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直流屏中用分流器取代霍尔元件为蓄电池电流取样

2021-03-02

胜利石油管理局所属的电力管理总公司,管理着胜利油田180多座变电站。这些变电站大都是20世纪80年代投产的,已不适应目前的电网管理要求。为此,自2002年电力管理总公司按油田总体部署,开始对变电站大规模的微机保护自动化升级改造,其中直流屏的升级改造也在其中,而且需要大量的直流屏。1设计理论分析要实现用分流器取代霍尔元件对直流屏的铅酸蓄电池电流取样,需要有系统的解决方案,即需要解决以下3个问题:铅酸蓄电池过、欠压取样;分流器电流/电压转换放大;铅酸蓄电池的主浮充问题。2解决方案(1)解决铅酸蓄电池过、欠压取样问题的对策。直流屏的蓄电池组为18节,每节电池为12V、65100Ah,当充满电时,大约13.8V。充电机(开关电源模块)对蓄电池充电过程中,应随时检测它的过、欠压情况,既不能过充,也不能欠充。这样就要求我们设计一个蓄电池过欠压检测电路,随时对其电压进行检测。然后再反馈到控制单元,对充电机的充电状态进行调整,以使电池的充电保持在最佳状态。其蓄电池的过欠压检测电路设计见图1。E1En是蓄电池组,由运放A1、A2组成电压比较器,A1用于过压检测,A2用于欠压检测。电阻R1、R2、R3和C1组成蓄电池取样电路,电位器RW1、RW2用于调整蓄电池过欠压定值。本电路中过压定值设定为250V,欠压定值210V。取样电阻R3上的分压同时加到过压比较器A1的同相端3脚和欠压比较器A2的反相端6脚。当蓄电池组两端电压高于250V时(标准245V),A1同相端3脚电平高于反相端2脚,1脚输出高电平,经R7降压限流,光耦O1导通,红色发光二极管LED1亮,指示电池组过电压。光耦O1导通后,其内部的光电三极管呈现低阻,+24V电压通过O1加到PLC输入端DI1上,由PLC控制在触摸屏人机界面上放出报警信息,显示“电池组过电压”报警记录。与此同时,PLC控制蓄电池主充电路图1蓄电池的过欠压检测电路+HME1245VEN-HMR1R2R3R4RW1C1+R5R6R11RW2R8R103256+-+-A1A28417LM358+24VR9R7LED1+24VLED2D1D11D2D12+24V停止而转为浮充。同理,当蓄电池组电压低于210V时,A2的6脚电平低于5脚,7脚输出高电平,光耦O2导通,绿色发光管LED2亮,指示电池组欠压。+24V电压加到PLC另一个输入端口DI2上,在人机界面同样发出“蓄电池组欠电压”信息。与此同时PLC控制电池组由浮充转为主充。(2)解决分流器电流/电压转换放大问题的对策。分流器FL用30A/75mV型,外形见图2。电流/电压转换放大电路设计见图3。分流器FL的1-2端串入蓄电池组的负极回路进行电流取样,3-4端输出的微弱电压信号(mV级)通过电阻R14加到运算放大器A3同相端10脚,由A3进行放大到伏级(15V左右),完成电流/电压转换放大任务,供后续电路(蓄电池组主、浮充检测电路)使用。(3)解决铅酸蓄电池组主、浮充检测问题的对策。设计电路见图4。由运放A3把分流器输出的微弱电压信号放大后,其8脚输出的电压信号分别加到运放A4、A5组成的比较器上,A4、A5对A3的输出信号电平进行比较,驱动发光管LED3或LED4亮,从而反映出电池组的主浮充状态。

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