专利名称：一种远程蓄电池核对性放电试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电力系统变电站直流系统蓄电池核对性容量测试装置，尤其涉及 一种远程蓄电池核对性放电试验装置。
技术背景目前变电站数字化程度越来越高，且国内绝大多数变电站已实现无人值守，直流 电源系统直接为站内自动化装置提供基础的源动力，蓄电池又是整个直流电源系统的最后 一道安全屏障，一旦出现问题，随之而来的便是保护失灵、开关拒动、通道中断…后果不堪 设想。近年来因蓄电池问题导致的重大电力事故时有发生，造成重大的经济损失。由于蓄电 池内在性能的复杂性及不可见性，蓄电池历来都是电源维护工作的重点与难点；到目前为 止，除放电测试外，很难有一种方法能对蓄电池性能进行全面定性、定量的测试和维护。早 期，对蓄电池放电是采用可变电阻箱、电压和电流表人工来完成的，费时费力，采集数据实 时性差，而且无法实现恒流放电；随着科技的发展，出现了智能放电负载，恒流放电，实现了 放电过程的自动控制，使核对性放电试验前进了一大步；但其必须现场操作，随着电力系统 的快速发展，变电站数量的增多，在有限人力物力的条件下很难利用智能负载按照规程要 求完成蓄电池的定期放电试验。由于以上困难的存在，很多单位很少对蓄电池进行放电容 量试验，甚至不做放电试验，这就给电力系统的安全运行埋下巨大隐患
实用新型内容
本实用新型用于提供一种远程蓄电池核对性放电试验装置。一种远程蓄电池核对性放电试验装置，其中包括上位管理机、智能放电负载，智 能放电负载的检测端正、负极用于分别对应连接待测蓄电池的正、负极，上位管理机通过网 络连接所述智能放电负载的通讯端口。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述的智能放电负载包括数据处 理器、通讯单元、电压信号采集单元、电流信号采集单元、功率驱动单元、功率开关单元、电 阻单元，所述通讯单元的处理器连接端连接所述数据处理器的通讯端口，所述通讯单元的 网络连接端口用于连接网络，所述电压信号采集单元信号输入端的正、负极用于分别对应 连接在待测蓄电池的正、负极上，所述电压信号采集单元的信号输出端连接所述数据处理 器的电压采样信号输入端，电流信号采集单元、电阻单元、功率开关单元串联构成的电流采 样回路用于连接在待测蓄电池的正、负极之间，数据处理器的恒流控制信号输出端通过功 率驱动单元连接所述功率开关单元的控制端，电流信号采集单元的信号输出端连接所述数 据处理器的电流采样信号输入端。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述的电流信号采集单元包括电 流互感器、第二运算放大器，所述电流互感器用于穿心于待测蓄电池正极，所述电流互感器 第二端通过电阻单元连接所述功率开关单元的第一端，所述功率开关单元的第二端用于连 接待测蓄电池的负极，所述数据处理器的恒流控制信号输出端通过功率驱动单元连接所述功率开关单元的控制端，电流互感器的信号输出端连接第二运算放大器的同相输入端，第 二运算放大器的反相输入端一路通过第二可调电位器连接第二运算放大器的输出端，第二 运算放大器反相输入端的另一路通过分压电阻接地，第二运算放大器的输出端连接所述数 据处理器的电压采样信号输入端。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述的功率驱动单元包括功率驱 动器、光电耦合器，所述的功率开关单元包括IGBT功率开关管，其中，功率驱动器的输入端 连接所述数据处理器的PWM脉宽调制的恒流控制信号输出端，功率驱动器的输出端连接所 述光电耦合器中发光二极管的负极连接端，光电耦合器中发光二极管的正极连接电源，光 电耦合器中光敏开关管的输入端接电源，光电耦合器中光敏开关管的输出端连接所述IGBT 功率开关管的G极，所述IGBT功率开关管的C极通过所述电阻单元串接所述电流互感器的 第二端，所述IGBT功率开关管的E极用于连接所述待测蓄电池的负极。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述的电阻单元采用PTC陶瓷电 阻。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述的电压信号采集单元包括电 压互感器、第一运算放大器，其中，电压互感器一次输入端用于并接于待测蓄电池的正、负 极上，电压互感器的二次信号输出端连接第一运算放大器的同相输入端，第一运算放大器 的反相输入端一路通过第一可调电位器连接第一运算放大器的输出端，第一运算放大器反 相输入端的另一路通过分压电阻接地，第一运算放大器的输出端连接所述数据处理器的电 压采样信号输入端。所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其中所述上位管理机通过以太网连接 所述智能放电负载的通讯端口。本实用新型采用上述的技术方案将达到如下的技术效果本实用新型的远程蓄电池核对性放电试验装置，由上位管理机通过网络向智能放 电负载下发放电试验遥控指令，智能放电负载通过网络上传遥测数据给上位管理机，无需 现场操作，避免了往返现场的劳顿，节省了大量的人力、物力，提高了工作效率，对远程待测 蓄电池的放电过程实现自动控制、实时采集数据，对待测蓄电池进行全面定性、定量的测试 和维护，符合了目前电力系统无人值守变电站数量增多的发展趋势，进一步地，本实用新型 的远程蓄电池核对性放电试验装置对待测蓄电池实现恒流放电，进一步提高了遥测数据的 精确度。
图1为本实用新型远程蓄电池核对性放电试验装置的原理框图；图2为图1所示远程蓄电池核对性放电试验装置的一种电路原理图。
具体实施方式
一种远程蓄电池核对性放电试验装置，如图1所示，包括上位管理机、智能放电负 载，智能放电负载的检测端正、负极用于分别对应连接待测蓄电池的正、负极，上位管理机 通过以太网连接所述智能放电负载的通讯端口。图2为远程蓄电池核对性放电试验装置的一种电路原理图，其中，所述的智能放电负载包括微处理器U1、通讯单元、电压信号采集单元、电流信号采集单元、功率驱动单元、 IGBT功率开关管G1、PTC陶瓷电阻Rpl，微处理器U1采用LM3S6938单片机，是德州仪器(TI) 公司提供的首款基于ARM Cortex -M3的32位控制器，256K的片内FLASH，64K片内SRAM， 一个8通道的10位的A/D转换器，内部集成10/100以太网媒体访问控制(MAC)以及物理 层(PHY)，符合IEEE 802. 3-2002规范，其优点在于它兼容了第三方TCP/IP协议栈，可实现 单芯片的以太网终端节点功能；通讯单元中采用RJ-45以太网接口电路，其采用网络变压 器/RJ45接口芯片，型号为HR911105A。电流信号采集单元包括电流互感器TBI、第二运算放大器AMP2，电流互感器TBI采 用霍尔电流传感器，型号为TBC50A。电压信号采集单元包括电压互感器WP1、第一运算放大器AMP1，电压互感器WP1采 用电磁调制电压传感器，型号为WPE-DV，输入0-300V，输出0-5V。第一、第二运算放大器AMP1、AMP2都采用运算放大器LM358。功率驱动单元包括功率驱动器U3、光电耦合器TL1，功率驱动器U3采用达林顿管 MC1413，来提高驱动能力；光电耦合TL1采用型号为TLP521-1，隔离强弱电。 IGBT功率开关管G1采用仙童公司的型号为25附20的IGBT功率开关管，25A、 1200V ；PTC陶瓷电阻RP1具有体积小、重量轻、功率大、无红热现象等优点。待测蓄电池E1正极穿过电流传感器TBI后，连接PTC陶瓷电阻Rpl的一端，PTC 陶瓷电阻RP1的另一端连接IGBT功率开关管G1的C极，IGBT功率开关管G1的E极接至 待测蓄电池E1的负极，构成放电主回路；电流传感器TBI的输出端Jz连接第二运算放大器 AMP2的同相输入端3脚，第二运算放大器AMP2的反相输入端2脚一路通过第二可调电位器 W2连接第二运算放大器AMP2的输出端1脚，第二运算放大器AMP2反相输入端2脚的另一 路通过分压电阻R9接地，第二运算放大器的输出端1脚连接所述微处理器U1的A/D输入 端95脚；电压传感器WP1的一次输入端并联于待测蓄电池E1的正、负极，电压传感器WP1 二次信号输出端Uz连接第一运算放大器AMP1的同相输入端3脚，第一运算放大器AMP1的 反相输入端2脚一路通过第一可调电位器W1连接第一运算放大器AMP1的输出端，第一运 算放大器AMP1反相输入端2脚的另一路通过分压电阻R7接地，第一运算放大器AMP1的输 出端1脚连接微处理器U1的A/D输入端1脚，构成电压采样回路。微处理器U1的25脚连接功率驱动器U3的输入端1脚，功率驱动器U3的输出端 与光电耦合器TL1的输入端相连，光电耦合器TL1的输出端连接IGBT功率开关管G1的G 极而构成负载调节控制回路；微处理器U1的40、37、43、46脚分别连接RJ-45以太网接口电 路U2的RX+、RX-、TX+、TX-构成通讯回路，通过以太网与上位管理机进行通讯，接受遥控指 令，上传遥测数据。如图2所示，微处理器U1的所有GND、GNDA、GNDPHY接脚以及CM0D0和CM0D1接 地，微处理器U1的VDD、VDDA、VCCPHY接脚均连接3. 3V高电平，微处理器U1的LDO、VDD25 接2. 5V高电平；微处理器U1的0SC0、0SC1脚分别与电容C4、C5的一端相连接，电容C4、C5 的另一端接地，并且在微处理器U1的0SC0、0SC1之间接一个8M晶体振荡器Ml。微处理器 U1的XTALPPHY、XTALNPHY脚分别与电容C2、C3的一端相连，电容C2、C3的另一端接地，并 且在微处理器U1的XTALPPHY、XTALNPHY脚之间接一个25M晶振M2使微处理器U1正常工 作。电阻Rl、R2、R3、R4的一端及RJ-45以太网接口电路U2的TXCT、RXCT脚共同与3. 3V电源相连接，电阻R1另一端与微处理器U1的37脚(RXIN脚)、RJ-45以太网接口电路U2 的RX-脚相连，电阻R2另一端与微处理器U1的40脚(RXIP脚)、RJ_45以太网接口电路U2 的RX+脚相连，电阻R3另一端与微处理器U1的46脚(TX0N脚)、RJ_45以太网接口电路U2 的TX-脚相连，电阻R4另一端与微处理器U1的43脚(TX0P脚)、RJ_45以太网接口电路U2 的TX+脚相连，RJ-45以太网接口电路U2的GND脚接地；电阻Rl、R2、R3、R4及RJ-45以太 网接口电路U2组成以太网接口电路，用于连接在以太网上。微处理器U1的RST脚与电阻 R11的一端及电容C1的一端相连接，电阻R11的另一端接3. 3V电源，电容C1的另一端接 地，用于完成上电复位功能。微处理器U1的PC4脚与功率驱动器U3的1脚(IN脚)相连， 功率驱动器U3的9脚(COM脚)与12V电源连接，功率驱动器U3的16脚(OUT脚)与光电 耦合器TL1的2脚相连，光电耦合器TL1的1脚连接12V电源，光电耦合器TL1的4脚与另 一经隔离的+12电源连接，光电耦合器TL1的3脚与电阻R5的一端及IGBT功率开关管G1 的G极相连，电阻R5的另一端接地，IGBT功率开关管G1的E极与待测蓄电池E1的负极连 接，IGBT功率开关管G1的C极接PTC陶瓷电阻Rpl的一端，PTC陶瓷电阻Rpl的另一端穿 过电流传感器TBI后与待测蓄电池E1正极连接，PTC陶瓷电阻Rpl、IGBT功率开关管G1、光 电耦合器TL1、功率驱动器U3、电阻R5、电阻R6 —起构成主放电回路及其控制电路。电压 互感器WP1 —次输入端U+脚与待测蓄电池E1正极连接，电压互感器WP1 —次输入端U-脚 与待测蓄电池E1负极连接，电压传感器WP1 二次输出端的+E脚接12V电源、GND脚接地， 电压传感器WP1 二次输出端的信号输出接脚Uz脚连接电阻R8的一端，电阻R8的另一端与 第一运算放大器AMP1的同相输入端3脚相连，电阻R7的一端接地，另一端与第一运算放大 器AMP1的反相输入端2脚及电位器W1的第一定接点相连，电位器W1的第二定接点、滑动 点与第一运算放大器AMP1的输出端1脚及微处理器U1的1脚ADC0脚相连接，电压传感器 WP1、电阻R7、电阻R8、第一电位器W1及第一运算放大器AMP1 —起构成电压信号调理电路。 电流传感器TBI穿心于待测蓄电池E1正极和PTC陶瓷电阻Rpl的一端连接线，电流传感器 TBI输出端的+E脚接12V、-E脚接-12V、GND脚接地、信号输出端Uz连接电阻R10的一端， 电阻R10的另一端与第二运算放大器AMP2的3脚相连，电阻R9的一端接地，另一端与第二 运算放大器AMP2的2脚及第二电位器W2的第一定接点1脚相连，电位器W2的第二定接点 2、滑定点3脚分别与第二运算放大器AMP2的1脚及微处理器U1的95脚ADC7脚相连接， 电流互感器TBI、电阻R9、电阻R10、第二电位器W2及第二运算放大器AMP2 —起构成电流信 号调理电路。 智能放电负载中的微处理器U1通过通讯单元从以太网上接收上位管理机遥控放 电指令后，采用PWM脉宽调制方式，由微处理器U1的25脚通过功率驱动器U3来驱动光电 耦合器TL1，再由光电耦合器TL1推动IGBT功率开关管G1来控制PTC陶瓷电阻Rpl投切， 从而来调节待测蓄电池E1的放电电流，按照电力规程实现电流连续调节，恒流输出；电压 传感器WP1、电流传感器TBI分别把采集到的电压、电流强电信号隔离转变为0 5V弱电信 号对应传递给第一、第二运算放大器AMP1、AMP2，经放大处理后，分别传递给微处理器U1的 1脚、95脚，微处理器U1采集、计算、整理得到待测蓄电池的总电压、放电电流等相关数据， 同时监测上述数据的变化，直到有任一数据满足电力规程规定的放电终止条件保护停机或 人为中止停机，并实时经RJ-45以太网接口电路U2通过以太网向上位管理机上传电池总电 压、放电电流等遥测数据。
权利要求一种远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于包括上位管理机、智能放电负载，智能放电负载的检测端正、负极用于分别对应连接待测蓄电池的正、负极，上位管理机通过网络连接所述智能放电负载的通讯端口。
2.如权利要求1所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所述的智能放 电负载包括数据处理器、通讯单元、电压信号采集单元、电流信号采集单元、功率驱动单元、 功率开关单元、电阻单元，所述通讯单元的处理器连接端连接所述数据处理器的通讯端口， 所述通讯单元的网络连接端口用于连接网络，所述电压信号采集单元信号输入端的正、负 极用于分别对应连接在待测蓄电池的正、负极上，所述电压信号采集单元的信号输出端连 接所述数据处理器的电压采样信号输入端，电流信号采集单元、电阻单元、功率开关单元串 联构成的电流采样回路用于连接在待测蓄电池的正、负极之间，数据处理器的恒流控制信 号输出端通过功率驱动单元连接所述功率开关单元的控制端，电流信号采集单元的信号输 出端连接所述数据处理器的电流采样信号输入端。
3.如权利要求2所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所述的电流信 号采集单元包括电流互感器、第二运算放大器，所述电流互感器用于穿心于待测蓄电池正 极，所述电流互感器第二端通过电阻单元连接所述功率开关单元的第一端，所述功率开关 单元的第二端用于连接待测蓄电池的负极，所述数据处理器的恒流控制信号输出端通过功 率驱动单元连接所述功率开关单元的控制端，电流互感器的信号输出端连接第二运算放大 器的同相输入端，第二运算放大器的反相输入端一路通过第二可调电位器连接第二运算放 大器的输出端，第二运算放大器反相输入端的另一路通过分压电阻接地，第二运算放大器 的输出端连接所述数据处理器的电压采样信号输入端。
4.如权利要求3所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所述的功率驱 动单元包括功率驱动器、光电耦合器，所述的功率开关单元包括IGBT功率管，其中，功率驱 动器的输入端连接所述数据处理器的PWM脉宽调制的恒流控制信号输出端，功率驱动器的 输出端连接所述光电耦合器中发光二极管的负极连接端，光电耦合器中发光二极管的正极 连接电源，光电耦合器中光敏开关管的输入端接电源，光电耦合器中光敏开关管的输出端 连接所述IGBT功率管的G极，所述IGBT功率管的C极通过所述电阻单元串接所述电流互 感器的第二端，所述IGBT功率管的E极用于连接所述待测蓄电池的负极。
5.如权利要求4所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所述的电阻单 元采用PTC陶瓷电阻。
6.如权利要求1至5任一项所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所 述的电压信号采集单元包括电压互感器、第一运算放大器，其中，电压互感器一次输入端用 于并接于待测蓄电池的正、负极上，电压互感器的二次信号输出端连接第一运算放大器的 同相输入端，第一运算放大器的反相输入端一路通过第一可调电位器连接第一运算放大器 的输出端，第一运算放大器反相输入端的另一路通过分压电阻接地，第一运算放大器的输 出端连接所述数据处理器的电压采样信号输入端。
7.如权利要求6所述的远程蓄电池核对性放电试验装置，其特征在于所述上位管理 机通过以太网连接所述智能放电负载的通讯端口。
专利摘要一种远程蓄电池核对性放电试验装置，其中包括上位管理机、智能放电负载，智能放电负载的检测端正、负极用于分别对应连接待测蓄电池的正、负极，上位管理机通过网络连接所述智能放电负载的通讯端口。由上位管理机通过网络向智能放电负载下发放电试验遥控指令，智能放电负载通过网络上传遥测数据给上位管理机，无需现场操作，节省了人力、物力，提高了工作效率，对远程待测蓄电池的放电过程实现自动控制、实时采集数据，对待测蓄电池进行全面定性、定量的测试和维护，符合了目前电力系统无人值守变电站数量增多的发展趋势，进一步地，本实用新型的远程蓄电池核对性放电试验装置对待测蓄电池实现恒流放电，进一步提高了遥测数据的精确度。
文档编号G01R31/36GK201637835SQ201020144899
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者余晓鹏, 石光, 赵军, 韩伟, 马延强 申请人:河南电力试验研究院;河北创科电子科技有限公司