。很多蓄电池不是用坏的，而是充坏的，其根本原因，是由于充电机的特性较差，特别是稳 压精度、稳流精度、纹波电压系数等指标较差，造成蓄电池早期损坏。 因此，为保证后备电源系统的可靠性，需要一种直流电源及蓄电池在线监测系统， 对直流电源及蓄电池进行综合监测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流电源及蓄电池在线监测系统，对直流电源及蓄 电池进行综合监测，保证后备电源系统的可靠性。 为了克服上述不足，本发明提供了改善上述不足之最新的直流电源及蓄电池在线 监测系统。本发明解决其技术问题所采用的方案是一种直流电源及蓄电池在线监测系统， 所述系统由在线监测仪、监测中心、用户终端、监测网络、管理网络组成。所述在线监测仪 由CPU、蓄电池电压内阻测试单元、直流充电机特性测试单元、供电单元、通信单元、输入输 出单元、故障报警单元、复位单元、存贮单元组成，实现对现场蓄电池和直流充电机的在线 监测并将监测数据通过所述监测网络传送到所述监测中心。所述监测中心是一台大型服务器，运行着数据库应用管理软件，接收所述在线监测仪传来的监测数据，并以大型数据库形 式对监测数据进行存贮管理；响应所述用户终端的各种命令，以网页的形式经由所述管理 网络向所述用户终端传送数据；接所述受用户终端的命令对安装于现场的所述在线监测仪 进行各种控制。所述用户终端是多台个人计算机，通过浏览器访问所述监测中心并发布各 种访问控制命令，接收所述监测中心传来的网页数据，实现对现场的蓄电池和直流充电机 的在线监测。监测网络、管理网络实现在线监测仪、监测中心、用户终端之间的相互通信。
优选的，所述蓄电池电压内阻测试单元由CPU、大功率M0S管、耦合电容、运算放大 器、多路开关、可编程带通滤波器、低通滤波器、模数转换器A/D、数模转换器D/A等组成；大 功率M0S管串联在蓄电池放电检测回路中，由CPU控制大功率MOS管使蓄电池放电以产生 设定频率的正弦波交流激励电流信号，在蓄电池正负极柱上感应出相应的交流电压信号； CPU控制模数转换器A/D采样交流电流信号的同时，还控制多路开关及数模转换器A/D采 样蓄电池正负极柱间的交流电压；交流电流信号和交流电压信号经所述耦合电容去除直流 分量，由所述运算放大器将信号放大，再经所述可编程带通滤波器去除干扰信号后送入数 模转换器A/D变为数字信号；CPU控制数模转换器A/D高速采样，并将所有采样数据送入所 述CPU进行数字信号处理，CPU再进一步计算电流、电压信号的实部、虚部、相位、有效值等 参数，最终得出蓄电池的内阻。 优选的，所述蓄电池电压内阻测试单元由CPU、大功率MOS管、耦合电容、运算放大 器、多路开关、可编程带通滤波器、低通滤波器、模数转换器A/D、数模转换器D/A等组成； 大功率MOS管串联在蓄电池放电检测回路中，由CPU控制大功率MOS管使蓄电池放电以产 生设定频率的正弦波交流激励电流信号，在蓄电池间的连线上也感应出相应的交流电压信 号；CPU控制模数转换器A/D采样交流电流信号的同时，还控制多路开关及数模转换器A/D 采样蓄电池间的连线上的交流电压；交流电流信号和交流电压信号经所述耦合电容去除直 流分量，由所述运算放大器将信号放大，再经所述可编程带通滤波器去除干扰信号后送入 数模转换器A/D变为数字信号；CPU控制数模转换器A/D高速采样，并将所有采样数据送入 所述CPU进行数字信号处理，CPU再进一步计算电流、电压信号的实部、虚部、相位、有效值 等参数，最终得出蓄电池间的连线电阻。 优选的，每节蓄电池的电压信号经运算放大器放大，经低通滤波器去除干扰信号， 再经过模数转换器A/D变为数字信号，之后送入CPU，测量出每节蓄电池的电压(直流分 优选的，由CPU控制所述多路开关，可以顺序检测蓄电池组中每节蓄电池的内阻、 蓄电池间的连线电阻、蓄电池电压；采用交流放电法测量蓄电池的内阻及蓄电池间的连线 电阻，测量信号频率可以避开充电机纹波频率及其他干扰信号频率，并不受直流信号的影 响，可以实现在蓄电池充放电过程中在线监测蓄电池的内阻、电压、及连线电阻；采用了可 编程带通滤波器对电流信号和电压信号进行滤波，以适应不同测量频率下干扰信号的处 理。 优选的，所述直流充电机特性测试单元由主CPU、从CPU、运算放大器、数模转换器 D/A、高速同步模数转换器A/D、多路开关、低通滤波器等组成；所述主CPU为LPC2468芯片， 完成控制、显示、通信等功能；所述从CPU为DSP芯片，接收高速同步模数转换器传送来的数 字信号，进行高速数据运算和处理；所述高速同步模数转换器采用了一片THS1206 速同步模数转换器A/D，精度为12位，采样速率为6MSPS，可支持4路信号的高速同步采样。
优选的，蓄电池组电压的测量主CPU根据蓄电池组电压测量信号的大小自动控 制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的蓄电池组电压测量信号相减，再 经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU控制高速同 步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU (DSP)进行数学处理，取均值后作为蓄电 池组电压测量值；蓄电池组充放电电流的测量主CPU根据蓄电池组充放电电流测量信号 的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经霍尔电流传感器测得的蓄电池组 充放电电流测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变 为数字信号；主CPU通过控制多路开关从而自动调节放大器的放大倍数；主CPU控制高速 同步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU(DSP)进行数学处理，取均值后作为蓄 电池组充放电电流测量信号的测量值。 优选的，充电机稳压精度的测量主CPU根据测量电压的大小自动控制数模转换 器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的电压测量信号相减，再经低通滤波和放大器 放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU控制高速同步模数转换器A/D高 速采样，送入从CPU进行数字运算处理而计算出充电机的稳压精度；充电机稳流精度的测 量主CPU根据充电机电流测量信号的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同 经衰减电路后的充电机电流测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模 数转换器A/D变为数字信号。主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样，送入从CPU 进行数字运算处理而计算出充电机的稳流精度。充电机纹波电压系数的测量主CPU根据 测量电压的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的电压测量 信号相减，再经放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU通过控制 多路开关从而自动调节放大器的放大倍数；主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样， 送入从CPU进行数字运算处理而计算出充电机的纹波电压系数；充电模块均流不平衡度的 测量霍尔电流传感器测量得的电流信号经运算放大器和模数转换器A/D变为数字信号送 入主CPU ;主CPU控制多路开关可以顺序检测1号至8号充电模块的输出电流，充电模块均
流不平衡度的计算方法P = [(I-Ip)/lJX100^，式中|3 :均流不平衡度；1 :实测模块输 出电流的极限值；Ip :N个工作模块输出电流的平均值；If模块的额定电流值。
优选的，其特征在于所述直流充电机特性测试单元设有电流触发阀值，准确地判 断并记录下充电机蓄电池组从正常的浮充状态一发生停电后蓄电池放电状态一来电后自 动转入恒流限压充电状态一电压达到设定值后自动转入恒压限流充电状态一电流减小到 设定值时自动转入到正常的浮充状态这样一个完整的充放电循环过程，并计算出充电机在 浮充工作状态、恒压限流工作状态下的稳压精度、纹波电压系数；计算出充电机在恒流限压 工作状态下的稳流精度及充电模块均流不平衡度，并将这些充电机性能指标传送给主CPU。
优选的，所述通信单元包括RS232、 RS485、 USB、 LAN接口 ，可组成监测网络，并可以 和放电仪等其他设备进行通信，完成对蓄电池组的核对性容量测试，完整地记录蓄电池在 充放电过程中蓄电池组电流、蓄电池组电压、每节蓄电池电压的变化，并生成核容报表；所 述复位单元用来给在线监测仪复位；所述存贮单元为SRAM、 FLASH、 EEPROM，可以存贮测试 数据；所述输入输出单元为LCD、按键、打印机等，实现测量数据的显示及测量指令参数的 修改；监测中心通过监测网络实时接收在线监测仪传来的现场监测数据，以数据库的形式
7进行存贮和记录，并以此数据库为基础，定时或根据操作员命令，生成蓄电池核容报表、蓄
电池及充电机月报年报、不同的组合查询统计条件下的查询统计报表等。 本发明所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，采用精密测量技术、信号分析处
理技术、网络技术和数据库管理技术，对蓄电池的内阻、电压、电流、温度等参数，对充电机
稳压精度、稳流精度、纹波电压系数和充电模块均流不平衡度等特性参数进行监测。和传统
的蓄电池检测方式相比，具有明显的优点 1、将蓄电池组作为直流系统的一个子系统，充分考虑了充电机特性对蓄电池的影
响，使对蓄电池的监测和管理上了一个新的台阶，从而提高了整个系统的安全性和可靠性。 2、实时监控每一节蓄电池的状态，随时发现几万只蓄电池中的落后的蓄电池并立
刻发出报警，提醒维修管理人员及时处理，确保供电系统的安全。 3、对系统停电放电、来电充电等异常运行情况自动实时监测记录。 4、对放电仪进行控制，不用人工进行复杂的接线的拆线及频繁的检测记录工作，
自动完成整个核容放电过程，并自动生成核容报表。 5、实时监测蓄电池电流、电压、内阻、温度等参数，当有异常情况发生时，系统自动 进行报警，提示维修管理人员及时处理，防止事故的发生，保障电力系统的安全运行。
6、对每一节蓄电池都建立起了终身档案，并随时对档案进行更新，实现现代化管
理、科学管理、精细化管理。 7、节省了人力、物力和财力。
下面结合附图对本发明进一步说明 附图1是本发明的一种直流电源及蓄电池在线监测系统的系统结构图；
附图2是本发明的直流电源及蓄电池在线监测系统的在线监测仪的硬件框图；
附图3是本发明的直流电源及蓄电池在线监测系统的在线监测仪的蓄电池电压 内阻测试单元原理图。 附图4是本发明的直流电源及蓄电池在线监测系统的在线监测仪的直流充电机 特性测试单元原理图。 附图5是蓄电池在整个放电及充电过程中电压和电流的变化曲线图。
具体实施例方式
如图1 5所示的本发明的一种直流电源及蓄电池在线监测系统，所述系统由在 线监测仪、监测中心、用户终端、管理网络和监测网络组成。所述在线监测仪由CPU、蓄电池 电压内阻测试单元、直流充电机特性测试单元、供电单元、通信单元、输入输出单元、故障报 警单元、复位单元、存贮单元组成，实现对现场蓄电池和直流充电机的在线监测并将监测数 据通过所述监测网络传送到所述监测中心。所述监测中心是一台大型服务器，运行着数据 库应用管理软件，接收所述在线监测仪传来的监测数据，并以大型数据库形式对监测数据 进行存贮管理；响应所述用户终端经由管理网络发来的各种命令，以网页的形式经由所述 管理网络向所述用户终端传送数据；接受所述受用户终端的命令经由监测网络对安装于现 场的所述在线监测仪进行各种控制。所述用户终端是多台个人计算机，通过浏览器访问所述监测中心并发布各种访问控制命令，接收所述监测中心传来的网页数据，实现对现场的 蓄电池和直流充电机的在线监测。监测网络和管理网络实现在线监测仪、监测中心、用户终 端之间的相互通信。 在线监测仪的蓄电池电压内阻测试单元的作用是测量每节蓄电池的内阻、蓄电池 间的连线电阻和每节蓄电池的电压，由CPU、大功率MOS管、耦合电容、运算放大器、多路开 关、可编程带通滤波器、低通滤波器、模数转换器A/D、数模转换器D/A等组成。1、每节蓄 电池的内阻、蓄电池间的连线电阻的测量大功率MOS管串联在蓄电池放电检测回路中，由 CPU控制大功率MOS管使蓄电池放电以产生设定频率的正弦波交流激励电流信号，由于蓄 电池内阻及蓄电池间连接线电阻的存在，激励电流信号将在蓄电池正负极柱上以及蓄电池 间的连接线上感应出相应的交流电压信号。CPU控制模数转换器A/D采样交流电流信号的 同时，还控制多路开关及数模转换器A/D采样蓄电池正负极柱间的交流电压和蓄电池连接 线上的交流电压。交流电流信号和交流电压信号经所述耦合电容去除直流分量，由所述运 算放大器将信号放大，再经所述可编程带通滤波器去除干扰信号后送入数模转换器A/D变 为数字信号。CPU控制数模转换器A/D高速采样4000 8000次，并将所有采样数据送入 所述CPU进行数字信号处理，用数字锁相技术进一步去除谐波干扰信号，只保留与设定频 率相同的有效交流信号，以保证在现场蓄电池处于工作状态下如浮充状态、均充状态、停电 放电状态等强干扰环境下测量的准确性，CPU再进一步计算电流、电压信号的实部、虚部、相 位、有效值等参数，最终得出蓄电池的内阻以及蓄电池间连接线的电阻。CPU在采样交流电 流信号的同时，以巡检的方式分别检测每节蓄电池正负极柱间的交流电压以及蓄电池间的 连接线上的交流电压，经过计算最终得出每节蓄电池的内阻以及蓄电池间每根连接线的电 阻。蓄电池内组及连接线电阻最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测 网络送入监测中心再进一步送往用户终端。2、每节蓄电池直流电压的测量每节蓄电池电 压信号经运算放大器和低通滤波器处理后送入数模转换器A/D变为数字信号，CPU控制数 模转换器A/D高速采样2000 4000次，并将所有采样数据送入所述CPU进行数字信号处 理，取其平均值作为蓄电池直流电压。CPU控制多路开关，以巡检的方式分别检测每节蓄电 池正负极柱间的直流电压，最终得出每节蓄电池的直流电压。蓄电池的直流电压最后送入 在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终
丄山顺。 在线监测仪的直流充电机特性测试单元的作用是测量蓄电池组电压、充放电电 流、环境温度以及直流充电机特性参数如稳压精度、稳流精度、纹波电压系数、充电模块均 流不平衡度等数据，由主CPU(LPC2468)、从CPU(DSP)、运算放大器、数模转换器D/A、高速同 步模数转换器A/D、多路开关、低通滤波器等组成。1、蓄电池组电压的测量主CPU根据蓄 电池组电压测量信号的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后 的蓄电池组电压测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D 变为数字信号。由于蓄电池组电压测量信号和电压基准信号相减，后级的运算放大器的放 大倍数可以很高，从而提高了蓄电池组电压测量信号的测量精度。主CPU控制高速同步模 数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU(DSP)进行数学处理，取均值后作为蓄电池组 电压测量值。蓄电池组电压测量值再送入主CPU，最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存 贮显示，并经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终端。2、蓄电池组充放电电流的测6/7页
量主CPU根据蓄电池组充放电电流测量信号的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基 准信号，同经霍尔电流传感器测得的蓄电池组充放电电流测量信号相减，再经低通滤波和 放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号。由于蓄电池组充放电电流测量 信号和电流基准信号相减，后级的运算放大器的放大倍数可以很高，从而提高了蓄电池组 充放电电流测量信号的测量精度。主CPU通过控制多路开关从而自动调节放大器的放大倍 数。主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU(DSP)进行数学处 理，取均值后作为蓄电池组充放电电流测量信号的测量值。蓄电池组充放电电流测量信号 测量值再送入主CPU，最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入 监测中心再进一步送往用户终端。3、温度的测量温度传感器测量得的温度信号经运算放 大器和模数转换器A/D变为数字信号送入主CPU,最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存 贮显示，并经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终端。4、充电机稳压精度的测量主 CPU根据测量电压的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的 电压测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字 信号。由于电压测量值和电压基准值相减，后级的运算放大器的放大倍数可以很高，从而提 高了电压信号的测量精度。主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入 从CPU进行数字运算处理而计算出充电机的稳压精度。稳压精度计算方法S u = (UM-UZ)/
UzX100X，其中Su :稳压精度；UM:电压波动极限值；UZ :电压整定值。充电机的稳压精度再
送入主CPU，最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入监测中心
再进一步送往用户终端。5、充电机稳流精度的测量主CPU根据充电机电流测量信号的大
小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的充电机电流测量信号相 减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号。由于充电机 电流测量信号和电流基准值相减，后级的运算放大器的放大倍数可以很高，从而提高了充 电机电流信号的测量精度。主CPU通过控制多路开关从而自动调节放大器的放大倍数。主 CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU进行数字运算处理而计 算出充电机的稳流精度。稳流精度计算方法Si二 (Im-Iz)/IzX100^，其中Si:稳流精 度；IM :电流波动极限值；IZ :电流整定值。充电机的稳流精度再送入主CPU，最后送入在线监 测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终端。6、 充电机纹波电压系数的测量主CPU根据测量电压的大小自动控制数模转换器D/A输入一 个基准信号，同经衰减电路后的电压测量信号相减，再经放大器放大，送入高速同步模数转 换器A/D变为数字信号。由于电压测量值和电压基准值相减，后级的运算放大器的放大倍 数可以很高，从而提高了电压信号的测量精度。主CPU通过控制多路开关从而自动调节放 大器的放大倍数。主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样数千个值，送入从CPU进 行数字运算处理而计算出充电机的纹波电压系数。纹波电压系数计算方法S卯=Upp/
Udc/2X100X，其中Spp :纹波电压系数；Upp :纹波电压峰一峰值；Udc :直流电压平均值。
充电机的纹波电压系数再送入主CPU，最后送入在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并
经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终端。7、充电模块均流不平衡度的测量霍尔
电流传感器测量得的电流信号经运算放大器和模数转换器A/D变为数字信号送入主CPU。 主CPU控制多路开关可以顺序检测1号至8号充电模块的输出电流，充电模块均流不平衡
度的计算方法P = [(I-Ip)/lJX100^，式中|3 :均流不平衡度；1 :实测模块输出电流的
10极限值；IP :N个工作模块输出电流的平均值；IN :模块的额定电流值。主CPU计算出充电模 块均流不平衡度后，送入在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入监测 中心再进一步送往用户终端。 所述直流充电机特性测试单元设有电流触发阀值，可以准确地判断并记录下充电 机_蓄电池组从正常的浮充状态一发生停电后蓄电池放电状态一来电后自动转入恒流限 压充电状态一电压达到设定值后自动转入恒压限流充电状态一电流减小到设定值时自动 转入到正常的浮充状态这样一个完整的充放电循环过程。并计算出充电机在浮充工作状 态、恒压限流工作状态下的稳压精度、纹波电压系数；计算出充电机在恒流限压工作状态下 的稳流精度、充电模块均流不平衡度，并将这些充电机性能指标传送给主CPU。最后送入 在线监测仪主机的CPU并进行存贮显示，并经监测网络送入监测中心再进一步送往用户终
丄山顺。 所述在线监测仪的存贮单元为SRAM、 FLASH、 EEPROM，可以存贮监测数据。所述在 线监测仪的通信单元为RS232/485、LAN及USB，可以和计算机设备进行通信，实现对蓄电池 及充电机的在线监测和档案管理。所述在线监测仪的输入输出单元为LCD、按键、打印机等， 实现监测数据的显示及监测参数的修改。 本发明所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，采用精密测量技术、信号分析处
理技术、网络技术和数据库管理技术，对蓄电池的单体内阻、单体电压、连线电阻、蓄电池组
电压、充放电电流、温度等参数，对充电机稳压精度、稳流精度、纹波电压系数、充电模块均
流不平衡度等特性参数进行在线监测。和传统的蓄电池检测方式相比，具有明显的优点 1、将蓄电池组作为直流系统的一个子系统，充分考虑了充电机特性对蓄电池的影
响，使对蓄电池的监测和管理上了一个新的台阶，从而提高了整个系统的安全性和可靠性。 2、实时监控每一节蓄电池的状态，随时发现几万只蓄电池中的落后的蓄电池并立
刻发出报警，提醒维修管理人员及时处理，确保供电系统的安全。 3、对系统停电放电、来电充电等异常运行情况自动实时监测记录。 4、对放电仪进行控制，不用人工进行复杂的接线的拆线及频繁的检测记录工作，
自动完成整个核容放电过程，并自动生成核容报表。 5、实时监测蓄电池电流、电压、内阻、温度等参数，当有异常情况发生时，系统自动 进行报警，提示维修管理人员及时处理，防止事故的发生，保障电力系统的安全运行。
6、对每一节蓄电池都建立起了终身档案，并随时对档案进行更新，实现现代化管
理、科学管理、精细化管理。 7、节省了人力、物力和财力。 直流电源及蓄电池在线监测系统的应用领域极为广泛，可以应用于电力、通信、政 府机关、金融、证券、保险、广播电视、交通运输、制造、军队、教育、科研、公共设施等行业领 域后备电源系统的在线监测及评估。 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
一种直流电源及蓄电池在线监测系统，所述系统由在线监测仪、监测中心、用户终端、监测网络、管理网络组成；所述在线监测仪由CPU、蓄电池电压内阻测试单元、直流充电机特性测试单元、供电单元、通信单元、输入输出单元、故障报警单元、复位单元、存贮单元组成，实现对现场蓄电池和直流充电机的在线监测并将监测数据通过所述监测网络传送到所述监测中心；所述监测中心是一台大型服务器，接收所述在线监测仪传来的监测数据，并以大型数据库形式对监测数据进行存贮管理；响应所述用户终端的各种命令；接受所述用户终端的命令对安装于现场的所述在线监测仪进行各种控制。
2. 根据权利要求1所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于所述蓄电池 电压内阻测试单元由CPU、大功率MOS管、耦合电容、运算放大器、多路开关、可编程带通滤 波器、低通滤波器、模数转换器A/D、数模转换器D/A等组成；大功率MOS管串联在蓄电池放 电检测回路中，由CPU控制大功率MOS管使蓄电池放电以产生设定频率的正弦波交流激励 电流信号，在蓄电池正负极柱上感应出相应的交流电压信号；CPU控制模数转换器A/D采样 交流电流信号的同时，还控制多路开关及数模转换器A/D采样蓄电池正负极柱间的交流电 压；交流电流信号和交流电压信号经所述耦合电容去除直流分量，由所述运算放大器将信 号放大，再经所述可编程带通滤波器去除干扰信号后送入数模转换器A/D变为数字信号； CPU控制数模转换器A/D高速采样，并将所有采样数据送入所述CPU进行数字信号处理，CPU 再进一步计算电流、电压信号的实部、虚部、相位、有效值等参数，最终得出蓄电池的内阻。
3. 根据权利要求1所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于所述蓄电池 电压内阻测试单元由CPU、大功率MOS管、耦合电容、运算放大器、多路开关、可编程带通滤 波器、低通滤波器、模数转换器A/D、数模转换器D/A等组成；大功率MOS管串联在蓄电池 放电检测回路中，由CPU控制大功率MOS管使蓄电池放电以产生设定频率的正弦波交流激 励电流信号，在蓄电池间的连线上也感应出相应的交流电压信号；CPU控制模数转换器A/ D采样交流电流信号的同时，还控制多路开关及数模转换器A/D采样蓄电池间的连线上的 交流电压；交流电流信号和交流电压信号经所述耦合电容去除直流分量，由所述运算放大 器将信号放大，再经所述可编程带通滤波器去除干扰信号后送入数模转换器A/D变为数字 信号；CPU控制数模转换器A/D高速采样，并将所有采样数据送入所述CPU进行数字信号处 理，CPU再进一步计算电流、电压信号的实部、虚部、相位、有效值等参数，最终得出蓄电池间 的连线电阻。
4. 根据权利要求2或权利要求3所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于 每节蓄电池的电压信号经运算放大器放大，经低通滤波器去除干扰信号，再经过模数转换 器A/D变为数字信号，之后送入CPU，测量出每节蓄电池的电压(直流分量)。
5. 根据权利要求2和权利要求3所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于 由CPU控制所述多路开关，可以顺序检测蓄电池组中每节蓄电池的内阻、蓄电池间的连线 电阻、蓄电池电压；采用交流放电法测量蓄电池的内阻及蓄电池间的连线电阻，测量信号频 率可以避开充电机纹波频率及其他干扰信号频率，并不受直流信号的影响，可以实现在蓄 电池充放电过程中在线监测蓄电池的内阻、电压、及连线电阻；采用了可编程带通滤波器对 电流信号和电压信号进行滤波，以适应不同测量频率下干扰信号的处理。
6. 根据权利要求1所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于所述直流充 电机特性测试单元由主CPU、从CPU、运算放大器、数模转换器D/A、高速同步模数转换器A/D、多路开关、低通滤波器等组成；所述主CPU为LPC2468芯片，完成控制、显示、通信等功能； 所述从CPU为DSP芯片，接收高速同步模数转换器传送来的数字信号，进行高速数据运算和 处理；所述高速同步模数转换器采用了一片THS1206高速同步模数转换器A/D，精度为12 位，采样速率为6MSPS，可支持4路信号的高速同步采样。
7. 根据权利要求1和权利要求6所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于 蓄电池组电压的测量主CPU根据蓄电池组电压测量信号的大小自动控制数模转换器D/A 输入一个基准信号，同经衰减电路后的蓄电池组电压测量信号相减，再经低通滤波和放大 器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU控制高速同步模数转换器A/ D高速采样数千个值，送入从CPU (DSP)进行数学处理，取均值后作为蓄电池组电压测量值； 蓄电池组充放电电流的测量主CPU根据蓄电池组充放电电流测量信号的大小自动控制数 模转换器D/A输入一个基准信号，同经霍尔电流传感器测得的蓄电池组充放电电流测量信 号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU 通过控制多路开关从而自动调节放大器的放大倍数；主CPU控制高速同步模数转换器A/D 高速采样数千个值，送入从CPU (DSP)进行数学处理，取均值后作为蓄电池组充放电电流测 量信号的测量值。
8. 根据权利要求1和权利要求6所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于 充电机稳压精度的测量主CPU根据测量电压的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基 准信号，同经衰减电路后的电压测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步 模数转换器A/D变为数字信号；主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样，送入从CPU 进行数字运算处理而计算出充电机的稳压精度；充电机稳流精度的测量主CPU根据充电 机电流测量信号的大小自动控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的充 电机电流测量信号相减，再经低通滤波和放大器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为 数字信号；主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样，送入从CPU进行数字运算处理而 计算出充电机的稳流精度；充电机纹波电压系数的测量主CPU根据测量电压的大小自动 控制数模转换器D/A输入一个基准信号，同经衰减电路后的电压测量信号相减，再经放大 器放大，送入高速同步模数转换器A/D变为数字信号；主CPU通过控制多路开关从而自动调 节放大器的放大倍数；主CPU控制高速同步模数转换器A/D高速采样，送入从CPU进行数字 运算处理而计算出充电机的纹波电压系数；充电模块均流不平衡度的测量霍尔电流传感 器测量得的电流信号经运算放大器和模数转换器A/D变为数字信号送入主CPU ;主CPU控 制多路开关可以顺序检测1号至8号充电模块的输出电流，充电模块均流不平衡度的计算 方法P = [(I-Ip)/lJX100^，式中|3 :均流不平衡度；1 :实测模块输出电流的极限值； IP :N个工作模块输出电流的平均值；If模块的额定电流值。
9. 根据权利要求1和权利要求6所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于 所述直流充电机特性测试单元设有电流触发阀值，准确地判断并记录下充电机蓄电池组从 正常的浮充状态一发生停电后蓄电池放电状态一来电后自动转入恒流限压充电状态一电 压达到设定值后自动转入恒压限流充电状态一电流减小到设定值时自动转入到正常的浮 充状态这样一个完整的充放电循环过程，并计算出充电机在浮充工作状态、恒压限流工作 状态下的稳压精度、纹波电压系数；计算出充电机在恒流限压工作状态下的稳流精度及充 电模块均流不平衡度，并将这些充电机性能指标传送给主CPU。
10.根据权利要求1所述的直流电源及蓄电池在线监测系统，其特征在于所述通信单 元包括RS232、 RS485、 USB、 LAN接口 ，可组成监测网络，并可以和放电仪等其他设备进行通 信，完成对蓄电池组的核对性容量测试，完整地记录蓄电池在充放电过程中蓄电池组电流、 蓄电池组电压、每节蓄电池电压的变化，并生成核容报表；所述复位单元用来给在线监测仪 复位；所述存贮单元为SRAM、FLASH、EEPROM，可以存贮测试数据；所述输入输出单元为LCD、 按键、打印机等，实现测量数据的显示及测量指令参数的修改；监测中心通过监测网络实时 接收在线监测仪传来的现场监测数据，以数据库的形式进行存贮和记录，并以此数据库为 基础，定时或根据操作员命令，生成蓄电池核容报表、蓄电池及充电机月报年报、不同的组 合查询统计条件下的查询统计报表等。
全文摘要
本发明公开了一种直流电源及蓄电池在线监测系统，所述系统由在线监测仪、监测中心、用户终端、监测网络、管理网络组成；所述在线监测仪由CPU、蓄电池电压内阻测试单元、直流充电机特性测试单元、供电单元、通信单元、输入输出单元、故障报警单元、复位单元、存贮单元组成，实现对现场蓄电池和直流充电机的在线监测并将监测数据通过所述监测网络传送到所述监测中心；所述监测中心是一台大型服务器，接收所述在线监测仪传来的监测数据，并以大型数据库形式对监测数据进行存贮管理；响应所述用户终端的各种命令；接受所述用户终端的命令对安装于现场的所述在线监测仪进行各种控制。
文档编号G01R31/36GK101706558SQ20091010892
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者王汝钢 申请人:深圳市普禄科智能检测设备有限公司