一种基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统的制作方法

本实用新型涉及变电站控制领域，尤其是涉及一种基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统。

背景技术：

蓄电池是直流系统中不可缺少的设备，这种电源广泛应用于变电站中。正常时直流系统中的蓄电池组处于浮充电备用状态，当交流电失电时，蓄电池迅速向事故性负荷提供能量。如各类直流泵、事故照明、交流不停电电源、事故停电、断路器跳合闸等，同时也必须为事故停电时的控制、信号、自动装置、保护装置及通信等负荷提供电力。显然在交流失电的事故状态下，蓄电池应作为变电站的备用能源。变电站的直流系统中常常采用蓄电池组，为了保证变电站工作的稳定，需定期对蓄电池组进行充放电，以保持蓄电池组的正常工作。

专利CN205565901U公开了一种变电站蓄电池组智能管理系统，通过与直流监控系统相互兼容，可以实现监控蓄电池组的电流和电压值，并进行充放电试验，然而该系统虽然可以实现对蓄电池组的监测，却无法根据监测结果对蓄电池组的充放电过程进行实质的控制，保证安全充电和平稳放电。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统，所述系统包括电压采样模块、电流采样模块、信号调理电路、微处理器、放电调节模块、PTC电阻、通讯模块、上位机和充电机，所述电压采样模块和电流采样模块均分别与蓄电池组和信号调理电路连接，所述微处理器分别与信号调理电路、放电调节模块、充电机和通讯模块连接，所述放电调节模块通过PTC电阻与蓄电池组连接，所述通讯模块与上位机连接。

所述电流采样模块包括第一量程电流采样组件和第二量程电流采样组件，所述第一量程电流采样组件和第二量程电流采样组件并联，均分别与蓄电池组合信号调理电路连接。

所述第一量程电流采样组件包括第一量程电流互感器、第一信号放大电路和第一电流采样芯片。

所述第二量程电流采样组件包括第二量程电流互感器、第二信号放大电路和第二电流采样芯片。

所述第一量程电流采样组件的电流范围小于第二量程电流采样组件的电流范围。

所述放电调节模块包括依次串联的功率驱动电路、光电耦合电路和IGBT管，所述功率驱动电路与微处理器连接，所述IGBT管与PTC电阻连接。

所述通讯模块包括有线通讯组件和无线通讯组件，所述有线通讯组件和无线通讯组件均分别与微处理器和上位机连接。

所述有线通讯组件包括RJ45接口电路和以太网连接线，所述微处理器依次通过RJ45接口电路和以太网连接线与上位机连接。

所述无线通讯组件包括第一无线信号收发器和第二无线信号收发器，所述第一无线信号收发器与微处理器连接，所述第二无线信号收发器与上位机连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型提出的控制系统，首先通过电压采样模块、电流采样模块和信号调理电路之间的配合，实现对蓄电池组内电压和充放电电流的采集，从而使得微处理器通过计算可以对蓄电池组内的容量进行监测，根据监测结果，来控制充电机和放电调节模块实现对蓄电池组的充放电控制，保证安全充电和平稳放电，另一方面通过通讯模块与上位机连接，可以存储数据并对蓄电池组的充放电情况进行可视化展示，便于工作人员进行查看和操作。

(2)电流采样模块采用了第一量程电流采样组件和第二量程电流采样组件进行配合，且第一量程电流采样组件的电流范围小于第二量程电流采样组件，这样克服了小量程电流互感器的量程范围不够，而大量程电流互感器的量程精度不够的缺点，通过二者结合，实现了高精度宽范围的电流测量，从而也提高了后续充放电控制的控制精度。

(3)第一和第二量程电流采用组件均通过依次连接的电流互感器、信号放大器和电流采样芯片实现，通过信号放大器将采集的电流信号放大，避免由于噪声过大而造成的电流采样失真，提高了采样精度。

(4)放电调节模块包括依次串联的功率驱动电路、光电耦合电路和IGBT管，微处理器在接收到上位机传递的放电指令后，通过功率驱动电路驱动光电耦合电路工作，再通过光耦推动IGBT管来控制PTC电阻进行投切，从而来调节蓄电池组的放电电流，按照电力规程实现电流的连续调节和恒流输出，通过放电调节模块，可以保证在放电过程中，蓄电池组的电流输出稳定，保证了系统的安全。

(5)通讯模块包括有线通讯组件和无线通讯组件，通过有线通讯组件确保上位机与微处理器之间信息传输的温度，而无线通讯组件的设置可以延长通讯距离，增大系统的灵活性，扩大系统的使用范围。

附图说明

图1为基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统的结构示意图；

图2为电流采样模块的结构示意图；

图3为放电调节模块的结构示意图；

其中，1为蓄电池组，2为电压采样模块，3为电流采样模块，4为信号调理电路，5为微处理器，6为通讯模块，7为上位机，8为放电调节模块，9为PTC电阻，10为充电机，31为第一量程电流互感器，32为第一信号放大电路，33为第一电流采样芯片，34为第二量程电流互感器，35为第二信号放大电路，36为第二电流采样芯片，81为功率驱动电路，82为光电耦合电路，83为IGBT管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为一种基于容量监测的变电站蓄电池组充放电控制系统，包括电压采样模块2、电流采样模块3、信号调理电路4、微处理器5、放电调节模块8、PTC电阻9、通讯模块6、上位机7和充电机10，电压采样模块2和电流采样模块3均分别与蓄电池组1和信号调理电路4连接，微处理器5分别与信号调理电路4、放电调节模块8、充电机10和通讯模块6连接，放电调节模块8通过PTC电阻9与蓄电池组1连接，通讯模块6与上位机7连接。

其中，如图2所示，电流采样模块3包括第一量程电流采样组件和第二量程电流采样组件，第一量程电流采样组件和第二量程电流采样组件并联，均分别与蓄电池组1合信号调理电路4连接。第一量程电流采样组件包括第一量程电流互感器31、第一信号放大电路32和第一电流采样芯片33。第二量程电流采样组件包括第二量程电流互感器34、第二信号放大电路35和第二电流采样芯片36。第一量程电流采样组件的电流范围小于第二量程电流采样组件的电流范围。

如图3所示为放电调节模块8，包括依次串联的功率驱动电路81、光电耦合电路82和IGBT管83，功率驱动电路81与微处理器5连接，IGBT管83与PTC电阻9连接。

本实施例中，通讯模块6包括有线通讯组件和无线通讯组件，有线通讯组件和无线通讯组件均分别与微处理器5和上位机7连接。有线通讯组件包括RJ45接口电路和以太网连接线，微处理器5依次通过RJ45接口电路和以太网连接线与上位机7连接。无线通讯组件包括第一无线信号收发器和第二无线信号收发器，第一无线信号收发器与微处理器5连接，第二无线信号收发器与上位机7连接。

本实施例提出的电压采用模块主要包括电压传感器。

本系统的工作原理如下，首先电压采样模块2和电流采样模块3采集蓄电池组1的电压和电流信息，并将其通过信号调理电路4来进行滤波以及模数转换等操作，从而进入微处理器5，微处理器5根据接收到的电压和电流信息进行计算，并将计算结果通过通讯模块6上传至上位机7中，上位机7根据计算结果判断蓄电池组1是否需要进行充放电操作，如果需要充电，则通过微控制器控制充电机10对蓄电池组1进行充电操作，并在达到阈值时停止充电以防过充，如果需要放电，则通过微控制器利用功率驱动电路81驱动光电耦合电路82工作，再通过光耦推动IGBT管83来控制PTC电阻9进行投切，从而来调节蓄电池组1的放电电流，按照电力规程实现电流的连续调节和恒流输出，通过放电调节模块8，可以保证在放电过程中，蓄电池组1的电流输出稳定。通过上述一系列操作，最终实现了安全充电和平稳放电，保证了蓄电池组1的安全稳定。